Rótula ligera de articulación y procedimiento de fabricación de dicha rótula.

Rótula ligera (1) de articulación, del tipo que comprende un anillo interior (3) y un anillo exterior (7) metálicos,

provistos respectivamente de una superficie externa (3B) y de una superficie interna (7B) esféricas, comprendiendola rótula una primera capa de contacto (4) aplicada sobre la superficie esférica (3B) de uno (3) de los anillos y unasegunda capa de contacto (8) aplicada sobre la superficie esférica (7B) del otro anillo (7), teniendo la primera capade contacto (4) una dureza inferior a la dureza de la segunda capa de contacto (8) y un grosor superior al grosor dela segunda capa de contacto (8) y, mediante fricción con la segunda capa de contacto (8), la primera capa decontacto (4) está adaptada para liberar unas partículas (42) de lubricante sólido que forman una película (44) delubricante sólido en una zona de contacto (Z) entre la primera capa de contacto (4) y la segunda capa de contacto(8), caracterizada porque la primera capa de contacto (4) está constituida por una aleación de cobre, de aluminio yde hierro, cuyos contenidos respectivos en peso son de 88% ± 1%, 10% ± 1%, 2% ± 1%, siendo la proporción departículas (42) de lubricante sólido, constituidas por grafito, del orden de 30% en peso de la primera capa decontacto.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E08166174.

Solicitante: SKF AEROSPACE FRANCE.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 1, AVENUE MARC SEGUIN PARC INDUSTRIEL DE LA BRASSERIE 26240 SAINT-VALLIER-SUR-RHONE FRANCIA.

Inventor/es: JULLIÈRE,BENJAMIN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F16C23/04 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F16 ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES PARA ASEGURAR EL BUEN FUNCIONAMIENTO DE LAS MAQUINAS O INSTALACIONES; AISLAMIENTO TERMICO EN GENERAL.F16C ARBOLES; ARBOLES FLEXIBLES; MEDIOS MECANICOS PARA TRANSMITIR MOVIMIENTO EN UNA FUNDA FLEXIBLE; ELEMENTOS DE LOS MECANISMOS DEL CIGÜEÑAL; PIVOTES; UNIONES PIVOTANTES; PIEZAS ROTATIVAS DE INGENIERIA DISTINTAS A LAS PIEZAS DE TRANSMISION MECANICA, ACOPLAMIENTOS, EMBRAGUES O FRENOS; COJINETES.F16C 23/00 Cojinetes para movimiento rotativo exclusivamente regulables para alineamiento o posicionamiento (F16C 27/00 tiene prioridad). › de autorreglaje.
  • F16C33/12 F16C […] › F16C 33/00 Elementos de los cojinetes; Procedimientos especiales de fabricación de los cojinetes o de sus elementos (trabajo de los metales u operaciones análogas, véanse las clases apropiadas). › Composición estructural; Empleo de materiales especificados o tratamiento particular de las superficies, p. ej. contra la herrumbre.
  • F16C33/14 F16C 33/00 […] › Procedimientos particulares de fabricación; Rodajes.
  • F16C33/16 F16C 33/00 […] › Superficie de deslizamiento constituida principalmente de grafito.

PDF original: ES-2389120_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Rótula ligera de articulación y procedimiento de fabricación de dicha rótula.

La presente invención se refiere a una rótula ligera de articulación y a un procedimiento de fabricación de dicha rótula.

En la industria aeronáutica, se conoce utilizar una rótula metálica para inmovilizar dos órganos, tales como una biela y una pieza de estructura, una en translación con respecto a la otra, permitiendo al mismo tiempo un movimiento relativo en rotación de estos órganos. Dicha rótula, descrita por ejemplo en el documento FR-A-2 770 597, comprende clásicamente un anillo interior y un anillo exterior metálicos. Una superficie interna del anillo interior está adaptada para ser montada sobre un eje, mientras que su superficie externa es sustancialmente esférica y apta para cooperar con una superficie interna correspondiente de anillo exterior. El anillo interior y el anillo exterior poseen así tres grados de libertad mutuos en rotación, estando sujetos al mismo tiempo uno con el otro en translación.

Con vistas a obtener una rótula metálica ligera, es ventajoso formar los anillos interior y exterior de dicha rótula en metal o en aleación metálica de baja masa volúmica. En particular, el titanio, las aleaciones de titanio, el aluminio y las aleaciones de aluminio permiten realizar unos anillos ligeros que presentan una buena resistencia mecánica. Sin embargo, el comportamiento en fricción de los metales y aleaciones metálicas citados anteriormente no es compatible con las fuerzas aplicadas en funcionamiento sobre los anillos de una rótula de articulación. En efecto, los movimientos relativos bajo carga de los anillos se acompañan de fricciones que generan unos fenómenos de desgaste por "fretting" (rozamiento) y por deslizamiento a nivel de las superficies de contacto de los anillos. La degradación de estas superficies de contacto provoca un acoplamiento de la rótula y un aumento del coeficiente de fricción en la interfaz entre los anillos. En particular, existe un riesgo de que unos picos de rugosidad presentes en las superficies en fricción bajo el efecto del desgaste por “fretting” se suelden mutuamente, lo cual puede conducir, bajo una fuerte carga, al bloqueo completo o gripado de la rótula.

Por otra parte, se conocen unas rótulas ligeras que comprenden unos anillos interior y exterior en aleación de titanio cuyas superficies esféricas están provistas de revestimientos específicos, tales como unas capas delgadas de dureza elevada, aplicados sobre las superficies de los anillos por depósito en fase vapor, o “Physical Vapor Deposition” (PVD) . Estos revestimientos permiten mejorar las propiedades de fricción en la interfaz entre los anillos. Sin embargo, debido a su tan bajo grosor, estos revestimientos son susceptibles de ser eliminados rápidamente durante unos movimientos relativos de los anillos bajo fuerte carga y presentan por lo tanto un intervalo de funcionamiento limitado en término de presión de contacto. Ahora bien, cuando el revestimiento de uno de los anillos está totalmente eliminado, la superficie en aleación de titanio de este anillo entra en contacto con el revestimiento del otro anillo. Resulta un modo de degradación rápida de la superficie en aleación de titanio, susceptible de conducir al gripado de la rótula, lo cual limita en gran medida la duración de vida de la rótula.

El documento EP-A-1 496 277, en el que se basa el preámbulo de la reivindicación 1, describe una rótula de articulación que comprende un anillo interior y un anillo exterior metálicos. Esta rótula comprende una primera capa de contacto, aplicada sobre la superficie interna esférica del anillo exterior, y una segunda capa de contacto, aplicada sobre la superficie externa esférica del anillo interior. La primera capa de contacto es a base de politetrafluoroetileno (PTFE) , mientras que la segunda capa de contacto es una capa delgada de TiAIN. Sin embargo, esta rótula tiene una capacidad de carga limitada.

Son estos inconvenientes los que pretende evitar más particularmente la invención, proporcionando una rótula ligera de articulación que presenta un comportamiento estable en funcionamiento y una duración de vida mejorada.

Para ello, la invención tiene por objeto una rótula ligera de articulación tal como la definida en la reivindicación 1.

En el sentido de la invención, se entiende por superficie esférica una superficie formada por lo menos por una porción o un tramo de esfera.

Según otras características ventajosas de la invención:

- la primera capa de contacto comprende una matriz metálica y unas partículas de lubricante sólido atrapadas en la matriz;

- cada anillo está realizado en un metal o en una aleación metálica de masa volúmica inferior a 7.800 kg/m3, preferentemente inferior a 5.000 kg/m3,

- cada anillo está realizado en titanio, en una aleación de titanio, en aluminio o en una aleación de aluminio;

- la primera capa de contacto tiene una dureza comprendida entre aproximadamente 100 y 700 Hv, mientras que la segunda capa de contacto tiene una dureza superior a 700 Hv;

- la rótula comprende una sub-capa de adhesión intercalada entre la primera capa de contacto y el anillo sobre el cual está aplicada la primera capa de contacto;

- la primera capa de contacto comprende una matriz en aleación de cobre que tiene un contenido en cobre de por lo menos 50% en peso y unas partículas de lubricante sólido, estando la proporción de partículas de lubricante sólido en la primera capa comprendida entre aproximadamente 1 y 30% en peso de la primera capa de contacto;

- la primera capa de contacto está aplicada sobre la superficie externa esférica del anillo interior;

- el anillo interior está constituido por dos elementos que presentan cada uno, en sección transversal, sustancialmente una forma de C,

- un lubricante líquido está presente en la zona de contacto.

La invención tiene asimismo por objeto un procedimiento de fabricación de una rótula tal como la descrita anteriormente, que comprende unas etapas en las que:

- se deposita la primera capa de contacto sobre la superficie esférica de uno de los anillos por proyección térmica de un polvo que comprende unas partículas de lubricante sólido;

- se deposita la segunda capa de contacto sobre la superficie esférica del otro anillo.

En particular, la segunda capa de contacto se puede depositar sobre la superficie esférica del otro anillo mediante un procedimiento de depósito de capa delgada en fase vapor (PVD) .

Las características y ventajas de la invención se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la descripción siguiente de un modo de realización de una rótula ligera de articulación según la invención, dado únicamente a título de ejemplo y realizada haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

- la figura 1 es una sección transversal de una rótula ligera de acuerdo con la invención, montada sobre un árbol;

- la figura 2 es una sección según la línea II-II de la figura 1; y

- las figuras 3 a 5 son unas vistas esquemáticas a mayor escala del detalle III de la figura 2, que muestra la evolución de la zona de contacto entre las primera y segunda capas de contacto durante la utilización de la rótula ligera.

En las figuras 1 y 2, el grosor de las capas aplicadas sobre los anillos de la rótula se ha exagerado para la claridad del dibujo. Además, el grosor relativo de la segunda capa de contacto con respecto a los grosores de las demás capas se ha aumentado en todos los dibujos, con el fin de mejorar su visibilidad.

La rótula ligera 1 de acuerdo con la invención representada en las figuras 1 y 2, comprende un anillo interior 3 y un anillo exterior 7, realizados cada uno en aleación de titanio TA6V. El anillo exterior 7 comprende una superficie externa 7A sustancialmente cilíndrica y una superficie interna 7B esférica, más específicamente en tramos de esfera, que se une a la superficie externa 7A mediante unas paredes laterales 7C. El anillo interior 3 comprende una superficie interna 3A sustancialmente cilíndrica, prevista para ser puesta contra la periferia exterior de un árbol 9 cilíndrico correspondiente, y una superficie externa 3B que presenta un perfil esférico, más específicamente en tramos de esfera, que corresponde al de la superficie interna 7B del anillo exterior 7. El anillo... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Rótula ligera (1) de articulación, del tipo que comprende un anillo interior (3) y un anillo exterior (7) metálicos, provistos respectivamente de una superficie externa (3B) y de una superficie interna (7B) esféricas, comprendiendo la rótula una primera capa de contacto (4) aplicada sobre la superficie esférica (3B) de uno (3) de los anillos y una segunda capa de contacto (8) aplicada sobre la superficie esférica (7B) del otro anillo (7) , teniendo la primera capa de contacto (4) una dureza inferior a la dureza de la segunda capa de contacto (8) y un grosor superior al grosor de la segunda capa de contacto (8) y, mediante fricción con la segunda capa de contacto (8) , la primera capa de contacto (4) está adaptada para liberar unas partículas (42) de lubricante sólido que forman una película (44) de lubricante sólido en una zona de contacto (Z) entre la primera capa de contacto (4) y la segunda capa de contacto (8) , caracterizada porque la primera capa de contacto (4) está constituida por una aleación de cobre, de aluminio y de hierro, cuyos contenidos respectivos en peso son de 88% ± 1%, 10% ± 1%, 2% ± 1%, siendo la proporción de partículas (42) de lubricante sólido, constituidas por grafito, del orden de 30% en peso de la primera capa de contacto.

2. Rótula según la reivindicación 1, caracterizada porque la primera capa de contacto (4) comprende una matriz metálica (41) y unas partículas (42) de lubricante sólido atrapadas en la matriz (41) .

3. Rótula según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque cada anillo (3, 7) está constituido por un metal o por una aleación metálica de masa volúmica inferior a 7.800 kg/m3, preferentemente inferior a

5.000 kg/m3.

4. Rótula según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque cada anillo (3, 7) está constituido por titanio, por una aleación de titanio, por aluminio o por una aleación de aluminio.

5. Rótula según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la primera capa de contacto (4) tiene una dureza comprendida entre aproximadamente 100 y 700 Hv, mientras que la segunda capa de contacto (8) tiene una dureza superior a 700 Hv.

6. Rótula según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque comprende una sub-capa de adhesión (6) intercalada entre la primera capa de contacto (4) y el anillo sobre el cual está aplicada la primera capa de contacto (4) .

7. Rótula según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la primera capa de contacto (4) tiene un grosor de 100 µm.

8. Rótula según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la primera capa de contacto (4) está aplicada sobre la superficie externa (38) esférica del anillo interior (3) .

9. Rótula según la reivindicación 8, caracterizada porque el anillo interior (3) está constituido por dos elementos (31, 32) que presentan cada uno, en sección transversal, sustancialmente una forma de C.

10. Rótula según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque un lubricante líquido está presente en la zona de contacto (Z) .

11. Procedimiento de fabricación de una rótula (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende unas etapas en las que:

- se deposita la primera capa de contacto (4) sobre la superficie esférica (3B, 7B) de uno de los anillos (3, 7) por proyección térmica de un polvo que comprende unas partículas (42) de lubricante sólido;

- se deposita la segunda capa de contacto (8) sobre la superficie esférica (7B, 3B) del otro anillo (7, 3) .

12. Procedimiento de fabricación según la reivindicación 11, caracterizado porque se deposita la segunda capa de contacto (8) sobre la superficie esférica (7B, 3B) mediante un procedimiento de depósito de capa delgada en fase vapor (PVD) .


 

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