Procedimiento para la realización de un alambre para muelle.

Procedimiento para realizar un alambre para muelle que consta al menos de una capa (C) de una fibra enrollada en hélice sobre una parte denominada "primaria" (12) cilíndrica de revolución con un diámetro igual a D,

formando la tangente a dicha hélice con el eje (100) de la parte primaria (12) un ángulo de valor β, estando además dicha capa (C) adaptada para unirse a la parte primaria (12) mediante una matriz (Rp), presentando la fibra, una vez enrollada alrededor de la parte primaria, una sección transversal sustancialmente rectangular con un espesor E siguiendo la dirección radial de la parte primaria (12) y una anchura E' siguiendo la dirección perpendicular a la tangente a la hélice, consistiendo el procedimiento en preparar un embudo (13) de forma troncocónica, teniendo dicho embudo una pequeña abertura (14) que corresponde a dicha pequeña base de la forma troncocónica, en preparar una reserva (15) para sacar la fibra (Fb1), en unir uno (16) de los extremos de dicha fibra a la parte primaria (12), y en imprimir a dicha reserva (15) un movimiento de rotación (R) a una velocidad de valor ω alrededor del eje (100) de dicha parte primaria (12), desplazándose dicha parte primaria (17) a una velocidad T dentro del embudo (13) siguiendo su eje en el sentido de su gran abertura (24) hacia su pequeña abertura (14), caracterizado por el hecho de que consiste, además, en hacer que penetre dicha fibra (Fb1) dentro del embudo (13) por su gran abertura (24) que corresponde a la gran base de la forma troncocónica antes de enrollarse alrededor de la parte primaria de tal modo que llegue a lamer la pared interna troncocónica del embudo, siendo el valor del ángulo en la parte superior de dicho embudo (13) sustancialmente igual a 2β, presentando la pequeña base de la forma troncocónica de dicho embudo un diámetro igual a D+2E, estando el valor ω de la velocidad de rotación de la reserva (15) expresado en vueltas por segundo y el valor T de la velocidad de desplazamiento de la parte primaria (12) expresado en metros por segundo vinculados por la siguiente relación:

Procedimiento para la realización de un alambre para muelle

La presente invención se refiere a los alambres que tienen sustancialmente la forma de un cilindro de revolución para la realización de muelles de manera ventajosa del tipo cilíndrico en hélice o similares, pero también de barras de torsión o similares que encuentran aplicaciones en numerosos sectores industriales, especialmente ventajosas para la realización de suspensiones para vehículos automóviles, camiones, vehículos ferroviarios o similares.

Existen alambres que tienen sustancialmente la forma de un cilindro de revolución para la realización de muelles, que constan de al menos una primera multitud de capas de fibras enrolladas en hélices, estando estas capas situadas unas sobre otras e impregnadas de una matriz, siendo las fibras por lo general unas fibras de vidrio y la matriz una resina polimerizable de tipo epoxi, viniléster o poliéster.

Estos alambres para muelle son muy interesantes ya que presentan la ventaja de un peso con respecto al volumen ocupado muy inferior al de los alambres metálicos utilizados para realizar muelles permitiendo proporcionar idénticas fuerzas elásticas.

Se conoce, en particular por los documentos FR-A-1 200 649 y DE 30 31 582, pero de manera más particular por el documento DE 30 37 616 el cual describe una técnica muy próxima a esta de acuerdo con la presente invención, un procedimiento que consiste esencialmente en enrollar al menos una capa de una fibra en hélice alrededor de una parte primaria o alma central, con un ligante como una matriz, por ejemplo una resina, en un elemento en forma de embudo. Sin embargo, el procedimiento tal como se describe en este documento DE 30 37 616 presenta algunos inconvenientes, en particular el hecho de que la matriz no se aplica de forma uniforme en y entre las espiras de fibra y la parte primaria, y el hecho de que el valor del ángulo entre la fibra y la parte primaria no está perfectamente determinada ni tiene un valor constante. Estos inconvenientes tienen, en particular, las siguientes consecuencias graves: un alambre de muelle que no está unido uniformemente y de forma homogénea en toda su longitud con el alma central, y, cuando un muelle se realiza con dicho alambre, las fuerzas a las cuales se ve sometido este muelle no se transmiten perfecta y uniformemente en todo el material y, por ello, el muelle puede tener un periodo de vida útil muy corto como consecuencia de las posibles roturas de las fibras.

La presente invención tiene como objetivo implementar un procedimiento para realizar de forma industrial y especialmente económica un perfeccionamiento en los alambres del tipo definido más arriba conocidos de la técnica anterior, para imprimirle un módulo de elasticidad de un valor mucho mayor, y esto para una misma sección de alambre, buscando además resolver en gran parte los inconvenientes mencionados más arriba de los procedimientos similares de la técnica anterior.

De manera más precisa, la presente invención tiene por objeto un procedimiento que se define en la reivindicación 1 del conjunto de reivindicaciones adjunto.

Se mostrarán otras características y ventajas de la invención a lo largo de la siguiente descripción dada en relación a los dibujos adjuntos, a título ilustrativo pero en modo alguno limitativo, en los que:

la figura 1 representa el diagrama esquemático de una curva en hélice con sus principales parámetros de 45 definición de acuerdo con las leyes matemáticas; las figuras 2 y 3 representan dos vistas de una forma de realización de un alambre de acuerdo con la invención, siendo la figura 2 una vista de frente cortada y la figura 3 una vista en sección transversal esquemática; y la figura 4 representa una forma de realización de unos medios que permiten implementar el procedimiento de acuerdo con la invención para la realización del alambre de acuerdo con la invención.

Hay que señalar que, en las figuras, las mismas referencias designan los mismos elementos, sea cual sea la figura en la cual estas aparezcan y sea cual sea la forma de representación de estos elementos. Del mismo modo, si algunos elementos no están específicamente identificados en una de las figuras, sus referencias se pueden encontrar fácilmente consultando otra figura.

La figura 1 representa un diagrama esquemático de una curva en hélice con sus principales parámetros de definición de acuerdo con las leyes matemáticas. Esta curva lleva la referencia He en esta figura y se conocen sus parámetros de definición, por ejemplo el paso de la hélice Pas. En particular se describen en la página 272 del libro titulado "GUIDE DU DESSINATEUR INDUSTRIEL" de A. CHEVALIER, edición 1984-1985, editorial HACHETTE TECHNIQUE.

Una vez precisado esto, las figuras 2 y 3 representan una forma de realización de un alambre que tiene sustancialmente la forma de un cilindro AR de manera ventajosa de revolución, para la realización de un muelle, por ejemplo un muelle del tipo mencionado en el preámbulo. Este alambre consta al menos de una primera multitud de 65 capas Cx-1, Cx, , Cn de fibras enrolladas Fb, estando las capas situadas unas sobre otras e impregnadas de una matriz Rp.

De acuerdo con una característica importante de la invención, la primera multitud de capas consta al menos de dos capas Cx-1, Cx de fibras enrolladas en sentido contrario una de la otra siguiendo dos hélices coaxiales alrededor de un mismo eje 10, respectivamente a izquierdas y a derechas (dicho de otro modo: el signo algebraico del ángulo de hélice ßx es positivo para una y negativo para la otra) .

Las tangentes a estas dos hélices forman, con el eje 10, dos ángulos de valores ßx-1 y ßx sustancialmente iguales respectivamente a - (+k) y +k, siendo una función del valor del módulo de elasticidad para el muelle que hay que realizar y k un factor de un valor comprendido entre cero y uno. Por ello, las tangentes a las hélices de dos capas consecutivas pueden formar con el eje 10 unos ángulos con valores comprendidos entre y respectivamente - (+k) y + (+k) , con todos los valores intermedios.

Las fibras Fb pueden ser de diferente tipo, por ejemplo fibras de carbono, de Kevlar (marca registrada) , de Deenema (marca registrada) , de boro, etc. Pero estas serán de manera ventajosa fibras de vidrio. En cuanto a la matriz, esta también puede ser de diferente tipo, por ejemplo de metal o aleación ligera a base de aluminio, de magnesio, etc., o de un material de polímero termoplástico, termoendurecible, etc. Sin embargo, cuando las fibras Fb son fibras de vidrio, la matriz es de manera ventajosa una resina polimerizable termoendurecible, de tipo epoxi, poliéster, viniléster, etc. como la que se conoce en el comercio con la referencia Araldite (marca registrada) .

Las características esenciales de la invención descritas más arriba permiten alcanzar los objetivos de la invención definidos con anterioridad.

A título de aplicación industrial ventajosa, para realizar un alambre para muelle adaptado para trabajar en comprensión, la primera multitud de capas consta de un número n par (n > 2) de capas C1, , Cx-1, Cx, , Cn de fibras Fb situadas unas sobre otras, siendo la capa C1 la más próxima al eje 10. Las fibras se enrollan en hélices 25 todas coaxiales alrededor del eje 10 y las hélices de dos capas consecutivas C1, C2; ; Cx-1, Cx; ; Cn-1, Cn están respectivamente a izquierdas y a derechas (ángulo de devanado de signos positivo y negativo) , formando las tangentes a estas hélices de manera ventajosa con este eje 10 unos ángulos de valores respectivamente iguales a, para el primer par de capas C1, C2: - y ; para el segundo par de capas C

** (Ver fórmula) **

** (Ver fórmula) **

Sin embargo, de manera preferente, siempre en el caso de un alambre para la realización de un muelle adaptado para trabajar en compresión, esta primera multitud de capas consta de n (n 2) capas C1, , Cn de fibras Fb situadas unas sobre otras, siendo la capa C1 la más próxima al eje 10. Las fibras se enrollan en hélices todas coaxiales alrededor del eje, estando las hélices de dos capas consecutivas respectivamente a izquierdas y a derechas (ángulo de devanado de signos positivo y negativo) y formando las tangentes a estas hélices con este eje unos ángulos de valores respectivamente iguales a:

** (Ver fórmula) **

siendo como máximo igual sustancialmente a 44, 6º y - sustancialmente igual a En el caso de un alambre para la realización de un muelle... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para realizar un alambre para muelle que consta al menos de una capa (C) de una fibra enrollada en hélice sobre una parte denominada "primaria" (12) cilíndrica de revolución con un diámetro igual a D, formando la 5 tangente a dicha hélice con el eje (100) de la parte primaria (12) un ángulo de valor ß, estando además dicha capa (C) adaptada para unirse a la parte primaria (12) mediante una matriz (Rp) , presentando la fibra, una vez enrollada alrededor de la parte primaria, una sección transversal sustancialmente rectangular con un espesor E siguiendo la dirección radial de la parte primaria (12) y una anchura E siguiendo la dirección perpendicular a la tangente a la hélice, consistiendo el procedimiento en preparar un embudo (13) de forma troncocónica, teniendo dicho embudo una pequeña abertura (14) que corresponde a dicha pequeña base de la forma troncocónica, en preparar una reserva (15) para sacar la fibra (Fb1) , en unir uno (16) de los extremos de dicha fibra a la parte primaria (12) , y en imprimir a dicha reserva (15) un movimiento de rotación (R) a una velocidad de valor alrededor del eje (100) de dicha parte primaria (12) , desplazándose dicha parte primaria (17) a una velocidad T dentro del embudo (13) siguiendo su eje en el sentido de su gran abertura (24) hacia su pequeña abertura (14) , caracterizado por el hecho de que consiste, además, en hacer que penetre dicha fibra (Fb1) dentro del embudo (13) por su gran abertura (24) que corresponde a la gran base de la forma troncocónica antes de enrollarse alrededor de la parte primaria de tal modo que llegue a lamer la pared interna troncocónica del embudo, siendo el valor del ángulo en la parte superior de dicho embudo (13) sustancialmente igual a 2ß, presentando la pequeña base de la forma troncocónica de dicho embudo un diámetro igual a D+2E, estando el valor de la velocidad de rotación de la reserva (15) expresado en vueltas por segundo y el valor T de la velocidad de desplazamiento de la parte primaria (12) expresado en metros por segundo vinculados por la siguiente relación:

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que consiste en preparar X reservas (15-1, 15-2, ) , cada una de una fibra, estando un extremo de cada fibra unido a la parte primaria (12) , penetrando las X fibras dentro del embudo (13) por su gran abertura (24) , y en imprimir a dichas reservas un movimiento de rotación (R) a la misma velocidad de rotación de valor alrededor del eje (100) de la parte primaria, desplazando al mismo tiempo a la velocidad de valor T dicha parte primaria (12) hacia la pequeña abertura del embudo, siendo el número X de estas reservas igual a:

** (Ver fórmula) **

3. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado por el hecho de que dicho desplazamiento se selecciona de acuerdo con uno de los dos modos siguientes: desplazamiento en modo continuo, desplazamiento paso a paso.

4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado por el hecho de que el desplazamiento paso a paso se obtiene aplicando un movimiento oscilante a dicho embudo (13) siguiendo su eje de revolución, presentando la pequeña abertura (14) una forma sustancialmente cilíndrica de revolución y que consta de un dentado de engranaje en la superficie de su pared interior.

5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4 para fabricar un alambre para muelle, constando el alambre de n capas (C) de fibras (Fb) cada una con un espesor E y que están enrolladas en n hélices una sobre

otra de forma coaxial, respectivamente a izquierdas y a derechas sobre una parte denominada "primaria" (12) cilíndrica de revolución con un diámetro igual a D, formando las tangentes a dichas n hélices con el eje (100) de la parte primaria unos ángulos de valores respectivos ß1, ß2, , ßn progresivos entre -- y +, estando además las n capas (C) adaptadas para unirse entre sí y a la parte primaria (12) mediante una matriz (Rp) , caracterizado por el hecho de que consiste:

- en preparar un embudo (13) de forma troncocónica de revolución con un ángulo en la parte superior sustancialmente igual a 2 (+) , presentando dicho embudo una pequeña abertura (14) que corresponde a la pequeña base de la forma troncocónica con un diámetro igual a D+2nE; -en preparar n reservas (15) de fibras;

-en unir uno (16) de los extremos de las n fibras a la parte primaria (12) , penetrando estas n fibras dentro del embudo (13) por su gran abertura (24) que corresponde a la gran base de la forma troncocónica; y -en imprimir a las n reservas (15) un movimiento de rotación (R) en sentido contrario las unas a las otras a unas velocidades de rotación de valores respectivos 1, 2, , n alrededor del eje (100) de la parte primaria 8

(12) , desplazándose dicha parte primaria (17) dentro del embudo (13) siguiendo su eje de revolución en el sentido de su gran abertura (24) hacia su pequeña abertura (14) , siendo los valores respectivos 1, 2, , n de las velocidades de rotación respectivas de las n reservas (15) una función del valor T de la velocidad de desplazamiento de la parte primaria. 5

6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por el hecho de que consiste, además, en llenar dicho embudo (13) con una matriz líquida (Rp) de forma previa a la rotación de al menos una reserva (15) y al desplazamiento de la parte primaria (12) .

7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 5 y 6, caracterizado por el hecho de que consiste en bordear la pequeña abertura (14) del embudo (13) con un manguito (20) que tiene un orificio de entrada sustancialmente con el mismo diámetro que el de dicha pequeña abertura y un orificio de salida (20) con una forma adaptada a la de la sección deseada para el alambre.