BRPI0406632B1

BRPI0406632B1 - método de fabricar um mancal esférico

Info

Publication number: BRPI0406632B1
Application number: BRPI0406632A
Authority: BR
Inventors: Hidekazu Michioka; Tetsuhiro Nishide; Tomozumi Murata
Original assignee: Thk Co Ltd Thk Kabushiki Kaisha
Priority date: 2003-04-16
Filing date: 2004-04-15
Publication date: 2016-12-13
Also published as: EP1614910A1; RU2005135462A; JP3862669B2; DE602004026045D1; ES2340281T3; CN1723351A; RU2327906C2; US20060150416A1; EP1614910B1; CN100432455C; US20110072667A1; US7870673B2; EP1614910A4; CA2511634A1; KR20050115946A; KR100745645B1; BRPI0406632A; US8739410B2; JP2004316771A; MXPA05007527A

Abstract

"método de fabricar um mancal esférico". a presente invenção refere-se a um método de fabricar um mancal esférico tendo um elemento interno com uma parte de esfera de metal e um elemento externo tendo uma parte de suporte de esfera encerrando e suportando a parte de esfera do elemento interno e conectado ao elemento interno de modo oscilante ou rotativo com relação um ao outro, incluindo as etapas de realizar moldagem por injeção em que a parte de esfera do elemento interno é inserida como um núcleo em um molde para amoldar um revestimento de resina cobrindo a parte de esfera, moldar o elemento externo cobrindo o revestimento de resina por uma fundição em que a parte de esfera e o revestimento de resina são inseridos como um núcleo no molde, e depois da conclusão da fundição, e aquecer o revestimento de resina que cobre a parte de esfera através da parte de esfera do elemento interno.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO DE FABRICAR UM MANCAL ESFÉRICO".

CAMPO TÉCNICO A presente invenção refere-se a um mancai esférico em que um elemento interno tendo uma parte de esfera servindo como um centro da oscilação de um mecanismo de articulação e um elemento externo encerrando e retendo o mesmo são acoplados, de modo oscilante ou rotativo, um no outro, e que é primeiramente usado para um mecanismo de movimento de articulação ou similar em uma parte de braço de suspensão e uma parte de direção de um automóvel, uma parte de acionamento de lâmina de uma combinação, ou similar.

ANTECEDENTES DA TÉCNICA

Em geral, mancais esféricos conhecidos deste tipo incluem mancais que são equipados com um elemento interno tendo uma parte de esfera e um elemento externo encerrando e retendo a parte de esfera do elemento interno a ser acoplado no elemento interno tal que pode oscilar ou rodar com relação ao elemento interno. O elemento externo deve encerrar e reter de modo não destacável a parte de esfera contra qualquer carga que atua no elemento interno. Portanto, com tal mancai esférico, permanece um problema de que tipo de estrutura para usar para encerrar a parte de esfera no elemento externo e para manter os movimentos de oscilação e rotação livres do elemento interno e do elemento externo.

Uma estrutura conhecida convencionalmente usada para um mancai esférico é fornecida preparando um invólucro de metal como o elemento externo tendo um recesso maior que o diâmetro de uma parte esférica e encaixando por pressão a parte de esfera que constitui o elemento interno encerrado em uma folha de resina auto-lubrificante no invólucro (JP A-57-79320, JP-A-63-188230 U, JP-A-05-26255, JP-A-07-190066, etc.). Neste mancai esférico, desde que a folha de resina que encerra uma parte de esfera é pressionada entre a parte de esfera e o invólucro a ser submetido a deformação elástica, qualquer folga entre a parte de esfera e a folha de resina é eliminada para permitir que a parte de esfera rode no invólucro sem ran- ger. Adicionalmente, desde que a parte de esfera está em contato deslizante com a folha de resina somente, não existe possibilidade de problemas tais como desgaste orientado da parte de esfera mesmo quando o mancai esférico é usado por um longo tempo.

No entanto, um elemento externo deste tipo, em que uma folha de resina é intercalada entre uma parte de esfera e um invólucro, tem problemas incluindo dificuldade em obter um movimento suave e ligeiro de um mecanismo de articulação que é configurado usando o mancai esférico porque a folha de resina que está em contato com a parte de esfera em um estado comprimido torna o movimento da parte de esfera um pouco pesado. Outro problema surge pelo fato de que a folha de resina provavelmente se desgasta quando é usada por um certo período de tempo devido à folha de resina estar em contato com a superfície esférica da parte de esfera sob uma pressão e em que provavelmente o processo de tal desgaste cause rangido entre o elemento externo e a parte de esfera. Adicionalmente, ainda surge outro problema em que é provável que a parte de esfera se separe do elemento externo quando uma carga pesada é aplicada no mancai esférico devido à folha de resina ser elasticamente deformada sob tal carga pesada.

Por ouro lado, outra estrutura para um mancai esférico é conhecida em que o elemento externo é fundido usando uma parte de esfera como um núcleo para encerrar diretamente a parte de esfera no elemento externo (JP-A-48-019940). Neste mancai esférico, a parte de esfera é primeiro coberta com um revestimento de resina (com uma espessura de aproximadamente 0,5 mm) de baixo coeficiente de fricção formado de fluororesina ou similar, e é colocada no molde junto com o revestimento de resina, antes que o elemento externo seja formado por fundição em molde de uma liga de zinco ou uma liga de alumínio, o elemento externo de fundição encerrando e retendo a parte de esfera através da intermediação do revestimento de resina. Nesta construção, é possível vedar a parte de esfera no elemento externo, com as folgas entre a parte de esfera, o revestimento de resina e o elemento externo sendo completamente eliminado; adicionalmente, selecionando um material auto-lubrificante para o revestimento de resina, é vantajosa- mente possível usar o mancai esférico sob condição de não lubrificação.

No entanto, quando o elemento externo é assim fundido em molde usando a parte de esfera coberta com o revestimento de resina como o núcleo, o elemento externo depois da fundição desenvolve contração de fundição, e aperta a parte de esfera através do revestimento de resina. Assim, foi impossível rodar livremente a parte de esfera com relação ao elemento externo e o revestimento de resina somente por fundição do elemento externo.

Em vista disso, o mancai esférico como descrito em JP-A-48-19940, depois da fundição em molde do elemento externo, uma força externa é aplicada ao elemento externo da parte de esfera para fazer o elemento externo sofrer deformação plástica, pela qual uma folga diminuta é formada entre a parte de esfera e o revestimento de resina, desse modo prendendo a rotação livre da parte de esfera.

No entanto, para formar uma folga de um tamanho apropriado entre a parte de esfera e o revestimento de resina, é difícil de ajustar a força externa a ser aplicada no elemento externo ou na parte de esfera. Isto é, quando a força externa é muito pequena, uma folga suficiente não pode ser formada, e a parte de esfera e o elemento externo permanecem em contato estreito um com o outro, resultando no movimento da parte de esfera com relação ao elemento externo sendo em vez disto pesado; por outro lado, quando a força externa é excessivamente grande, a folga se torna muito grande, resultando no rangido da parte de esfera com relação ao elemento externo. Adicionalmente, mesmo um rangido ligeiro entre a parte de esfera e o revestimento de resina resulta em um aumento na folga entre a parte de esfera e o revestimento de resina devido a um uso a longo prazo; assim, quando, por exemplo, o mancai é usado em um mecanismo de articulação, será impossível efetuar transmissão precisa de movimento ou força entre o elemento interno e o elemento externo.

Adicionalmente, em um mancai esférico deste tipo, a fim de impedir movimento oscilante inadvertido do elemento interno com relação ao elemento externo devido à ação de vibração ligeira ou similar, seria conveni- ente se fosse possível ajustar em algum grau a leveza de movimento do e-lemento interno com relação ao elemento externo, isto é, a pré-carga, de acordo com o uso. No entanto, no método em que uma folga é formada entre o revestimento de resina e a parte de esfera através de deformação plástica do elemento externo, é difícil de efetuar ajuste fino no tamanho desta folga, o que significa que é difícil ajustar intencionalmente a força com a qual o revestimento de resina aperta a parte de esfera, isto é, a pré-carga. DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO A presente invenção foi feita em vista do problema acima. É um objetivo da presente invenção fornecer um método de fabricação de mancai esférico que permite, em uma maneira simples, a rotação suave da parte de esfera com relação ao elemento externo depois da fundição e que torna possível eliminar completamente a folga entre a parte de esfera e o revestimento de resina, tornando possível manter um contato deslizante satisfatório entre a parte de esfera e o revestimento de resina por um longo período de tempo.

Para alcançar o objetivo acima, a presente invenção fornece um método de fabricação de mancai esférico em que uma parte de esfera de metal constituindo o elemento interno é inserida em um molde como um núcleo antes de realizar a moldagem por injeção para formar um revestimento de resina cobrindo a parte de esfera. Este revestimento de resina é moldado usando a parte de esfera como o núcleo, de modo que nenhuma folga existe entre o revestimento de resina e a superfície esférica da parte de esfera, e a superfície esférica da parte de esfera é transferida como é para o revestimento de resina. Assim, usando uma esfera de aço de mancai de alta esferi-cidade como a parte de esfera, é possível formar uma superfície deslizante do tipo superfície de espelho satisfatória na camada de resina, tornando possível colocar esta superfície deslizante em contato estreito com a parte de esfera. Adicionalmente, moldando o revestimento de resina de modo a cobrir o equador da parte de esfera, é possível impedir que o revestimento de resina depois da moldagem de ser separado da parte de esfera. Conse-qüentemente, é possível entregar a parte de esfera e o revestimento de resi- na como uma unidade integral nos processos de fabricação subseqüentes. A seguir, a parte de esfera com o revestimento de resina fixado na mesma é inserida no molde como um núcleo, e o elemento externo cobrindo o revestimento de resina a partir de fora é fundido. Do ponto de vista de melhorar a precisão dimensional do mancai esférico fabricado, a fundição é de preferência fundição por compressão; adicionalmente, do ponto de vista de produção em massa, a fundição de molde, que permite a determinação do tempo de ciclo curto, é preferível. Exemplos da liga que pode ser usada para fundir incluem liga de zinco, liga de alumínio, liga de magnésio e liga de titânio; no caso de um mancai esférico usado em uma parte de perna tal como uma estrutura de suspensão automotiva, é desejável usar uma liga de alumínio, liga de magnésio, etc. do ponto de vista de uma redução em peso.

Depois que o elemento externo é assim fundido, o revestimento de resina aperta a parte de esfera, e é difícil para a parte de esfera rodar livremente no revestimento de resina, isto é, desde que o revestimento de resina é fixado na parte de esfera por moldagem de injeção usando a parte de esfera como um núcleo, o revestimento de resina aperta a parte de esfera devido à contração que ocorre depois da moldagem por injeção; adicional-mente, desde que o elemento externo também sofre contração de fundição depois da fundição, o elemento externo aperta o revestimento de resina na direção da parte de esfera, com o resultado de que a parte de esfera está excesslvamente em contato de pressão com o revestimento de resina. Assim depois da fundição do elemento externo, a rotação da parte de esfera com relação ao revestimento de resina é dificultada.

Assim, no método da presente invenção, depois da fundição do elemento externo, o revestimento de resina que cobre a parte de esfera é aquecido através da parte de esfera do elemento interno. O revestimento de resina encerra e está em contato próximo com a parte de esfera, de modo que, quando a parte de esfera é aquecida, a energia térmica é conduzida para o revestimento de resina, e o revestimento de resina é também aquecido em algum grau. Quando, neste momento, o revestimento de resina sofre elevação de temperatura, e é aquecido a uma temperatura perto da tempe- ratura de transição de vidro Tg, a resistência mecânica do revestimento de resina, tal como o módulo de curvatura, é gradualmente reduzido, de modo que o revestimento de resina se torna facilmente deformável em conformidade com o tamanho da parte de esfera; quando o revestimento de resina é ' resfriado depois deste aquecimento, a força de aperto do revestimento de resina com respeito à parte de esfera é reduzida. Adicionaimente, desde que a parte de esfera aquecida se expande, também ocorre que parte de esfera expande o revestimento de resina, que também contribui para a tendência da força de aperto do revestimento de resina ser reduzida depois do resfriamento da parte de esfera.

Consequentemente, aquecendo assim o revestimento de resina através da parte de esfera depois da fundição do elemento externo, é possível mitigar a força com a qual o revestimento de resina aperta a parte de esfera, permitindo que a parte de esfera rode suavemente com relação ao revestimento de resina. Assim, neste método, a parte de esfera se toma rotativa com relação ao revestimento de resina, no entanto, desde que nenhuma folga é formada entre os dois, é possível eliminar completamente o rangido da parte de esfera com relação ao elemento externo, tomando assim possível efetuar a transmissão de carga e a transmissão de movimento com alta precisão entre o elemento externo e o elemento interno mesmo no caso de um uso a longo prazo. Adicionaimente, desde que é possível realizar rotação suave da parte de esfera somente aquecendo a parte de esfera depois da fundição do elemento externo, o método pode ser executado muito facilmente, tornando possível agüentar facilmente a automação de cada processo de fabricação e produção em massa.

Embora, no aquecimento do revestimento de resina através da parte de esfera no processo final, é somente necessário aquecer a parte de esfera, é também possível aplicar uma força externa na parte de esfera, comprimindo a parte de esfera dentro de uma faixa de deformação elástica. Pressurizando assim a parte de esfera simultaneamente com o aquecimento do revestimento de resina e comprimindo a parte de esfera, a esfera deformada elasticamente atua de modo a pressurizar o revestimento de resina na direção do elemento externo, de modo que o efeito de expandir o revestimento de resina é melhorado, tornando possível reduzir mais efetivamente a força com que a parte de esfera é apertada pelo revestimento de resina.

Exemplos do material do revestimento de resina que podem ser i usados no método da presente invenção incluem poliéter éter cetona, polié-ter cetona, poliimida, poliamida imida, poliéter imida, poliéter cetona cetona, policetona, poliéter sulfona, polímero de cristal líquido, polialil éter cetona, sulfeto de polifenileno, fluororesina e poliamido. Adicionalmente, a temperatura de aquecimento do revestimento de resina no processo final é determi-i nada pela relação entre ela e o material selecionado; a partir do ponto de vista de remover a força com a qual a parte de esfera é apertada pelo revestimento de resina, é desejável aquecer o revestimento de resina a uma temperatura em excesso da temperatura de transição de vidro do material selecionado. ■ Adicionalmente, quanto ao método de aquecer o revestimento de resina através da parte de esfera, é possível fornecer um processo para aquecer a parte de esfera adicionalmente depois da fundação do elemento externo; quando, por exemplo, o elemento interno é para ser completado, ligando uma haste na parte de esfera depois da fundição do elemento exter-i no, a haste pode ser ligada à parte de esfera por soldagem de resistência elétrica, e o revestimento de resina pode ser aquecido utilizando a geração de calor no momento de soldar como é, executando assim a remoção da força de aperto para o revestimento de resina e a ligação da haste na parte de esfera através de um processo único.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A Figura 1 é uma vista em seção dianteira de um mancai esférico de acordo com uma primeira modalidade fabricada pelo método da presente invenção. A Figura 2 é uma vista dianteira de uma parte de esfera com um revestimento de resina fixado a mesma no método de fabricar um mancai esférico de acordo com a primeira modalidade. A Figura 3 é uma vista em seção mostrando como um retentor é fundido usando a parte de esfera como um núcleo no método de fabricar um mancai esférico de acordo com a primeira modalidade. A Figura 4 é uma vista em seção dianteira da fundição de retentor no método de fabricar um mancai esférico de acordo com a primeira modalidade. A Figura 5 é uma vista em seção dianteira mostrando como uma haste é soldada na parte de esfera encerrada no retentor no método de fabricar um mancai esférico de acordo com a primeira modalidade. A Figura 6 é uma vista em seção dianteira de um estado depois da soldagem da haste na parte de esfera no método de fabricar um mancai esférico de acordo com a primeira modalidade. A Figura 7(a) é um diagrama mostrando a força de aperto atuando na esfera depois da moldagem por injeção do revestimento de resina. A Figura 7(b) é um diagrama mostrando a força de aperto atuando na parte de esfera depois da fundição do retentor. A Figura 7(c) é um diagrama mostrando a etapa de remover a força de aperto. A Figura 8 é uma vista em seção dianteira de um mancai esférico de acordo com uma segunda modalidade fabricado pelo método da presente invenção. A Figura 9 é uma vista em seção dianteira mostrando a etapa de aquecer o anel interno depois da fundição do anel externo no método de fabricar um mancai esférico de acordo com a segunda modalidade.

Descrição dos Numerais de Referência 1.. .haste de esfera (elemento interno), 2...retentor (elemento externo), 3.. .revestimento de resina, 10...parte de esfera, 20...parte de suporte de esfera.

MELHOR MODO DE REALIZAR A INVENÇÃO A seguir, o mancai esférico da presente invenção será descrito em detalhes com referência aos desenhos anexos. A figura 1 mostra um mancai esférico de acordo com a primeira modalidade na qual a presente invenção é aplicada. Este mancai esférico é composto de uma haste de esfera 1 constituindo um elemento interno com uma parte de esfera na extremidade distai do mesmo, e um retentor 2 constituindo um elemento externo tendo uma parte de suporte esférico 20 encerando uma parte de esfera 10 da haste de esfera 1, com a haste de esfera 1 j e o retentor 2 sendo conectados um no outro de modo oscilante ou rotativo. A haste de esfera 1 é formada soldando uma haste do tipo barra 1 em uma esfera de metal de mancai de alta esfericidade constituindo a parte de esfera 10, e no fundo da haste 11, é formada uma superfície de mancai hexagonal 12 para prender um elemento a ser montado tal como uma articu-) lação. Adicionalmente, um parafuso macho 13 é formado na parte de extremidade distai da haste 11, e engatando de modo roscado uma porca com este parafuso macho 13, o elemento a ser montado pode ser retido e preso entre a porca e a superfície de mancai hexagonal 12.

Por outro lado, o retentor 2 é equipado com a parte de suporte i de esfera 20 encerrando e retendo a parte de esfera 10 da haste de esfera 1, e uma parte de fixação 21 para conectar a parte de suporte de esfera 20 na articulação. A parte de suporte de esfera 20 e a parte de fixação 21 são formadas integralmente por fundição de molde de liga de alumínio ou liga de zinco. Um revestimento de resina anular 3 é embutido na parte de suporte i de esfera 20 de modo a encerrar e reter a superfície esférica da parte de esfera 10, e a parte de esfera 10 da haste de esfera 1 está em contato com o revestimento de resina 3 somente. O revestimento de resina 3 tem uma espessura de aproximadamente 1 mm, e cobre aproximadamente 2/3 da superfície esférica da parte de esfera 10 incluindo o equador, e no lado in-i terno do revestimento de resina 3, é formada uma superfície de contato deslizante côncavo-esférica 30 substancialmente em conformidade com a superfície esférica da parte de esfera 10. Como um resultado, a haste de esfera 1 pode oscilar ou rodar livremente com relação ao retentor 2 usando a parte de esfera 10 como o centro de oscilação. Embora omitido na Figura 1, uma rosca fêmea é formada na parte de fixação 21, permitindo a conexão, por exemplo, com uma rosca macho formada na extremidade distai de uma vareta ou similar constituindo a articulação.

Adicionalmente, na parte de suporte de esfera 20 do retentor 2, são formadas um par de aberturas 22, 23 expondo a parte de esfera 10 em direções opostas.; a haste 11 é ligada à parte de esfera 10 através de uma abertura 22, enquanto um elemento de cobertura 24 é montado na outra a-bertura 23, e o lado interno do elemento de cobertura 24 constitui um depósito de óleo 25. Entre as bordas periféricas das aberturas 22, 23 e a parte de esfera 10, uma parte do revestimento de resina 3 é exposta, e a liga que forma a parte de suporte de esfera 20 não está em contato direto com a parte de esfera 10. Adicionalmente, as bordas periféricas das aberturas 22, 23 sobrepõem as superfícies terminais do revestimento de resina 3, e a parte de suporte de esfera 20 retém firmemente o revestimento de resina 3. O diâmetro interno de cada uma das aberturas 22, 23 formada na parte de suporte de esfera 20 do retentor 2 é ligeiramente menor que o diâmetro da parte de esfera 10 da haste de esfera 1. Como estabelecido a-cima, o revestimento de resina 3 cobre aproximadamente 2/3 da superfície esférica da parte de esfera 10 incluindo o equador, e o revestimento de resina 3 é mantido pela parte de suporte de esfera 20, de modo que não deve existir perigo da parte de esfera 10 ser destacada da parte de suporte de esfera 20 do retentor 2. No entanto, quando uma carga axial excessiva é aplicada na haste de esfera 1, é para ser imaginado que o revestimento de resina 3 é comprimido, permitindo que a parte de esfera 10 seja destacada da parte de suporte de esfera 20. Em vista disto, a fim de que a parte de esfera 10 possa não ser destacada da parte de suporte de esfera 20 mesmo se o revestimento de resina 3 é comprimido, o diâmetro interno de cada uma das aberturas 22, 23 é feito ligeiramente menor que o diâmetro da parte de esfera 10.

Adicionalmente, entre a borda periférica externa do retentor 2 e a haste 11 da haste de esfera 1, é montada uma vedação de proteção 4, impedindo a intrusão de poeira, sujeira, etc. na folga entre a parte de esfera 10 da haste de esfera 1 e a parte de suporte de esfera 20 do retentor 2; adicionalmente, é formado um bolso de vedação 40 acomodando lubrificante tal como graxa. Aqui, uma parte terminal lateral 41 de haste de esfera 1 da ve- dação de proteção 4 está em contato estreito com a haste 11 devido à sua elasticidade, e uma parte terminal lateral 42 do retentor 2 da mesma é mantida entre a borda periférica externa do retentor 2 e um anel de travamento, de modo que a vedação de proteção 4 não é destacada por movimento oscilante ou rotativo da haste de esfera 1. A seguir, um método de fabricar o mancai esférico de acordo com esta modalidade será especificamente descrito. O retentor 2 do mancai esférico desta modalidade é fabricado por um processo de fundição em molde em que a parte de esfera 10 de haste de esfera 1 é inserida no molde de fundição como um núcleo. Assim, embutindo o revestimento de resina 3 na parte de suporte de esfera 20, é necessário, primeiro, fixar o revestimento de resina 3 na esfera de aço de mancai constituindo a parte de esfera 10. A figura 2 é uma vista dianteira do revestimento de resina 3 como fixado na esfera de aço. O revestimento de resina 3 é formado como um anel tendo um diâmetro interno em conformidade com o diâmetro externo da parte de esfera 10, e é fixado na parte de esfera 10 de modo a cobrir o equador da parte de esfera 10. Como o material do revestimento de resina 3, é usado um poliéter éter cetona exibindo uma temperatura de transição de vidro de 151°C e um ponto de fusão de 343°C (fabricado por Vicírex sob o nome comercial de PEEK) e é formado em uma espessura de aproximadamente 1,0 mm. O revestimento de resina 3 é produzido por moldagem por injeção, em que a parte de esfera 10 é inserida em um molde como um núcleo, e é fixado como está na parte de esfera. Isto é, a moldagem por injeção de resina sintética é efetuada, com a esfera de aço constituindo a parte de esfera 10 sendo inserida no molde, realizando assim a moldagem do revestimento de resina 3 e a fixação do mesmo na parte de esfera 10 por um processo único. Moldando assim o revestimento de resina 3, o trabalho de fixação da parte de esfera 10 pode ser economizado; adicionalmente, a superfície periférica interna do revestimento de resina 3 é substancialmente em conformidade com a superfície esférica da parte de esfera 10, tomando possível fixar com segurança o revestimento de resina 3 com relação à parte de esfera 10. A seguir, o retentor 2 é fundido em molde. Como mostrado na Figura 3, nesta fundição por molde, a parte de esfera 10 com o revestimento de resina 3 fixado na mesma no processo precedente é inserida como um núcleo em um molde dividido em moldes superior e inferior 5, 6, e neste estado, liga de alumínio fundido ou liga de zinco fundido é forçada em uma cavidade 7 no molde. Neste momento, a parte de esfera inserida 10 é mantida entre os assentos de suporte cilíndricos 50, 60 formados nos moldes 5, 6 onde o desvio de posição no molde é evitado. Adicionaímente, os assentos de suporte 50, 60 retêm a partir de cima e de baixo não somente a parte de esfera 10 mas também o revestimento de resina 3, onde o revestimento de resina 3 é preso em posição na cavidade 7 enquanto fixado na parte de esfera 10, e é coberto com a liga despejada na cavidade 7 exceto para a superfície periférica interna da mesma em contato com a parte de esfera 10.

Como um resultado, como mostrado na Figura 4, o retentor 2 com a parte de esfera 10 encerrada pela liga é fundido. Nas posições do retentor de fundição 2 que correspondem aos assentos de suporte 50, 60 dos moldes 5, 6 são formadas as aberturas 22, 23 e a parte de esfera 10 é exposta somente através das aberturas 22, 23. Adicionalmente, o revestimento de resina 3, que foi fixado na parte de esfera 10, é embutido na parte de suporte de esfera de fundição 20, e é firmemente fixado na parte de suporte de esfera 20. Desde que a camada de resina foi mantida a partir de cima e de baixo pelos assentos de suporte 50, 60 dos moldes 5, 6, a parte de suporte de esfera de fundição por molde 20 não está em contato com a parte de esfera 10. Adicionalmente, a parte de suporte de esfera de fundição por molde 20 sobrepõe uma parte das superfícies terminais do revestimento de resina 3, e a parte de suporte de esfera 20 retém o revestimento de resina 3. Como um resultado, o revestimento de resina 3 é firmemente integrado com a parte de suporte de esfera 20. A temperatura de fundição quando a liga de zinco é usada como o material do retentor 2 não é menor que 40°C, e a temperatura de fundição quando a liga de alumínio é usada não é menor que 600°C. Assim, estas temperaturas de fundição são muito maiores que a temperatura resistente ao calor do revestimento de resina 3, de modo que é para ser considerado que o revestimento de resina 3, que é tão fino quanto aproximadamente 1 mm, seria carbonizado durante a fundição do retentor 2 sob circunstâncias normais. No entanto, em um processo de fabricação usando tal método de fundição por molde, a parte de esfera 10 tem uma capacidade térmica muito maior que aquela do revestimento de resina 3, de modo que a parte de esfera 10 serve para tomar a energia térmica que entra no revestimento de resina 3 da liga de fundição fundida, impedindo assim a carbonização do revestimento de resina 3. Assim, enquanto o lado periférico externo do revestimento de resina 3, que está em contato com a parte de suporte de esfera 20, prende na parte de suporte de esfera 20, o lado periférico interno do mesmo, que está em contato com a parte de esfera 10, permanece intacto sem sofrer carbonização e forma uma superfície deslizante voltada para a parte de esfera 10. Adicionalmente, em fundição por molde, a liga de fundição fundida é rapidamente despejada na cavidade 8 sob alta pressão, e o tempo de ciclo do despejo da liga fundida para a extração do retentor 2 é tão curta quanto 5 a 10 segundos. Assim, é para ser considerado que isto também ajuda a impedir a carbonização do revestimento de resina 5 durante a fundição do retentor 2. Além disso, do ponto de vista de segurança, protegendo a superfície de contato deslizante 30 voltada para a parte de esfera 10 do revestimento de resina 3, é desejável resfriar imediatamente com água o retentor 2 extraído dos moldes 5, 6 depois da fundição por molde. A seguir, a haste 11 é soldada na parte de esfera 10 encerrada na parte de suporte de esfera 20 do retentor 2. Para esta soldagem, é adotada soldagem de projeção; como mostrado na Figura 5, a superfície terminal da haste 11 é colocada em contato de pressão, com uma força predeterminada F, com a superfície esférica da parte de esfera 10 exposta através da abertura 22 da parte de suporte de esfera 20, e ao mesmo tempo, um eletrodo 8 é colocado em contato com a superfície esférica da parte de esfera 10 exposta através da abertura 23, e uma corrente de soldagem é fornecida à haste 11 e ao eletrodo 8 para energização. Quando uma resistência grande de energização existe entre o eletrodo 8 e a parte de esfera 10, a parte da parte de esfera 10 em contato com o eletrodo será fundida, de modo que o eletrodo 8 tem um assento côncavo 80 em conformidade com a superfície esférica da parte de esfera 10. Quando o diâmetro de esfera é 15,875 mm e o diâmetro de parte distai de haste é 10 mm, a força F com a qual a haste 11 é pressionada contra a parte de esfera 10 é aproximadamente 5880 N (600 kgf).

Quando esta soldagem por projeção é completada, a haste de esfera 1 em que a parte de esfera 10 é encerrada na parte de suporte de esfera 20 do retentor 2 é completada. A soldagem da haste 11 na parte de esfera 10 também fornece o efeito de remover a força com a qual o revestimento de resina 3 aperta a parte de esfera 10. No método de fabricação da presente invenção, o revestimento de resina 3 é primeiro fixado na parte de esfera 10 por moidagem por injeção; depois da conclusão da moidagem por injeção, o revestimento de resina 3 contrai, de modo que como mostrado na Figura 7(a), a esfera é colocada em um estado em que é apertada pelo revestimento de resina 3, com tensão de tração atuando no revestimento de resina ao longo da superfície esférica da parte de esfera. Adicionalmente, quando o retentor 2 é moldado por fundição por molde, devido à contração (contração de fundição) depois da fundição, um estado é alcançado em que, como mostrado na Figura 7(b), o retentor 2 aperta a parte de esfera 10 do lado externo do revestimento de resina 3. Assim, depois da fundição do retentor 2, a parte de esfera 10 é fortemente apertado pelo revestimento de resina 3, e se este estado é permitido persistir, é impossível rodar a parte de esfera 10 com relação o revestimento de resina 3 e a parte de suporte de esfera 20 do retentor 2, e mesmo se a rotação é possível, o movimento não pode ser muito pesado.

No entanto, como mostrado na Figura 7(c), aquecendo a parte de esfera 10 depois da fundição do retentor 2, quando a temperatura do revestimento de resina 3, que está em contato com a parte de esfera 10, sobe a um nível não inferior à temperatura de transição de vidro Tg, os valores de propriedade física do material de resina propriamente dito que forma o revestimento de resina 3 começam a mudar, e o módulo de curvatura, módulo de cisalhamento, etc. diminuem gradualmente, de modo que é possível deformar o revestimento de resina 3 em conformidade com o tamanho da parte de esfera 10. Neste momento, a parte de esfera 10 propriamente dita sofre expansão térmica, e seu diâmetro se toma ligeiramente maior que aquele à temperatura ambiente, de modo que a parte de esfera 10 abaula ligeiramen-te para expandir o revestimento de resina 3. Como um resultado, a força com a qual o revestimento de resina 3 aperta a parte de esfera 10 é reduzida ou removida, permitindo que a parte de esfera 10 rode livremente com relação ao revestimento de resina 3.

Quando a soldagem da haste 11 na parte de esfera 10, a parte de soldagem é aquecida a uma temperatura de aproximadamente 1200°C, e o revestimento de resina 3, que está em contato com a parte de esfera 10, é também aquecido a uma temperatura não menor que a temperatura de transição de vidro Tg. Assim, quando a haste 11 é soldada na parte de esfera 10 depois da fundição do retentor 2, o revestimento de resina 3, que foi apertada na parte de esfera 10, sofre deformação em conformidade com a parte de esfera 10, tornando possível reduzir ou remover a força com a qual o revestimento de resina 3 esteve apertando a parte de esfera 10. Isto é, no método de fabricação acima descrito, a haste 11 é soldada na parte de esfera 10, onde a parte de esfera 10 pode rodar livremente com relação ao revestimento de resina 3 integrado com a parte de suporte de esfera 20 do retentor 2.

Neste momento, embora a parte de esfera 10 e o revestimento de resina 3 estejam em contato estreito um com o outro, estão em um estado de contato ideal não envolvendo geração de tensão, de modo que a haste de esfera 1 pode realizar movimento de oscilação em torno da parte de esfera 10 ou movimento rotativo em torno do eixo da haste 11 muito suavemente com relação ao retentor 2. Adicionalmente, desde que a folga entre o revestimento de resina 3 e a parte de esfera 10 foi completamente eliminado, a haste de esfera 1 não range com relação ao retentor 2, sendo possível manter suficientemente o desempenho mesmo no caso de um uso a longo prazo.

Adicionalmente, na etapa de soldagem por projeção da haste 11 na parte de esfera 10, a haste 11 é mantida em contato de pressão com a parte de esfera 10 com uma força de pressurização F, que também prova ser vantajoso em reduzir ou remover a força de aperto do revestimento de resina. Isto é, a parte de esfera 10 é comprimida ligeiramente pela força de pressurização F entre a haste 11 e o eletrodo 8, e durante a soldagem, o diâmetro do mesmo na direção perpendicular para a direção de pressurização aumenta ligeiramente. Assim, a parte de esfera 10 propriamente dita funciona de modo a pressionar o revestimento de resina 3, que é aquecida a uma temperatura não menor que a temperatura de transição de vidro Tg, contra a parte de suporte de esfera 20 do retentor 2, promovendo assim a deformação do revestimento de resina 3. Assim, pressurizando a parte de esfera 10 simultaneamente com o aquecimento da parte de esfera 10, é possível reduzir ou remover mais efetivamente a força com a qual o revestimento de resina 3 aperta a parte de esfera 10, permitindo que a parte de esfera 10 rode livremente com relação ao revestimento de resina 3, e por extensão, permitindo que a haste de esfera 1 oscile suavemente com relação ao retentor 2.

Então, finalmente, a vedação de proteção acima mencionada 3 é montada entre a haste 10 e a borda periférica externa do retentor 2, e o bolso de vedação 30 é formado pela vedação de proteção 3 é enchido com lubrificante tal como graxa, pelo qual o mancai esférico desta modalidade é completado.

Tal mancai esférico desta invenção foi fabricado de fato, e um teste de resistência foi executado, em que a haste de esfera foi feita oscilar repetidamente com relação ao retentor. O diâmetro da parte de esfera do mancai esférico usado é 19,05 mm, e a freqüência de repetição do movimento de oscilação é 13Hz. No mancai esférico convencional em que o retentor é fundido em molde sem embutir um revestimento de resina (JP-A-62-288716), a parte de suporte de esfera do retentor e a parte de esfera da hasta de esfera sofreram emperramento depois da passagem de uma hora, enquanto no mancai esférico da presente invenção, em que a parte de esfera está em contato deslizante com o revestimento de resina somente, nenhuma folga foi gerada entre a parte de esfera e o revestimento de resina mesmo depois da passagem de 216 horas (9 dias}, e a haste de esfera não rangia com relação ao retentor. A seguir, a Figura 8 é uma vista em seção de um mancai esférico de acordo com a segunda modalidade fabricado pelo método da presente invenção.

Este mancai esférico é composto de um anel externo 101 constituindo o elemento externo, um anel interno 102 constituindo o elemento interno, e um revestimento de resina 103 fornecido entre o anel interno 102 e o anel externo 101, em que o anel interno 102 pode fazer livremente um movimento de oscilação ou um movimento rotativo com relação ao revestimento de resina 103 mantido pelo anel externo 101. O anel interno 102 é formado em uma configuração anular com um furo direto 105 no qual uma vareta 104 de um mecanismo de articulação é para ser inserido, com sua superfície periférica externa 106 sendo acabada como uma superfície convexa esférica em contato deslizante com o revestimento de resina 103. Como o material do revestimento de resina, o mesmo poliéter éter cetona como usado na primeira modalidade foi usado, e a espessura do mesmo foi 1,0 mm. O método de fabricação para o mancai esférico da segunda modalidade é substancialmente o mesmo que o método de fabricação para o mancai esférico da primeira modalidade descrito acima. Primeiro, o anel interno 102 é inserido em um molde como um núcleo, e o revestimento de resina 103 é formado por moldagem por injeção, fixando o revestimento de resina 103 na superfície esférica 106 do anel interno 102. A seguir, o anel interno 102 com o revestimento de resina 103 fixado no mesmo é inserido no molde como um núcleo, e neste estado, a liga de alumínio fundido ou liga de zinco fundida é forçada no molde para fundir por molde o anel externo 101. Como um resultado, é fundido o anel externo 101 da liga encerrando o anel interno 102. Neste momento, a superfície periférica externa do revestimento de resina 103, que foi fixado no anel interno 102, é firmemente fixada no a-nel externo 101 por emperramento, e é firmemente integrado com o anel externo 101.

Assim, para reduzir ou remover a força com a qual o revestimento de resina 103 aperta o anel interno 102, é necessário, como no método de fabricação da primeira modalidade, para aquecer o revestimento de resina 103 através do anel interno 102 depois da fundição do anel externo 101. Como mostrado na Figura 9, no maçai esférico da segunda modalidade, uma bobina 108 conectada a uma fonte de CA e alta frequência 107 é inserida no furo direto 105 do anel interno 102, e o anel interno 102 é aquecido por aquecimento de alta frequência a partir do interior do furo direto 105. A temperatura de aquecimento para o anel interno é aproximadamente 1500 a 1600°C, e o tempo de aquecimento é aproximadamente 0,2 a 0,5 segundo.

Quando o anel interno 102 é assim aquecido, o revestimento de resina 103 em contato com o anel interno 102 é também aquecido a uma temperatura não menor que a temperatura de transição de vidro Tg, de modo que o revestimento de resina 103, que estaca apertando o anel interno 102 até então, sofre deformação em conformidade com o anel interno 102 e é possível reduzir ou remover a força com a qual o revestimento de resina 103 esteve apertando o anel interno 102. Como um resultado, o anel interno 102 pode rodar livremente com relação ao revestimento de resina 103 integrado com o anel externo 101, e a haste 104 fixada no furo direto 105 do anel interno 102 pode fazer um movimento oscilante ou uma movimento rotativo em tomo de seu próprio eixo muito suavemente com respeito ao anel externo 101.

Neste momento, embora o anel interno 102 e o revestimento de resina 103 estejam em contato estreito um com o outro, estão em um estado de contato ideal não envolvendo geração de tensão; adicionalmente, a folga entre o revestimento de resina 103 e o anel interno 102 foi completamente eliminada, de modo que o anel interno 102 não range com relação ao anel externo 101, tornando possível manter suficientemente o desempenho mesmo no caso de um uso a longo prazo.

Como descrito acima, no mancai esférico da presente invenção, o revestimento de resina é fixado na parte de esfera do elemento interno por moldagem por injeção, adicionalmente o elemento externo é fundido de mo- do a cobrir este revestimento de resina, e finalmente o revestimento de resina cobrindo a parte de esfera é aquecido através da parte de esfera que constitui o elemento interno, pelo qual a força com a qual o revestimento de resina aperta a parte de esfera é reduzida ou removida, tomando possível realizar um movimento de oscilação suave ou um movimento de rotação do elemento interno com relação ao elemento externo; adicionalmente, desde que nenhum espaço seja formado entre a parte de esfera e o revestimento de resina, é possível eliminar completamente o rangido do elemento interno com relação ao elemento externo. Conseqüentemente, mesmo no caso de um uso de longo prazo, é possível efetuar com alta precisão a transmissão de carga e transmissão de movimento entre o elemento externo e o elemento interno. Adicionalmente, desde que seja possível realizar rotação suave da parte de esfera somente aquecendo a parte de esfera depois da fundição do elemento externo, a presente invenção pode ser realizada muito facilmente, tornando possível facilmente agüentar automatização de cada processo de fabricação e produção em massa.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Método de fabricar um mancai esférico compreendendo um elemento interno tendo uma parte de esfera de metal, e um elemento externo tendo uma parte de suporte de esfera encerrando e suportando a parte de esfera do elemento interno e conectado de modo oscilante ou rotativo com relação ao elemento interno, o método caracterizado por compreender as etapas de: realizar a moldagem por injeção, com a parte de esfera do elemento interno sendo inserido em um molde como um núcleo, para moldar um revestimento de resina cobrindo a parte de esfera; moldar o elemento externo cobrindo o revestimento de resina e não estando em contato com a parte de esfera através de fundição, com a parte de esfera e o revestimento de resina sendo inserido dentro do molde como um núcleo; e aquecer o revestimento de resina cobrindo a parte de esfera a-través da parte de esfera do elemento interno depois da conclusão da fundição.

2. Método de fabricar um mancai esférico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a temperatura em que o revestimento de resina é aquecido depois da conclusão da fundição não é menor que uma temperatura de transição de vidro Tg do revestimento de resina.

3. Método de fabricar um mancai esférico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que depois da conclusão da fundição, o revestimento de resina cobrindo a parte de esfera é aquecido através da parte de esfera do elemento interno, e ao mesmo tempo, a parte de esfera é pressurizada para deformar elasticamente a mesma para desse modo pressurizar o revestimento de resina na direção do elemento externo.

4. Método de fabricar um mancai esférico, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que depois da fundição do elemento externo, uma haste é colocada em contato de pressão com a parte de esfera, e um eletrodo é conectado na haste e a parte de esfera, e que, enquanto a soldagem por projeção da haste e a parte de esfera, o revestimento de resina é aquecido com o calor da soldagem, e adicionalmente, a parte de esfera é elasticamente deformada pela força de contato de pressão da haste.

5. Método de fabricar um mancai esférico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a parte de esfera do elemento interior tem um furo direto para fixar um elemento a ser conectado, e que, depois da conclusão da fundição, uma bobina é inserida neste furo direto, e o revestimento de resina é aquecido aplicando uma voltagem de alta fre-qüência na bobina.