ES2935631T3 - Método para fabricar rótulas y método para fabricar eslabones estabilizadores - Google Patents

Abstract

Se proporciona un método de fabricación de rótula para fabricar una rótula equipada con: un espárrago de rótula que incluye una parte de rótula de metal sustancialmente esférica; y una carcasa de resina en la que se aloja la parte esférica del perno esférico para poder girar. El método de fabricación de la rótula comprende: una etapa de formación del alojamiento para cubrir la periferia exterior de la rótula; una etapa de calentamiento por inducción para someter la pieza esférica a calentamiento por inducción en un estado en el que la pieza esférica se acomoda en una parte acomodativa de la carcasa hasta que se alcanza una temperatura objetivo prescrita; y un paso de enfriamiento para enfriar la pieza de bola después del calentamiento por inducción. Se realiza repetidamente un paso de ajuste del par, que incluye el paso de calentamiento por inducción y el paso de enfriamiento. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Método para fabricar rótulas y método para fabricar eslabones estabilizadores

Campo técnico

La presente invención se refiere a un método para fabricar rótulas y a un método para fabricar eslabones estabilizadores.

Se reivindica la prioridad de la Solicitud de Patente Japonesa Número 2017-71678, presentada el 31 de marzo de 2017.

Antecedentes de la invención

Un vehículo incluye un dispositivo de suspensión que absorbe y reduce el impacto y la vibración transmitidos desde la superficie de la carretera a la carrocería del vehículo, a través de las ruedas del mismo y un estabilizador configurado para mejorar la rigidez de balanceo de la carrocería del vehículo. Para unir suavemente un dispositivo de suspensión a un estabilizador, se usa un miembro en forma de barra llamado eslabón estabilizador para un vehículo. Por ejemplo, como se describe en el Documento de Patente 1, un eslabón estabilizador incluye una barra de soporte y rótulas proporcionadas en ambas porciones extremas de la barra de soporte.

La rótula asociada con el Documento de Patente 1 se constituye de pernos esféricos que tienen secciones esféricas y carcasas proporcionados en ambos extremos de una barra de soporte y configurados para acomodar giratoriamente las secciones esféricas de los pernos esféricos. Se proporciona un asiento esférico de resina en una porción de cada una de las carcasas en un lado interior de los mismos, de manera que el asiento esférico se dispone entre una pared interior de la carcasa y la sección de bola del perno de rótula. Una superficie esférica exterior de la sección de bola alojada en la carcasa se desliza mientras está en contacto con una superficie esférica interior del asiento esférico. Por lo tanto, el perno de rótula se inclina libremente. De esta manera, el dispositivo de suspensión se une suavemente al estabilizador a través de la rótula que se incluye en un eslabón estabilizador. De acuerdo con la rótula asociada al Documento de Patente 1, dado que se proporciona el asiento esférico de resina para ser dispuesto entre la pared interna de la carcasa y la sección de bola del perno de rótula, es posible administrar adecuadamente un torque relacionado con el deslizamiento de la sección de bola con respecto a la carcasa.

Documentos relacionados con la técnica

Documento de patente

[Documento de patente 1] Solicitud de Patente Japonesa No Examinada, Primera Publicación Número. 2011-247338 Resumen

Problema técnico

En la rótula del eslabón estabilizador descrito en el Documento de Patente 1, después de instalar el asiento esférico en la sección de bola del perno de rótula, la sección de bola que tiene instalado el asiento esférico de esta manera se ensambla en la carcasa. Para ser específicos, cuando el perno de rótula que tiene el asiento esférico instalado en la sección de bola se inserta en un molde como núcleo, se forma una cavidad en él y se realiza un moldeo por inyección en el que se inyecta una resina en esta cavidad. En este momento, el margen de apriete para la sección de bola se establece en un valor apropiado estableciendo un espacio libre entre la sección de bola y el asiento esférico en un valor predeterminado y realizando el moldeo por inyección controlando apropiadamente las condiciones de inyección de la resina.

Sin embargo, en la tecnología de gestión del torque de apriete de la carcasa que actúa sobre la sección de bola descrita en el Documento de Patente 1, dado que la sección de bola se aprieta debido a la contracción del material de resina que forma la carcasa después del moldeo por inyección, puede ser difícil garantizar la precisión de espacio libre entre la sección de bola y el asiento esférico. Por esta razón, puede ser difícil realizar con precisión la gestión del torque de apriete de la carcasa que actúa sobre la sección de bola. Otros métodos de gestión del torque de las rótulas se muestran en US 2012/025416, 10 DE 2014 225313 y US 2006/150416 que describe el preámbulo de acuerdo con la reivindicación 1.

La presente invención se realiza en vista de las circunstancias mencionadas anteriormente, y un objeto de la presente invención es proporcionar un método para fabricar rótula y un método para fabricar eslabón estabilizador capaces de realizar con precisión la gestión del torque de apriete de un carcasa que actúa sobre una sección de rótula sin utilizar un asiento esférico.

Solución al problema

Para lograr el objeto descrito anteriormente, un método de fabricación de rótula de acuerdo con un primer aspecto de la presente invención es un método de fabricación de rótula para fabricar una rótula que incluye un perno de rótula en el que se proporciona una rótula de metal sustancialmente esférica en una porción de extremo de una sección de bola y una carcasa de resina que incluye una sección que acomoda de forma giratoria la sección de bola del perno de rótula, que incluye: una etapa para formar la carcasa para cubrir una periferia exterior de la sección de bola formando una cavidad insertando la sección de bola del perno de rótula en un molde como núcleo y realizando un moldeo por inyección inyectando una resina en la cavidad del molde; una etapa de calentamiento por inducción de someter la sección de bola a calentamiento por inducción hasta que la temperatura de la sección de bola alcanza una temperatura objetivo predeterminada dentro de un intervalo que excede el punto de transición vítrea de un material de resina que constituye la carcasa pero no excede el punto de fusión del mismo en un estado en el que se aloja la sección de bola en la sección de alojamiento de la carcasa; y una etapa de enfriamiento de enfriar la sección de bola que ha sido sometida al calentamiento por inducción hasta que la temperatura de la sección de bola alcanza al menos una temperatura del punto de transición vítrea o menos del material de resina, en donde una etapa de ajuste de torsión incluye el calentamiento por inducción y la etapa de enfriamiento se realiza repetidamente, y cada una de las etapas de calentamiento por inducción y la etapa de enfriamiento de la etapa de ajuste del torque se realiza mientras el perno de rótula gira alrededor de un eje del perno de rótula.

En el método para fabricar rótulas de acuerdo con el primer aspecto de la presente invención, en la etapa de calentamiento por inducción, la sección de bola se somete al calentamiento por inducción hasta que la temperatura de la sección de bola alcanza una temperatura objetiva predeterminada dentro del intervalo que excede el punto de transición vítrea del material de resina que constituye la carcasa, pero no supera el punto de fusión del mismo en un estado en el que la sección de bola se aloja en la sección de alojamiento de la carcasa. Este calentamiento por inducción hace que la sección de bola de metal se expanda. Cuando la sección de bola se expande, la superficie esférica interna de la sección de alojamiento de la carcasa de resina también se expande y se deforma. La expansión y deformación de la superficie esférica interna de la sección de alojamiento de la carcasa se realiza bajo una temperatura objetiva predeterminada dentro del intervalo que excede el punto de transición vítrea del material de resina que constituye la carcasa pero no excede el punto de fusión del mismo. Por esta razón, la expansión y la deformación basadas en la deformación plástica y la deformación elástica se producen en el material de resina que se va a formar en la carcasa. Por otro lado, en la etapa de enfriamiento, la sección de bola que ha sido sometida al calentamiento por inducción se enfría hasta que la temperatura de la misma alcanza al menos una temperatura igual o menor que el punto de transición vítrea del material de resina. Debido a este enfriamiento, la sección de bola expandida vuelve al tamaño anterior a la expansión. Aquí, en la expansión y deformación de la superficie esférica interior de la sección de alojamiento de la carcasa, se restaura una cantidad correspondiente a la deformación elástica, pero se mantiene tal como está una cantidad correspondiente a la deformación plástica. Como resultado, se forma un espacio basado en la cantidad correspondiente a la deformación plástica entre la sección de bola del perno de rótula y la superficie esférica interior de la sección de alojamiento de la carcasa. De acuerdo con la investigación de los inventores, resultó que, cuando se realiza repetidamente la etapa de ajuste del torque que incluye la etapa de calentamiento por inducción y la etapa de enfriamiento, en la expansión y deformación de la superficie esférica interior de la sección de alojamiento de la carcasa, la cantidad correspondiente a la deformación plástica tiende a converger a un valor exclusivo del material de resina que forma la carcasa. Esto significa que, si el número de repeticiones de la etapa de ajuste del torque se ajusta a un valor apropiado, es posible realizar con precisión la gestión del torque de apriete de la carcasa que actúa sobre la sección de bola.

De acuerdo con el método para fabricar rótula asociado con el primer aspecto de la presente invención, es posible realizar con precisión la gestión del torque de apriete de la carcasa que actúa sobre la sección de rótula sin utilizar un asiento de rótula.

Además, un método de fabricación de eslabones estabilizadores según un segundo aspecto de la presente invención es un método de fabricación de eslabones estabilizadores para fabricar un eslabón estabilizador en el que se proporciona una rótula en cada uno de los dos extremos de una barra de soporte, que incluye: una etapa para fabricar la rótula mediante el uso del método para fabricar rótulas de acuerdo con el primer aspecto de la presente invención; y una etapa para proporcionar la rótula en cada uno de los dos extremos de la barra de soporte.

De acuerdo con el método para fabricar eslabones estabilizadores asociado con el segundo aspecto de la presente invención, similar al método para fabricar rótulas de acuerdo con el primer aspecto de la presente invención, es posible realizar con precisión la gestión del torque de apriete de la carcasa que actúa sobre el sección de bola sin utilizar un asiento esférico.

Efectos

De acuerdo con la presente invención, es posible realizar con precisión la gestión del torque de apriete de una carcasa que actúa sobre una sección de bola sin utilizar un asiento esférico.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es una vista en perspectiva que ilustra un estado en el que un eslabón estabilizador fabricado mediante el uso de un método para fabricar un eslabón estabilizador de acuerdo con una modalidad de la presente invención se fija a un vehículo.

La Figura 2 es una vista en sección transversal longitudinal de una rótula fabricada mediante el uso de un método para fabricar rótulas de acuerdo con la modalidad de la presente invención.

La Figura 3 es un diagrama de configuración que ilustra conceptualmente un estado en el que la gestión del torque de apriete de una carcasa que actúa sobre una sección de bola se realiza mediante el uso de un dispositivo de calentamiento por inducción de alta frecuencia.

La Figura 4 es una vista en planta del diagrama de configuración ilustrado en la Figura 3.

La Figura 5 es un diagrama de proceso para describir un procedimiento del método de fabricación de eslabones estabilizadores de acuerdo con la modalidad de la presente invención.

La Figura 6 es un diagrama característico para describir un torque de apriete de la carcasa que actúa sobre la sección de bola con respecto a un cambio en el número de repeticiones de un paso de ajuste de torque que incluye una etapa de calentamiento por inducción y una etapa de enfriamiento.

La Figura 7A es un diagrama para describir una rugosidad superficial de una superficie esférica interior de una sección de alojamiento en la carcasa cuando la etapa de ajuste de torque que incluye la etapa de calentamiento por inducción y la etapa de enfriamiento se realiza un único número de veces (un ejemplo comparativo).

La Figura 7B es un diagrama para describir una rugosidad superficial de una superficie esférica interior de la sección de alojamiento en la carcasa cuando se realiza repetidamente la etapa de ajuste de torque que incluye la etapa de calentamiento por inducción y la etapa de enfriamiento (un ejemplo práctico).

La Figura 8A es una fotografía de la superficie esférica interna de la sección de alojamiento en la carcasa en el ejemplo comparativo observado a través de un microscopio electrónico.

La Figura 8B es una fotografía de la superficie esférica interior de la sección de alojamiento en la carcasa del ejemplo práctico observado a través de un microscopio electrónico.

La Figura 9A es un diagrama característico para describir la dureza superficial de la superficie esférica interior de la sección de alojamiento en la carcasa en el ejemplo comparativo cuando se cambia la profundidad de indentación de un indentador.

La Figura 9B es un diagrama característico para describir un módulo de elasticidad superficial de la superficie esférica interna de la sección de alojamiento en la carcasa en el ejemplo práctico cuando se cambia la profundidad de indentación de un indentador.

Descripción de las modalidades

Un método para fabricar una rótula y un método para fabricar un eslabón estabilizador de acuerdo con una modalidad de la presente invención se describirán en detalle más abajo con referencia a los dibujos, según corresponda. Obsérvese que un método para fabricar una eslabón estabilizador 11 de acuerdo con la modalidad de la presente invención incluye un concepto que incluye un método para fabricar una rótula 13 de acuerdo con la modalidad de la presente invención. Por esta razón, cuando se describa el método para fabricar el eslabón estabilizador 11 de acuerdo con la modalidad de la presente invención, también se describirá al mismo tiempo el método para fabricar la rótula 13 de acuerdo con la modalidad de la presente invención.

<Eslabón estabilizador 11>

En primer lugar, se describirá el eslabón estabilizador 11 fabricado mediante el uso el método para fabricar asociado con la modalidad de la presente invención mediante el uso de un ejemplo en el que el eslabón estabilizador 11 se fija a un vehículo (no mostrado). La Figura 1 es una vista en perspectiva que ilustra un estado en el que el eslabón estabilizador 11 está unido al vehículo.

Como se ilustra en la Figura 1, las ruedas W están unidas a una carrocería de vehículo (no mostrada) del vehículo con dispositivos de suspensión 15 entre ellas. Para absorber y reducir el impacto y la vibración transmitidos desde la superficie de la carretera a la carrocería del vehículo a través de las ruedas W, cada uno de los dispositivos de suspensión 15 incluye un resorte helicoidal 15a y un amortiguador 15b.

Los dispositivos de suspensión 15 izquierdo y derecho están unidos entre sí con un estabilizador 17 formado por una varilla de acero para muelles sustancialmente en forma de U o similar entre ellos. Para aumentar la rigidez de balanceo de la carrocería del vehículo (una fuerza de resistencia contra la deformación por torsión) y minimizar el balanceo del vehículo, el estabilizador 17 incluye una barra de torsión 17a que se extiende entre las ruedas izquierda y derecha W y un par de secciones de brazo 17b doblado y que se extiende desde ambas porciones extremas de la barra de torsión 17a. Los dispositivos de suspensión 15 y el estabilizador 17 corresponden a una "estructura" de la presente invención a la que se une una sección de perno 21a que se describirá más adelante.

El estabilizador 17 se une al amortiguador 15b que soporta las ruedas W con el estabilizador 11 entre ellas. La unión es la misma en el lado W de las ruedas izquierda y derecha. Como se ilustra en la Figura 1, el eslabón estabilizador 11 se configura proporcionando rótulas 13 en ambas porciones extremas de una barra de soporte 11a en forma de barra formada, por ejemplo, de un tubo de acero. Una porción de extremo distal 11a1 de la barra de soporte 11a (consulte la figura 2) se deforma plásticamente en forma de placa plana mediante presión.

El eslabón estabilizador 11 se fabrica mediante el uso de un proceso de moldeo por inyección de insertos en el que se inyecta en el molde una resina sintética que forma las carcasas 23 en un estado en el que la barra de soporte 11a y un perno de rótula 21 se insertan en posiciones predeterminadas en un molde (no mostrada). Esto se describirá con más detalle a continuación. Se debe señalar que, en la siguiente descripción, cuando se usa el término "proceso de moldeo por inyección de insertos", el proceso de moldeo por inyección de insertos se refiere al proceso mencionado anteriormente.

Una rótula 13 del par de rótulas 13 incluidas en el eslabón estabilizador 11 se aprieta y se fija a una porción del extremo distal de una de las secciones de brazo 17b del estabilizador 17 y la otra rótula 13 se aprieta y se fija a un soporte 15c del amortiguador 15b. Se debe señalar que, aunque el par de rótulas 13 en esta modalidad tienen la misma configuración, el par de rótulas pueden tener configuraciones diferentes.

<Rótula 13>

La rótula 13 se describirá más abajo con referencia a la Figura 2. La Figura 2 es una vista en sección transversallongitudinal de la rótula 13 fabricada mediante el uso del método para fabricar asociado con la modalidad de la presente invención.

Como se ilustra en la Figura 2, la rótula 13 está constituida por el perno de rótula 21 de un metal como el acero y cada uno de las carcasas 23 de resina sintética. El perno de rótula 21 es un miembro de eje que se extiende en una dirección y se configura para tener una porción de un extremo que tiene la sección de perno 21a y la otra porción de extremo que tiene una sección de bola sustancialmente esférica 21b. La sección de bola 21b se proporciona en una porción final de la sección de perno 21a. La sección de bola 21b está hecha de un metal como el acero. La sección de perno 21a está unida a la sección de bola 21b mediante soldadura. La sección de perno 21a se forma integralmente con la sección de bola 21b. Las carcasas 23 están provistos en ambos extremos de la barra de soporte 11a y las carcasas 23 se configuran para para soportar de forma giratoria la sección de bola 21b del perno de rótula 21.

La vista en sección transversal longitudinal de la rótula en esta modalidad es una vista en sección transversal a lo largo de un eje central C (un eje) del perno de rótula 21. En otras palabras, la vista en sección transversal longitudinal es una vista en sección transversal que incluye tanto el eje C del perno de rótula 21 como un eje central de la barra de soporte 11a. En el eslabón estabilizador y la rótula en esta modalidad, un lado en el que se proporciona la sección de perno 21a puede denominarse lado superior y un lado en el que se proporciona la sección de rótula 21b puede denominarse lado inferior (o un lado de la porción inferior) en algunos casos.

Una sección de collarín grande 21a1 y una sección de collarín pequeño 21a2 están formadas en la sección de perno 21a del perno de rótula 21 para separarse entre sí. Se forma una sección cóncava circunferencial 21a3 entre la sección de collarín grande 21a1 y la sección de collarín pequeño 21a2. Se proporciona una sección de tornillo macho 21a4 en la sección de perno 21a en un lado del extremo distal con relación a la sección de collar grande 21a1 (un lado del perno de rótula 21 opuesto a la sección de bola 21b).

Una cubierta de antipolvo circunferencial 27 hecha de un material elástico tal como goma está instalada entre una porción de extremo superior de la carcasa 23 y la sección cóncava circunferencial 21a3 de la sección de perno 21a para cubrir un espacio entre ellos. La cubierta antipolvo 27 evita que entre agua de lluvia, polvo y similares en la rótula 13.

Para soportar de forma giratoria la sección de bola 21b del perno de rótula 21, como se ilustra en la Figura 2, se forma en la carcasa 23 una sección de alojamiento 23a que tiene una superficie esférica interior correspondiente a una superficie esférica exterior de la sección de bola 21b. Una pestaña convexa sustancialmente anular 23b se forma en una porción superior de la carcasa 23. La pestaña convexa 23b incluye una sección cónica 23b1 que se extiende hacia fuera y hacia arriba desde una sección límite 21b1 en la que la sección de bola 21b está anularmente expuesta con respecto a la sección de alojamiento 23a. El ángulo de inclinación de la sección cónica 23b 1 con respecto a el eje C se establece en un valor apropiado de acuerdo con el ángulo de giro, el diámetro del eje y similares del perno de rótula 21.

Los ejemplos de un material de resina de la carcasa 23 incluyen PA66-GF30 (obtenido mezclando un 30 % en peso de fibras de vidrio con PA66/punto de fusión: alrededor de 270 °C) teniendo en cuenta que tiene termoplasticidad (para formar la carcasa mediante el uso del moldeo por inyección), cumplir requisitos de resistencia predeterminado, y similares. En este caso, como material de resina de la carcasa 23, materiales como plásticos de ingeniería como PA66-GF50 (obtenido mezclando un 50 % en peso de fibras de vidrio con PA66), polieteretercetona (PEEK), Poliamida 66 (PA66), resinas de sulfuro de polifenileno (PPS) y polioximetileno (POM), superplásticos de ingeniería, plásticos reforzados con fibra (FRP), plásticos reforzados con fibra de vidrio (GRP: plásticos reforzados con fibra de vidrio) y plásticos reforzados con fibra de carbono (CFRP) se usan adecuadamente además de PA66- GF30.

Como se ilustra en la Figura 2, se proporciona un pequeño espacio 22 entre la sección de bola 21b del perno de rótula 21 y la sección de alojamiento 23a de la carcasa 23 (en lo sucesivo, la "sección de alojamiento 23a en la carcasa 23" se abrevia como "sección de alojamiento de carcasa 23a" en algunos casos). Cuando una superficie esférica exterior de la sección de bola 21b alojada en la sección de alojamiento 23a de la carcasa 23 se desliza mientras está en contacto con una superficie esférica interior de la sección de alojamiento 23a a través del pequeño espacio 22, el perno de rótula 21 se apoya con respecto a la carcasa 23 sea basculante (consulte la flecha a l en la Figura 1) y giratorio (consulte la flecha a2 en la Figura 1). De esta forma, los dispositivos de suspensión 15 se unen suavemente al estabilizador 17 mediante el uso de la rótula 13 prevista en el eslabón estabilizador 11.

Como se ilustra en la Figura 2, la carcasa 23 tiene un grosor grueso para soportar de forma fiable la sección de bola 21b. Por esta razón, es probable que aumente la cantidad de contracción del carcasa 23 que ha sido sometido al moldeo por inyección de inserción. Debido a la contracción de la carcasa 23, la sección de bola 21b se aprieta hacia dentro debido a la sección de alojamiento de la carcasa 23a. Para realizar con precisión esta gestión del torque de apriete, se realiza el ajuste del torque que se describirá más adelante. Se debe señalar que el ajuste del torque mencionado en la modalidad de la presente invención incluye un concepto en el que se incluye de forma integral el ajuste del torque de giro y el torque de rotación del perno de rótula 21 y una cantidad de elevación elástica.

<Dispositivo de calentamiento por inducción de alta frecuencia 31>

Un dispositivo de calentamiento por inducción de alta frecuencia 31 usado en el método para fabricar el eslabón estabilizador 11 de acuerdo con la modalidad de la presente invención se describirá más abajo con referencia a las Figuras 3 y 4. La Figura 3 es un diagrama de configuración que ilustra conceptualmente un estado en el que la gestión del torque de apriete de la carcasa 23 con respecto a la sección de bola 21b se realiza mediante el uso del dispositivo de calentamiento por inducción de alta frecuencia 31. La Figura 4 es una vista superior (una vista en planta) del diagrama de configuración ilustrado en la Figura 3.

Como se ilustra en la Figura 3, el dispositivo de calentamiento por inducción de alta frecuencia 31 incluye bobinas 32 y 33, una fuente de energía de alta frecuencia 35 conectada a una fuente de energía de corriente alterna (CA) 34, un circuito de resonancia 37, un termómetro 39 y un circuito de control 41. El dispositivo de calentamiento por inducción de alta frecuencia 31 somete a la sección de bola de metal 21b a calentamiento por inducción fluyendo una corriente de alta frecuencia a través de las bobinas 32 y 33.

Como se ilustra en la Figura 3, las bobinas 32 y 33 están dispuestas a intervalos con respecto a elementos de metal tales como la barra de soporte 11a y la rótula 13 para rodear una sección ecuatorial 21c de la sección de bola 21b en el perno de rótula 21. Un mecanismo (no mostrado) para enfriamiento por agua y/o enfriamiento por aire se aplica apropiadamente a las bobinas 32 y 33 para evitar daños debido al autocalentamiento. La sección del ecuador 21c es una porción de una superficie exterior de la sección de bola 21b más alejada en una dirección radial ortogonal al eje C desde el eje C del perno esférica 21.

La fuente de energía de alta frecuencia 35 convierte la energía eléctrica de CA suministrada desde la fuente de energía de CA 34 en energía eléctrica de alta frecuencia que tiene una frecuencia predeterminada y suministra la energía eléctrica de alta frecuencia convertida al circuito de resonancia 37.

El circuito de resonancia 37 es, por ejemplo, un circuito de resonancia paralelo LC constituido por un capacitor (no mostrado) y las bobinas 32 y 33. El circuito de resonancia 37 acumula energía eléctrica de CA amplificada mediante el uso de una acción de resonancia que se ajusta apropiadamente en el capacitor y permite que una corriente de alta frecuencia fluya a través de las bobinas 32 y 33. Esta corriente de alta frecuencia genera un fuerte campo magnético B en las bobinas 32 y 33. Debido a la acción de este campo magnético B, se induce una corriente de Foucault en la sección de bola de metal 21b. Como resultado, la sección de bola 21b se somete a calentamiento por inducción.

El termómetro 39 tiene la función de medir una temperatura Tb de la sección de bola 21b. Los ejemplos del termómetro 39 incluyen un termómetro de radiación. El termómetro 39 adquiere la temperatura Tb de la sección de bola 21b midiendo la intensidad de los rayos infrarrojos emitidos desde la sección de bola 21b sin contacto y convirtiendo la intensidad de los rayos infrarrojos en temperatura. La temperatura Tb de la sección de bola 21b adquirida mediante el uso del termómetro 39 se transmite al circuito de control 41.

El circuito de control 41 controla la resistencia del campo magnético B que actúa sobre la sección de bola 21b de manera que la temperatura Tb de la sección de bola 21b adquirida mediante el uso del termómetro 39 se mantiene a una temperatura objetiva predeterminada Ttg. Como temperatura objetiva Ttg, se puede adoptar apropiadamente una temperatura dentro de un intervalo que exceda el punto de transición vítrea de un material de resina que forma la carcasa 23 pero que no exceda su punto de fusión. Para ser específicos, una temperatura en el intervalo de temperatura anterior cercano al punto de fusión se establece como la temperatura objetiva Ttg. En este caso, se obtiene una gestión del torque con la precisión deseada con un número relativamente pequeño de repeticiones. Realizando tal control de temperatura, la temperatura Tb de la sección de bola 21b se mantiene a la temperatura objetiva Ttg en una etapa de calentamiento por inducción de someter la sección de bola 21b a calentamiento por inducción que se describirá más adelante.

<Método para fabricar el eslabón estabilizador 11 de acuerdo con la modalidad de la presente invención>

Un método para fabricar el enlace estabilizador 11 de acuerdo con la modalidad de la presente invención se describirá más abajo con referencia a la Figura 5. La Figura 5 es un diagrama de proceso para describir un procedimiento del método de fabricación del eslabón estabilizador 11 de acuerdo con la modalidad de la presente invención.

En la Etapa S11 ilustrada en la Figura 5, la carcasa 23 se forma para cubrir una periferia exterior de la sección de bola 21b formando una cavidad insertando la barra de soporte 11a y la sección de bola 21b del perno de rótula 21 en el molde como un núcleo, y realizando moldeo por inyección por inyectando, por ejemplo, una resina sintética como PA66-GF30 en la cavidad del molde. Se debe señalar que esta etapa corresponde a una etapa para proporcionar las rótulas 13 en ambos extremos de la barra de soporte 11a. Se debe señalar que, después de fabricar las rótulas 13, las rótulas 13 fabricadas se unen a ambos extremos de la barra de soporte 11a.

En la etapa S12, en una etapa en el que la sección de bola 21b está alojada en la sección de alojamiento de la carcasa 23a, la sección de bola 21b se somete a calentamiento por inducción hasta que la temperatura de la sección de bola 21b alcanza la temperatura objetiva Ttg dentro de un intervalo que excede el punto de transición vítrea (alrededor de 50 °C para PA66-GF30) del material de resina (PA66-GF30) que constituye la carcasa 23 pero no supera el punto de fusión (alrededor de 265 °C para PA66-GF30) del mismo. La etapa de calentamiento por inducción en la Etapa S12 se realiza mientras se hace girar el perno de rótula 21 alrededor del eje C del perno de rótula 21. La velocidad rotacional del perno de rótula 21 se ajusta a una velocidad apropiada teniendo en cuenta la temperatura superficial de una superficie esférica exterior de la sección de bola 21b que se uniformiza.

En la Etapa S13, la sección de bola 21b después del calentamiento por inducción en la Etapa S12 se enfría hasta que la temperatura de la sección de bola 21b alcanza al menos una temperatura del punto de transición vítrea (alrededor de 50 °C para PA66-GF30) o menos de la resina materiales (PA66-GF30). La Etapa de enfriamiento en la Etapa S13 se realiza mientras se hace girar el perno de rótula 21 alrededor del eje C del perno de rótula 21. La velocidad rotacional del perno de rótula 21 se ajusta a una velocidad apropiada teniendo en cuenta la temperatura superficial de la superficie esférica exterior en la sección de bola 21b que se uniformiza.

Después de eso, la etapa de ajuste del torque que incluye la etapa de calentamiento por inducción en la Etapa S12 y el paso de enfriamiento en la Etapa S13 se realiza repetidamente un número predeterminado de veces (una pluralidad de veces), ajustando de esta manera un torque de apriete de la carcasa 23 con respecto a la sección de bola 21b. Así, se completa el proceso para fabricar la rótula 13.

La sección de bola de metal 21b se calienta y se expande a través de la etapa de calentamiento por inducción en la Etapa S12. Cuando esta sección de bola 21b se expande, la superficie esférica interna de la sección de alojamiento de la carcasa de resina 23a también se expande y se deforma. La superficie esférica interior de esta sección de alojamiento de la carcasa 23a se expande y deforma a la temperatura objetiva Ttg dentro de un intervalo que excede el punto de transición vítrea del material de resina que forma la carcasa 23 pero no excede el punto de fusión del mismo. Por esta razón, el material de resina que forma la carcasa 23 se expande y se deforma sobre la base de la deformación plástica y la deformación elástica. Se debe señalar que es concebible que el material de resina se deforme plásticamente junto con la cristalización del material de resina.

En la etapa de enfriamiento de la Etapa S13, la sección de bola 21b después del calentamiento por inducción en la Etapa S12 se enfría hasta que la temperatura alcanza al menos una temperatura del punto de transición vítrea o menos del material de resina. A través de este enfriamiento, la sección de bola 21b que se ha expandido vuelve al tamaño que tenía antes de la expansión. Aquí, en la expansión y deformación de la superficie esférica interna en la sección de alojamiento de la carcasa 23a, de esta manera se restablece una cantidad correspondiente a la deformación elástica de la misma, pero se mantiene tal como está una cantidad correspondiente a la deformación plástica. Como resultado, se forma un espacio 22 (consulte la Figura 2) basado en la cantidad correspondiente a la deformación plástica entre la sección de bola 21b del perno esférica 21 y la superficie esférica interior de la sección de alojamiento de carcasa 23a. El tamaño del espacio 22 define sustancialmente el torque de apriete de la carcasa 23 con respecto a la sección de bola 21b.

De acuerdo con la investigación de los presentes inventores, se puede ver que, cuando se realiza repetidamente la etapa de ajuste de torque que incluye la etapa de calentamiento por inducción en la Etapa S12 y el paso de enfriamiento en la Etapa S13, la cantidad correspondiente a la deformación plástica en la expansión y deformación de la superficie esférica interna de la sección de alojamiento de la carcasa 23a converge a un valor exclusivo del material de resina que forma la carcasa 23, y en otras palabras, el torque de apriete de la carcasa 23 con respecto a la sección de bola 21b converge a un valor predeterminado (consulte la Figura 6). Esto significa que, si el número de repeticiones de la etapa de ajuste del torque, incluido la etapa de calentamiento por inducción en la Etapa S12 y la etapa de enfriamiento en la Etapa S13, se establece en un valor apropiado (aquí, el número de repeticiones es la pluralidad del número de veces), es posible realizar con precisión la gestión del torque de apriete de la carcasa 23 con respecto a la sección de bola 21b.

De acuerdo con el método para fabricar la rótula 13 asociado con la modalidad de la presente invención, es posible realizar con precisión la gestión del torque de apriete de la carcasa 23 con respecto a la sección de rótula 21b sin usar un asiento esférico.

Asimismo, en el método para fabricar la rótula 13 de acuerdo con la modalidad de la presente invención, una configuración en la que el torque de apriete de la carcasa 23 con respecto a la sección de bola 21b se ajusta aumentando o disminuyendo el número de repeticiones que se adopta en la etapa de ajuste del torque. Con tal configuración, es posible realizar con precisión la gestión del torque de apriete mediante el uso de un medio simple y práctico.

Además, en el método para fabricar la rótula 13 de acuerdo con la modalidad de la presente invención, en la etapa de ajuste del torque, una configuración en la que el torque de apriete de la carcasa 23 con respecto a la sección de bola 21b se ajusta girando el perno de rótula 21 alrededor del eje C y aumenta o disminuye la velocidad rotacional del perno de rótula 21 en un intervalo más abajo de una velocidad rotacional límite superior establecida sobre la base de un valor PV límite del material de resina de la carcasa 23. Se debe señalar que un valor de PV es una función del producto de una presión de carga (P) y una velocidad de deslizamiento (V). El valor límite de PV es un valor de PV que es un límite cuando una superficie deslizante de un material se deforma y se funde debido a la generación de calor por fricción. En condiciones en las que un valor de PV excede el valor de PV límite, generalmente, tanto la fricción como el desgaste aumentan significativamente, y no ser usada una configuración con dicho valor de PV. El valor límite de PV aumenta cuando aumenta la resistencia al calor de la resina. En realidad, la presión de carga (P) y la velocidad de deslizamiento (V) del material de resina se establecen teniendo en cuenta que el valor de PV es aproximadamente la mitad del valor de PV límite.

De acuerdo con el método para fabricar la rótula 13 asociado a la modalidad de la presente invención, en la etapa de ajuste del torque, dado que el torque de apriete de la carcasa 23 con respecto a la rótula 21b se ajusta aumentando o disminuyendo la velocidad de giro del perno de rótula 21 en el intervalo más abajo de la velocidad de rotación límite superior establecida sobre la base del valor PV límite del material de resina de la carcasa 23, la temperatura superficial de la superficie esférica exterior en la sección de bola 21b se uniformiza y la precisión del procesamiento de la superficie esférica interior de la sección de alojamiento de la carcasa 23a mejora. Como resultado, es posible realizar con mayor precisión la gestión del torque de apriete mediante el uso de un medio sencillo y práctico.

Aquí, cuando la rugosidad superficial de la superficie esférica interna de la sección de alojamiento de la carcasa 23a (consulte la Figura 7A) cuando la etapa de ajuste del torque se realiza un número único de veces (el ejemplo comparativo) se compara con la rugosidad superficial del interior superficie esférica de la sección de alojamiento de la carcasa 23a (consulte la Figura 7B) cuando se realiza repetidamente la etapa de ajuste del torque (aquí, el número de repeticiones es 3) (el ejemplo práctico), se puede ver que la superficie (el interior esférico la superficie de la sección de alojamiento de la carcasa 23a) del ejemplo práctico (la pluralidad de veces) está más alisada (es decir, el coeficiente de fricción disminuye) que la del ejemplo comparativo (la única cantidad de veces).

Además, con respecto al ejemplo comparativo y al ejemplo práctico, la superficie esférica interna de la sección de alojamiento de la carcasa 23a se observa directamente mediante el uso de un microscopio electrónico. Los resultados se ilustran en la Figura 8A (el ejemplo comparativo) y la Figura 8B (el ejemplo práctico). La Figura 8A es una fotografía de la superficie esférica interna de la sección de alojamiento de la carcasa 23a en el ejemplo comparativo observado a través de un microscopio electrónico. La Figura 8B es una fotografía de la superficie esférica interna de la sección de alojamiento de la carcasa 23a en el ejemplo práctico observado a través de un microscopio electrónico. También al observar la superficie esférica interior de la sección de alojamiento de la carcasa 23a a través del microscopio electrónico, se demuestra que la superficie (la superficie esférica interior de la sección de alojamiento de la carcasa 23a) en el ejemplo práctico en la Figura 8B (la pluralidad de veces) está más suavizada que en el ejemplo comparativo de la Figura 8A (el único número de veces).

De acuerdo con la investigación de los presentes inventores, es concebible que el alisado de la superficie esférica interna de la sección de alojamiento de la carcasa 23a esté asociado con la cristalización del material de resina (PA66-GF30). Además, se observa un fenómeno en el que las fibras de vidrio mezcladas en el material resinoso se sedimentan (disminuye la exposición de la superficie) junto con la cristalización del material de resina (PA66-GF30). También es concebible que este fenómeno de sedimentación de la fibra de vidrio esté implicado en el alisado de la superficie esférica interior de la sección de alojamiento de la carcasa 23a.

Además, de acuerdo con la investigación de los presentes inventores, se puede ver que la dureza de la superficie (la superficie esférica interna de la sección de alojamiento de la carcasa 23a) en el ejemplo práctico (la pluralidad de veces) es mayor (es decir, se mejora la resistencia al desgaste) que en el ejemplo comparativo (el único número de veces). Para probar esto, la dureza (GPa) y el módulo elástico (GPa) de la superficie esférica interior de la sección de alojamiento de la carcasa 23a se miden mediante el uso de un método de nano-indentación a través de un método de indentación de detección de profundidad (DSI). Un método DSI es un método para obtener una dureza y un módulo elástico midiendo continuamente una profundidad de indentación durante la carga y descarga presionando un indentador proporcionado en un dispositivo nano-indentador (no se muestra) contra un objeto de medición y mediante el uso de las características de profundidad de la indentación de la carga obtenida sin observar directamente la indentación del indentador. La Figura 9A es un diagrama característico para describir la dureza superficial de la superficie esférica interior de la sección de alojamiento de la carcasa 23a en el ejemplo comparativo cuando se cambia la profundidad de indentación de un indentador provisto en el dispositivo nano-indentador. La Figura 9B es un diagrama característico para describir un módulo de elasticidad superficial de la superficie esférica interna de la sección de alojamiento de la carcasa 23a en el ejemplo práctico cuando se cambia la profundidad de indentación del indentador. De acuerdo con los resultados de la medición mediante el uso del método DSI, como se ilustra en las Figuras 9A y 9B, se demuestra que la dureza de la superficie (la superficie esférica interna de la sección de alojamiento de la carcasa 23a) en el ejemplo práctico (la pluralidad de veces) es mayor (es decir, se mejora la resistencia al desgaste) que en el ejemplo comparativo (el único número de veces). Se debe señalar que la razón por la que aumenta la dureza de la superficie esférica interna de la sección de alojamiento de la carcasa 23a puede estar asociada con la cristalización del material de resina (PA66-GF30) como en el caso de alisar la superficie esférica interna de la sección de alojamiento de la carcasa 23a.

(Otras modalidades)

La pluralidad de modalidades que se describen anteriormente ilustra ejemplos específicos de la presente invención. Por lo tanto, el alcance técnico de la presente invención no se interpreta de forma limitada por las modalidades antes mencionadas sino por el alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Por ejemplo, aunque la rótula 13 de acuerdo con la modalidad de la presente invención se describe con referencia a un ejemplo en el que la rótula 13 se aplica al eslabón estabilizador 11 del vehículo, la presente invención no se limita a este ejemplo. La rótula 13 de acuerdo con la modalidad de la presente invención se aplica ampliamente a estructuras o similares de porciones articuladas de brazos incluidos en robots industriales y porciones articuladas de brazos incluidos en vehículos industriales tales como excavadoras y grúas.

Descripción de los símbolos de referencia

11 eslabón estabilizador

13 rótula

15 dispositivo de suspensión (estructura)

17 estabilizador (estructura)

21 perno de rótula

21b sección de bola

23 carcasa

23a sección de alojamiento

Claims (5)

REIVINDICACIONES

1. Un método de fabricación de rótulas para fabricar una rótula (13) que incluye un perno de rótula (21) en el que se proporciona una sección de bola de metal sustancialmente esférica en una porción de extremo de una sección de perno (21a) y una carcasa de resina (23) que incluye una sección de alojamiento que aloja de forma giratoria la sección de bola (21b) del perno de rótula (21), que comprende:

una etapa que forma la carcasa (23) para cubrir una periferia exterior de la sección de bola (21b) formando una cavidad insertando la sección de bola (21b) del perno de rótula (21) en un molde como un núcleo y realizando moldeo por inyección inyectando una resina en la cavidad del molde;

una etapa de calentamiento por inducción de someter la sección de bola (21b) a calentamiento por inducción hasta que la temperatura de la sección de bola (21b) alcanza una temperatura objetivo predeterminada dentro de un intervalo que excede un punto de transición vítrea de un material de resina que constituye la carcasa (23) pero no excede un punto de fusión del mismo en un estado en el que la sección de bola (21b) está alojada en la sección de alojamiento (23a) de la carcasa (23); y

una etapa de enfriamiento para enfriar la sección de bola (21b) después de la etapa de calentamiento por inducción hasta que la temperatura de la sección de bola (21b) alcanza al menos una temperatura del punto de transición vítrea o menos del material de resina,

caracterizado porque

se realiza repetidamente una etapa de ajuste de torque que incluye la etapa de calentamiento por inducción y la etapa de enfriamiento, y

cada una de las etapas de calentamiento por inducción y la etapa de enfriamiento de la etapa de ajuste del torque se realiza mientras el perno de rótula (21) gira alrededor de un eje del perno de rótula (21).

2. El método para fabricar la rótula de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el torque de apriete de la carcasa (23) con respecto a la sección de bola (21b) se ajusta aumentando o disminuyendo el número de repeticiones de la etapa de ajuste del torque.

3. El método para fabricar la rótula de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en donde, en la etapa de ajuste del torque, se ajusta un torque de apriete de la carcasa (23) con respecto a la sección de bola (21b) girando el perno de rótula (21) alrededor de un eje del perno de rótula (21) y aumentando o disminuyendo la velocidad de rotación del perno de rótula (21) en un intervalo más abajo de una velocidad de rotación límite superior establecida sobre la base de un valor PV límite del material de resina de la carcasa (23).

4. El método para fabricar la rótula de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde no se usa un asiento de rótula entre una pared interior de la carcasa (23) y la sección de rótula (21b) del perno de rótula (21).

5. Un método de fabricación de un eslabón estabilizador para fabricar un eslabón estabilizador (11) en el que se proporciona una rótula (13) en cada uno de los dos extremos de una barra de soporte (11a), que comprende: una etapa para fabricar la rótula (13) mediante el uso del método para fabricar una rótula de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4; y

una etapa para proporcionar la rótula (13) en cada uno de los dos extremos de la barra de soporte (11a).