MXPA97005717A - Resorte belleville y metodo para producirlo - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un resorte Belleville, caracterizado porque comprende una tira delgada de acero para resorte endurecido embobinada, en un cuerpo de forma circular, con una configuración frusto-cónica que tiene un diámetro interior y un diámetro exterior en donde la tira tiene dos extremos libres, el cuerpo de acero de resorte embobinado tiene una condición de reposo con los extremos libres separados para proporcionar un espacio entre ellos y una condición unida en la cual el cuerpo se encuentra en tensión, los extremos libres son coplanares en la condición unida y medios para sujetar liberablemente los extremos libres en conjunto en la condición de unión contra la tensión del cuerpo de acero de resorte.

Description

RESORTE BELLEVILLE Y MÉTODO PARA PRODUCIRLO Esta solicitud se relaciona a la técnica de resortes Belleville y más particularmente a un resorte Belleville y el método utilizado para producir este resorte. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los resortes del tipo Belleville se han empleado para diversas aplicaciones y constituyen elementos circulares de acero para resorte que tiene una forma generalmente frusto-cónica con una periferia interior que está espaciada axialmente desde el plano de la periferia de resorte exterior, de manera que la fuerza aplicada axialmente contra el resorte provoca que la periferia interior se mueva hacia la periferia exterior para colocar el resorte bajo compresión. Este movimiento del elemento de acero de resorte frusto-cónico en una dirección axial, provoca que el resorte genere una fuerza de restauración proporcional a la carga aplicada, esta fuerza de restauración no es un informe sobre el movimiento relativamente pequeño de un resorte frusto-cónico. Los resortes Belleville se emplean en muchas aplicaciones y se producen por millones para una amplia variedad de dispositivos mecánicos, tales como transmisiones de automóviles, etc. Ya que los resortes Belleville son componentes producidos en masa, la reducción en el costo total de la fabricación de un resorte Belleville, incluso si fuera relativamente pequeña, se traduce en ahorros de costos totales substanciales. Los resortes Belleville hasta la fecha se han formado al producir una preforma de un anillo tipo arandela plano a partir de una hoja de acero al carbón simple que se lamina normalmente en frío. Después de que el anillo plano de acero al carbón se troquela o punzona de la hoja o tira de acero, se forma con prensa en una estructura cónica truncada al aplicar presión a través de matrices acoplantes. El elemento de acero frusto-cónico se calienta a una temperatura relativamente elevada, que se aproxima a 1093 °C (2000°F) y subsecuentemente se endurece por templado por maduración con enfriamiento brusco, para crear las características de resorte en el elemento frusto-cónico. El templado por maduración con enfriamiento brusco, a menudo es seguido por las etapas de calentamiento y enfriamiento para aliviar las tensiones del resorte, reducir distorsiones en el resorte, obtener la dureza final deseada y ajustar el resorte a su forma final. Este procedimiento de fabricación general se emplea para producir resortes Belleville. La fabricación de estos resortes resulta en una cantidad considerable de material de desecho, especialmente en tamaños más grandes con aproximadamente un diámetro de 5.08 cm (2.0") para la periferia interior, en donde el contenido de metal del resorte Belleville a menudo es de 30 a 50% del precio del resorte mismo. Debido al troquelado de la pre-forma con estructura de anillo empleada en formar el resorte Belleville a partir de una hoja de acero o de la tira de acero, los bordes de esa parte tienen las marcas de cizalla y rebabas normales. Cuando el componente formado se termotrata, los bordes de la preforma de metal laminar troquelada pueden ser muy frágiles debido a pequeñas fisuras. Estas fisuras deben retirarse por procedimientos costosos y consumidores de tiempo, tales como tamboreo o molienda, que allanan o alisan los bordes para incrementar la vida de fatiga o duración contra fatiga del resorte Belleville. De esta manera la cantidad de desperdicio de metal, las fisuras por tensión y rebabas en los bordes troquelados de resorte y otros problemas experimentados al fabricar resortes Belleville substancialmente contribuyen al costo de estos resortes de producción masiva. La presente invención se relaciona a una mejora para fabricar resortes Belleville, esta mejora reduce desecho, evita el efecto nocivo de imperfecciones de borde provocadas por troquelado y termotratamiento y resulta en un resorte Belleville que tiene los parámetros o características técnicas deseadas. INCORPORACIÓN POR REFERENCIA En el folleto titulado "Belleville Spring ashers" (Arandelas de Resorte Belleville) publicadas por Associated Spring, en las páginas 71 a 77, se describe la estructura y operación de resortes Belleville; por lo tanto, este folleto se incorpora por referencia de manera tal que la tecnología asociada con los resortes Belleville no requiere repetirse. También se incorpora por referencia la Patente de Johnson de los E.U.A. No. 3,259,383, que ilustra un tipo particular de resorte Belleville, y la Patente de los E.U.A. de Schober No. 4,039,354 que describe el método para producir resortes Belleville y mejora en ese método que involucra controlar el contenido de carbón en el acero empleado para troquelar y formar resortes Belleville. LA INVENCIÓN De acuerdo con la presente invención, se proporciona un resorte Belleville que comprende una tira delgada de acero para resorte embobinada en un cuerpo de forma circular, con una configuración frusto-cónica con un diámetro o periferia interior y un diámetro o periferia exterior, en donde la tira tiene dos extremos libres adyacentes entre sí . De acuerdo con otro aspecto de la invención, el resorte Belleville formado a partir de acero para resorte embobinado incluye un montaje para unir en forma liberable los extremos libres para formar la estructura circu ar del resorte. El montaje preferido emplea elementos interacerrojantes en cada uno de los extremos libres, de manera tal que los elementos pueden unirse liberablemente en la configuración circular de un resorte Belleville. Después de que se unen los extremos y colocan en uso, los extremos libres se mantienen en su relación interacerrojada. De acuerdo con otro aspecto de ia invención, los dos extremos libres de un acero para resorte embobinado, se sujetan fijamente entre sí por técnicas tales como soldadura o adhesión. Ya que el resorte Belleville se forma por embobinado forzado de una tira delgada recta de acero para resorte en el cuerpo de forma circular, el resorte no se produce por el proceso de troquelado, lo que hasta la fecha resultaba en imperfecciones de borde y desecho de material substanciales. Los bordes de la tira embobinada forzadamente del acero para resorte son lisos o contorneados y no requieren tamborearse o rectificarse subsecuentemente para retirar rebabas u otras imperfecciones de borde. Ya que el resorte Belleville se forma a partir de una tira alargada de acero para resorte, no hay necesidad para termo tratamiento para convertir el resorte Belleville no endurecido en un resorte endurecido. La tira misma, es un resorte que se endurece antes de pasar a. través de un embobinador standard, tal como un embobinador empleado para producir anillos de acoplamiento rápido. Consecuentemente, la invención incluye una configuración frusto-cónico embobinada forzadamente que tiene extremos libres. De acuerdo con la modalidad preferida de la invención, el acero para resorte endurecido se embobina en una configuración plana similar a un anillo de acoplamiento rápido, y luego termofija en la configuración frusto-cónica deseada. Como un montaje alterno, la formación o embobinado del acero para resorte endurecido puede estar a un ángulo vertical deseado que automáticamente producirá convoluciones con una configuración frusto-cónica para simplemente cortarse en tramos que definen los extremos libres del resorte Belleville novedoso de la invención.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, hay un método para producir un resorte Belleville que comprende las etapas de embobinar mecánicamente una tira plana de acero para resorte endurecido hacia una configuración circular generalmente plana continua, en donde la tira tiene primeros y segundos bordes paralelos que definen el ancho de la tira. El embobinador produce una convolución embobinada de la tira de acero para resorte endurecido, con un radio de curvatura previamente seleccionado que se forma alrededor y extiende axialmente al centro de generación, en donde el primer borde o periferia de la convolución, tiene un primer radio y el segundo borde o periferia de la convolución tiene un segundo radio. De acuerdo con este aspecto de la invención, la operación de embobinado produce un anillo endurecido plano de acero para resorte, en donde las periferias tienen radios diferentes entre sí por una cantidad generalmente igual al ancho de la tira de acero para resorte embobinada. De esta manera, la tira se embobina a una configuración plana preparatoria a cortar la tira de acero para resorte de la convolución circular, para crear un resorte de forma generalmente plana, con primeros y segundos extremos libres. Posteriormente, el acero para resorte endurecido con forma de anillo plano se configura bajo presión en la estructura frusto-cónica con los dos extremos libres unidos entre sí. De acuerdo con un aspecto adicional de la invención, los extremos libres se interacerrojan y/o fijan permanentemente entre sí antes de la operación de formación. Además, la operación de formación se realiza en una matriz que se calienta a una temperatura generalmente inferior a aproximadamente 537.8°C (1000°F). El resorte se mantiene en la forma frusto-cónica definida por la matriz por un tiempo generalmente en la gama de 1.0 a 2.0 minutos. Este procedimiento u operación de termofijado toma el anillo de acero para resorte endurecido plano, con sus extremos unidos y configura el anillo en una estructura frusto-cónica que define un resorte Belleville. Como una forma alterna de la presente invención, el embobinado mecánico de la tira plana del acero para resorte endurecido en una convolución continua, generalmente continua, se realiza en un embobinador mecánico que se ajusta para producir automáticamente la forma frustocónica de manera tal que la diferencia entre los radios de los bordes de la tira endurecida embobinada sea substancialmente menor que el ancho de la tira. De esta manera, cada una de las convoluciones circulares se producen con una forma frusto-cónica. Las convoluciones que resultan de este proceso de embobinado frusto-cónico, que se realiza por equipo standard, se cortan en configuraciones circulares para definir primeros y segundos extremos libres de la tira de acero para resorte embobinada, perfilada. Luego, los extremos libres se unen en conjunto en un resorte Belleville frusto-cónico, sin la necesidad por una operación de termofijado, como se emplea en la modalidad preferida de la presente invención. En ambos métodos, el acero para resorte endurecido que tiene un radio deseado de curvatura se embobina desde una tira de resorte recta por un embobinador de resorte standard. Las convoluciones circulares resultantes se acortan en anillos individuales que tienen extremos libres que se unen en conjunto para formar un resorte Belleville. En la primer modalidad de la invención, la tira de resorte embobinada produce un elemento plano, que subsecuentemente se termofija a la forma frusto-cónica deseada. En una segunda modalidad, la operación de embobinado misma produce las convoluciones frusto-cónicas , que se cortan y luego unen en el resorte Belleville. En ambas instancias, el resorte Belleville final es una tira embobinada que tiene una configuración frusto-cónica, con extremos libres que ya son interacerrojados, reunidos o sujetos fijamente en conjunto en un resorte Belleville. En algunos casos, es posible que el resorte Belleville tenga sus extremos libres unidos en conjunto, ya que se mantendrán unidos en la mayoría de las aplicaciones para los resorte Belleville. Al utilizar la presente invención, especialmente para grandes resortes Belleville, que tienen periferias internas con diámetros mayores a aproximadamente 5.08 cm (2.0") hay ahorros considerables en desechos sobre el proceso previo de troquelar un anillo a partir de una hoja de acero, formar el anillo troquelado a una configuración frusto-cónica y luego termo tratar la estructura resultante para incrementar su dureza para impartir una condición de resorte. Al utilizar la presente invención, el costo del metal solo será aproximadamente 10 a 20% del costo del resorte. Esto se compara con 30 a 50% del costo del metal para métodos previos de fabricar resortes Belleville. En el pasado, gran parte del costo del metal es el resultado de desecho. Al utilizar la presente invención, la tira plana o alambre plano empleado para producir el resorte tiene un borde redondeado liso o de rebabas antes de que se embobine la tira. Esta tira se endurece antes de formarse en un anillo y se embobina a partir de una configuración recta a una configuración circular por un embobinado standard. Consecuentemente, el proceso de fabricación elimina la necesidad por tamborear las partes, como se requiere cuando el anillo empleado para hacer el resorte se troquela a partir de una hoja plana. De esta manera, la presente invención elimina la necesidad por tamboreo o separación de rebabas, lo que ahorra el costo de esta operación y reduce costos de manejo. Después de que la tira de resorte se ha embobinado respecto a un centro determinado de curvatura con un radio selecto, las convoluciones pueden translaparse entre sí y cortarse para formar los extremos libres o el extremo libre puede troquelarse o cortarse por separado. En cada caso, los extremos libres tendrán un ensamble de cola de milano interenclavante o algún otro montaje para unir los extremos libres en una configuración circular que resulta en un resorte Belleville. Se ha encontrado que al unir los extremos libres del acero para resorte endurecido embobinado en una configuración de resorte Belleville se obtienen las características de un resorte Belleville típico, troquelado y termotratado. Como un ejemplo de un resorte Belleville, construido de acuerdo con la presente invención, una tira endurecida de acero al carbón SAE 1074 que tiene un espesor de .109 cm (.043") y un ancho de .826 cm (.325") se embobinó forzadamente en una convolución que tiene un diámetro interior o periferia de 12.95 cm (5.098") y un diámetro exterior o periferia de 14.56 cm (5.748"). Este anillo Belleville frusto-cónico tiene extremos libres interenclavantes o de cola de milano sostenidos entre sí. Un accesorio de prueba se emplea para comparar este resorte Belleville dividido con un anillo Belleville de anillo continuo estándar. Se encontró que las características del ejemplo y un resorte Belleville troquelado continuo eran esencialmente los mismos. Ambos tuvieron una proporción de altura a espesor de 1.9. El resorte Belleville, producido de acuerdo con la presente invención se probó para fatiga entre las alturas de .21 a .122 cm (.083 a .048") por 2,500,000 ciclos sin falla. La resistencia a la tracción en el diámetro exterior del nuevo resorte Belleville fue aproximadamente 5,835 Kg/cm2 (83,000 psi) a una altura de .21 cm (.083") y 8,858 Kg/cm2 (126,000 psi) a una altura de .122 cm (.048") utilizando parámetros de diseño Belleville standard. Esta prueba del ejemplo reveló que un resorte Belleville que es frusto-cónico en configuración y tiene dos extremos libres unidos en conjunto operan substancialmente igual que un resorte Belleville troquelado que es continuo en configuración. Consecuentemente, el uso de la presente invención que emplea embobinar forzadamente una tira de resorte en una configuración circular, con o sin un contorneo frusto-cónico simultáneo, para producir extremos libres que se unen subsecuentemente, resultará en la misma acción de resorteado que un resorte Belleville continuo standard. La presente invención es particularmente aplicable para resorte Belleville que son grandes en diámetro y operan en un ambiente de baja tensión. Dos montajes se emplean para practicar la presente invención. En una instancia el acero para resortes se embobina en una configuración frusto-cónica que tiene convoluciones traslapantes. Punzonados de un troquel configurado como matriz a través de estas convoluciones para formar el primer y segundo extremos libres del resorte Belleville. Posteriormente, el resorte Belleville simplemente se alivia de tensión. De acuerdo con la modalidad preferida de la presente invención, el acero para resorte endurecido se distorsiona transversalmente como un anillo para acoplamiento rápido para formar las convoluciones. Los elementos de interenclavamiento luego se troquelan por un conjunto de matrices que pasan a través de las convoluciones traslapantes, el anillo dividido se une en sus extremos libres y fija térmicamente bajo presión. En ambas modalidades, la tira de acero para resorte o alambre de partida es una tira de acero estirada en frío de material templado en aceite con una dureza de al menos 43-48C en la escala Rockwell C. Al utilizar un acero para resorte endurecido, el embobinador forma el cuerpo circular del resorte en una forma que tiene un radio selecto. Durante la operación de termofijado, cuando la convolución se forma en una estructura frusto-cónica, la dureza se reduce por aproximadamente 5 a 10 puntos en la escala Rockwell C. De esta manera, el resorte Belleville resultante tiene una dureza de aproximadamente 30-40C en la escala Rockwell C. El resorte en algunos casos puede formarse directamente a partir del embobinador o puede retirarse del embobinador y luego termo-fijarse. El objetivo primario de la presente invención es el proporcionar un resorte Belleville, este resorte se embobina en forma y corta para formar extremos libres que confinan, interacerrojan o fijan para completar el resorte circular. Otro objetivo de la presente invención es el proporcionar un método para producir un resorte Belleville, este método involucra embobinar configuraciones circulares a partir de alambre para resorte endurecido o tira plana, cortar las convoluciones en configuraciones circulares que tienen extremos libres y luego unir los extremos libres en un resorte Belleville en una forma, que involucra interenclavar, confinar a tope y/o fijar los extremos libres en conjunto.

Otro objetivo de la presente invención consiste en proporcionar un resorte Belleville y un método para producir un para producir un resorte Belleville, que reduce el desecho, no resulta en imperfecciones de borde y es substancialmente menos costoso que los resorte normales que se forman a partir de componentes troquelados. Estos y otros objetivos y ventajas serán aparentes a partir de la siguiente descripción que se toma en conjunto con los dibujos acompañantes. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La FIGURA 1 es una vista ilustrativa de un resorte Belleville construido de acuerdo con la presente invención, que muestra los extremos libres con elementos interenclavantes espaciados; La FIGURA 2 es una vista gráfica similar a la FIGURA 1, que ilustra el resorte Belleville, con los extremos libres interenclavados conforme el resorte se ensambla para uso; La FIGURA 3 es una vista en sección transversal de un resorte Belleville que muestra los parámetros de un resorte Belleville; La FIGURA 4 es una vista en planta superior del aparato y método para formar un resorte Belleville de acuerdo con la presente invención que muestra las convoluciones circulares de un embobinador, estas convoluciones se cortan para crear extremos libres; La FIGURA 5 es una vista parcial lateral que se toma generalmente sobre la línea 5-5 de la FIGURA 4; La FIGURA 6 es una vista en sección transversal agrandada que se toma generalmente sobre las líneas 6-6 de la FIGURA 4; La FIGURA 7 es una vista en planta superior agrandada de la estación de corte de matriz ilustrada en la FIGURA 4; La FIGURA 8 es una porción agrandada de los extremos libres del resorte Belleville construido de acuerdo con la presente invención que muestra los elementos interenclavados troquelados por la estación de corte con matriz esquemáticamente ilustrada en la FIGURA 7; La FIGURA 9 es una vista en planta superior de una preforma circular con los extremos libres interacerrojados o interenclavados y que tienen una configuración plana preparatoria a termofijado, de acuerdo con un aspecto de la presente invención; La FIGURA 10 es una vista de los elementos interenclavados en los extremos libres de un resorte Belleville que muestra una modalidad de la invención, en donde los extremos libres de un resorte en reposo tienen un ligero espacio o espaciamiento preparatorio al interenelavamiento como se ilustra en la FIGURA 9; La FIGURA 11 es una vista en sección transversal de las matrices para formación de termofijado con la preforma plana como se ilustra en la FIGURA 9 en sitio para termofijar el resorte Bellev.ille; La FIGURA 12 es una vista similar a la FIGURA 11 con la matriz de termofijado y formación en la posición de formación; La FIGURA 13 es una gráfica que muestra una comparación entre la muestra discutida anteriormente y un resorte Belleville standard; La FIGURA 14 es una vista en planta superior similar a la FIGURA 4 que ilustra una modificación de la presente invención, en donde las convoluciones circulares se inclinan conforme salen del embobinador para producir automáticamente la configuración frusto-cónica de un resorte Belleville; La FIGURA 15 es una vista en sección transversal agrandada que se toma generalmente sobre la línea 15-15 de la FIGURA 14; Las FIGURAS 16 a 23 son vistas superiores agrandadas en donde los extremos libres de un resorte Belleville están construidos de acuerdo con la presente invención con varias configuraciones interenclavantes macho y hembra; La FIGURA 24 es una vista en planta superior que muestra los extremos libres de un resorte Belleville construido de acuerdo con la presente invención, en donde los extremos libres se unen por soldadura a tope en conjunto; La FIGURA 25 es una vista en sección transversal lateral de los extremos libres del resorte Belleville que muestra esquemáticamente el procedimiento de soldadura a tope; La FIGURA 26 es una vista en sección transversal agrandada que se toma generalmente sobre la línea 26-26 de la FIGURA 24; y La FIGURA 27 es una vista agrandada que muestra los extremos libres de un resorte Belleville con un espacio angular entre ellos, este espacio puede emplearse para unir los extremos libres. MODALIDAD PREFERIDA Ahora con referencia a los dibujos, en donde las ilustraciones son con propósito de mostrar las modalidades preferidas de la invención solamente y no con el propósito de limitar la misma, la FIGURA 1 ilustra un resorte Belleville B, en la forma de un cuerpo circular 10 formado a partir de tira de acero para resorte endurecido embobinado S, que tiene extremos libres 20, 22 con elementos interenclavantes o de cola de milano, ilustrados como elemento hembra 24 y elemento macho 26. En el uso del resorte Belleville, los extremos libres se interenclavan o sostienen unidos por los elementos 24, 26 para formar la configuración frusto-cónica de un resorte Belleville, como se ilustra en la FIGURA 2. Este resorte se emplea en las mismas aplicaciones de cualquier resorte Belleville. No es necesario fijar seguramente el interenclavamiento o los elementos de cola de milano; sin embargo, estos elementos pueden fijarse por soldadura, adhesión o de otra forma. Cuando se ha construido el resorte Belleville B de acuerdo con la presente invención, tiene el perfil lateral ilustrado en la FIGURA 3. El resorte B es de configuración frusto-cónica con un cuerpo circular 10 formado a partir de tira de acero para resorte endurecida S, esta tira tiene un ancho W y un espesor t. La configuración frusto-cónica crea una periferia circular interior 14 con un diámetro a y una periferia circular exterior 12 con un diámetro b. La altura total h es de la parte superior del resorte Belleville al plano de fondo de la periferia exterior 12. La altura H es el parámetro básico que se toma en conjunto con el espesor t, que define las características operativas del resorte Belleville B. En la práctica, la relación de h/t es la gama general de 1.4-1.6, esta relación permite que el resorte Belleville B opere a carga substancialmente constante entre aproximadamente 50 % de deflexión hasta 100 % de deflexión, es decir plana. En la FIGURA 4, el método y aparato para construir el resorte Belleville B se ilustran esquemáticamente. Un embobinador de anillo por acoplamiento rápido standard 30 embobina la tira plana 30, almacenada en el carrete 32 esta bobina se gira a 90° para mostrar el suministro de la tira S. La tira se curva respecto al radio r en la dirección transversal al ancho w y perpendicular al espesor t. La tira S se endurece para proporcionar una tira de acero para resorte. Esta dureza, en la práctica es de aproximadamente 43-48 C en la escala Rockwell C cuando acero al carbón SAE 1074 se emplea como en el ejemplo previamente discutido. La tira plana S, que en la que la práctica tiene un ancho de .826 cm (.325") y un espesor de .109 cm (.043") se embobina en una forma -circular que tiene una radio r que en la práctica es al menos 2.54 cm (1.0"). Conforme la tira S se pasa a través del embobinador de anillo por acoplamiento rápido 30, se desvía transversalmente a la convolución C alrededor de un centro de curvatura c con un radio r, de manera tal que las convoluciones continúan traslapándose una sobre la otra conforme la tira se expide desde el embobinador 30. Para formar extremos libres 20, 22, se proporciona una estación de corte con matriz 40. Esta estación tiene matrices reciprocas que cortan ambos extremos 20, 22, simultáneamente o en sucesión. Como se ilustra en la FIGURA 7, los elementos de corte con matriz 42, 44 se mueven hacia abajo contra el cuerpo 10. Después de que un pequeño extremo 50 de la tira S se ha pasado a través de la estación de corte 40. Una matriz 40 que tiene elementos de matriz 42, 44 se mueve hacia abajo, esta acción corta ambos elementos hembra y macho de los extremos libres 20, 22. En ese caso, la porción 50 es desecho y se forma en cada operación de troquelado. Otro montaje para cortar los elementos 24, 26 involucra el cortar una sola capa de la tira S en cualquier tiempo determinado. Este procedimiento se ilustra en la FIGURA 5, después de que se ha realizado el corte por los elementos de matriz 42, 44, el extremo libre cortado previamente 20 coacciona con el extremo libre cortado subsecuentemente 22. Posteriormente, el lado extremo libre 20 avanza alrededor de la convolución C en una posición traslapante como se ilustra en la FIGURA 5. Cada corte produce el elemento interenclavante en el extremo de la convolución circular para coacción con el extremo previamente cortado; consecuentemente no se produce desecho. El perfil del elemento de matriz superior 42 y el elemento de matriz inferior 44 es ilustrado en forma de lineas punteadas en la FIGURA 7. Los elementos son los elementos de matriz superior e inferior ilustrados en la FIGURA 5. El uso de estas secciones de matriz puede emplearse para cortar simultáneamente, como se ilustra en la FIGURA 7, o cortar en secuencia como se ilustra en la FIGURA 5. Otros procedimientos de troquelado pueden emplearse para cortar los extremos de las convoluciones para hacer un anillo en forma de anillo dividido. Independientemente de la forma de corte, la tira S tiene extremos libres 20, 22 con elementos interenclavantes 24, 26 como se ilustra en la FIGURA 8. Después de que los extremos 20, 22 se han cortado en la estación de matriz 40, los dos extremos se unen como se ilustra en la FIGURA 8. Esta acción de unión proporciona una preforma embobinada plana 100, como se ilustra en la FIGURA 9. En el procedimiento de corte ilustrado en la FIGURA 5, es posible el crear un espaciamiento o separación 60 como se ilustra en la FIGURA 10. Este espaciamiento se cierra cuando el elemento 26 se mueve dentro de la relación interenclavante con el elemento 24. La operación de corte simultánea ilustrada en la FIGURA 7 no produce el espacio 60. El espacio 60 puede ser de algún valor al proporcionar una cierta cantidad de tensión de soporte en la acción de interenclavamiento entre los elementos 24, 26. El anillo embobinado plano de acero para resorte endureducido es la preforma 100 ilustrada en la FIGURA 9. Esta preforma se constituye en la configuración frusto-cónica como se ilustra en las FIGURA 1 y 2, por un procesamiento de presión y calor esquemáticamente ilustrado en las FIGURAS 11 y 12. La prensa de termofijado 110 tiene una platina superior 112 y una platina inferior 114. Fuentes eléctricos 120, 122 crean energía para calentar las platinas a la temperatura de termofijado deseada, esta temperatura está en la gama de 427 a 538 °C (800 a 1000°F). En el ejemplo explicado en esta descripción, la temperatura es de aproximadamente 482°C (900°F). La platina superior 112 tiene un elemento de matriz con una superficie cónica 130. En una forma semejante, la platina inferior 114 tiene un miembro de matriz con una superficie cónica 132. El miembro de matriz inferior tiene un realce cilindrico que se extiende hacia arriba 134, que corresponde generalmente a la periferia interior 14 de la preforma 100. El realce 134 se extiende al rebajo cilindrico 136, que proporciona espacia iento para el realce, cuando la platina 112 se mueve desde la posición de carga ilustrada en la FIGURA 11 a la posición de formación ilustrada en la FIGURA 12. La preforma 100 se forma en una estructura frusto-cónica como se ilustra en la FIGURA 12, y se mantiene en la posición de formado por un tiempo prolongado que en la práctica está en la gama general de 1.0 a 2.0 minutos. La preforma 100 en su condición plana tiene extremos 20, 22 interenclavados por elementos 24, 26. Después de que el ciclo de termofijado que emplea una temperatura selecta y un tiempo selecto, la platina 112 se desplaza hacia arriba a la posición de carga, como se ilustra en la FIGURA 11. Esto resulta en un resorte Belleville frusto-cónico como se ilustra en las FIGURAS 1 y 2. En esta modalidad de la invención, la tira de acero para resorte endurecido plano, primero se forma transversalmente en convoluciones C que se cortan para crear la preforma de interenclavada plana 100. Esta preforma luego se constituye por calor y presión en un resorte Belleville. En la FIGURA 6, los bordes 150, 152 se contornean para tener una configuración arqueada uniforme. De esta manera, estos bordes 150, 152 no requieren maquinarse durante el proceso de fabricación para retirar imperfecciones superficiales. La FIGURA 13 es una gráfica que muestra las características de carga para un resorte Belleville construido de acuerdo con la presente invención, que se ilustra por la curva de línea sólida de la gráfica. Esta curva se compara con la curva de línea punteada de la gráfica, esta segunda curva representa un resorte Belleville circular troquelado standard. Como puede verse, conforme la altura total H disminuye desde .33 cm (.13") a .114 cm (.045") ambos resortes operan substancialmente de acuerdo con las mismas características de carga. El ejemplo de la invención tiene un diámetro interior de 12.949 cm (5.098") y se forma a partir de una tira de metal de resorte endurecido con un ancho w de .826 cm (.325") y un espesor t de 1.09 cm (.43"). Estas mismas características dimensionales se emplearon para el resorte Belleville standard representado por la curva de línea punteada en la FIGURA 13. Ahora con referencia a las FIGURAS 14 y 15, el embobinador de resorte por acoplamiento rápido mecánico 200 se modifica para formar automáticamente la configuración frusto-cónica cuando se embobina la tira de resorte endurecida S. La tira embobinada S que sale del embobinador 200 tiene una configuración frusto-cónica, en donde el diámetro a es menor que el diámetro exterior b por una cantidad substancialmente menor que el ancho w. La estación de corte 202 realiza los procesos de corte ilustrados en las FIGURAS 5 y 7. De esta manera, la tira embobinada S se forma en convoluciones C' y corta en cuerpos circulares. Los cuerpos se proporcionan con extremos libres que tienen elementos de interenclavamiento de cola de milano o interenclavantes. De esta forma, el resorte Belleville se fabrica simplemente al cortar las convoluciones en configuraciones circulares. Este procedimiento evita el proceso de termofijado ilustrado en las FIGURAS 11 y 12. Ya que no hay operación de termofijado, el embobinador 200 distorsiona una tira S transversalmente a una mayor proporción que cuando solo se produce una preforma plana 100. Por sobre distorsión, la configuración resortea hacia la forma original para crear la configuración frustocónica deseada del resorte Belleville B' . El resorte Belleville aún es un resorte embobinado a partir de una tira endurecida. La modalidad preferida que utiliza las etapas ilustradas en las FIGURAS 4, 11 y 12 se ha practicado; sin embargo, la segunda modalidad mostrada en las FIGURAS 14 y 15 producirá un resorte Belleville que no requiere troquelado, formación, termotratamiento, etc., como se emplea en la técnica previa. Ahora con referencia a las FIGURAS 16 a 23, los extremos libres 210, 212 con o sin un espacio como se ilustra en la FIGURA 10, tienen estructuras interenclavantes que utilizan colas de milano o elementos interenclavantes acoplantes. En la FIGURA 16, los medios interenclavantes 220 incluyen un elemento de cola de milano 222 que cabe dentro del elemento de rebajo 224. En una forma similar, la FIGURA 17 emplea medios de interenclavamiento 230, con elementos 232, 234 y la FIGURA 18 muestra medios de cola de milano interenclavantes 240 como los elementos 242, 244. La FIGURA 19, los medios de interenclavamiento 250 incluyen elementos de interenclavamiento que se extienden transversalmente 252, 254 en extremos libres 210, 212, respectivamente. Un montaje similar que utiliza colas de milano espaciadas longitudinalmente se ilustra en los medios de interenclavamiento 260 que tienen los elementos 262, 264 en la FIGURA 20. Las FIGURAS 21 a 23 incluyen medios de interenclavamiento 270, 280, 290, respectivamente que tienen elementos de interenclavamiento 272, 274 y 282 y 284, 292, y 294. En estas modalidades, los extremos libres 210, 212 se cortan o troquelan por la estación de corte de matriz, generalmente sobre líneas diagonales 276, 286 y 296 respectivamente. Estos medios de interenclavamiento se fijan permanentemente en conjunto se emplean como simples elementos interenclavados. El resorte Belleville generalmente mantiene la relación acoplada entre los medios de interenclavamientos mientras que está en uso. Los elementos respectivos pueden formarse simultáneamente por una operación de troquelado o punzonado simple por la estación de corte con matriz 40 o por estación de corte con matriz 202 como se ilustra en la FIGURA 7. En las FIGURAS 24-26, los extremos libres 310, 312 se unen por soldadura a tope en conjunto sobre la línea 320. Como se ilustra en la FIGURA 25, los extremos libres pueden tener un espacio de 322 después de cortarse por la estación de corte con matriz 40 o por la estación de corte con matriz 202. Las abrazaderas 330, 332 capturan ambos extremos 310, 312 y mueven esos extremos en conjunto conforme un suministro de energía 340 aplica corriente entre los extremos 310, 312 para soldar a tope los extremos sobre la soldadura 320. El producto final se ilustra en la vista en sección transversal de la FIGURA 26. En la FIGURA 27, los extremos libres 350, 352 se unen por soldadura a tope sobre la línea de corte diagonal 354 para formar la soldadura 356. Diversos procesos pueden proporcionarse para sujetar fijamente los extremos libres del resorte Belleville. En la práctica, los elementos de interenclavamiento o cola de milano ilustrados en la FIGURA 9, o los elementos de cola de milano ilustrados en la FIGURA 16 se prefieren. Los medios de interenclavamiento mantienen los extremos libres unidos sin subsecuente procesamiento, tales como unión adhesiva o por soldadura que reúne los elementos de enclavamiento. La tira S del ejemplo se adquiere como material que tiene bordes redondeados número 1, estos bordes 150, 152 se ilustran en la FIGURA 6. Esta tira de acero para resorte endurecido se embobina en las convoluciones deseadas y corta para crear los elementos de interenclavamiento o cola de milano. La preforma 100 luego se ensambla con los elementos de interenclavamiento en conjunto y forman en una operación de termofijado bajo presión en donde la preforma 100 se mantiene entre las dos matrices de formación. El proceso de formación se conduce a una temperatura elevada en la práctica de aproximadamente 482 °C (aproximadamente goo^F) por aproximadamente 1.0 minutos. Aproximadamente 15 a 30 toneladas de presión se aplican entre las platinas 112, 114. Después de que la parte se termofija, la dureza de la parte se abate aproximadamente 2 a 5 puntos en la escala Rockwell C. Al formar los elementos de cola de milano o enclavamiento, la estación de corte con matriz 40 o la estación de corte con matriz 202 se agrega como un corte hidráulico a la salida de un embobinador standard No. W 775 Torin, este embobinador se modifica para alimentar alambre o tira S desde una bobina 32. El embobinador Torin, es equipo standard para producir anillos de acoplamiento rápido. Levas internas en el embobinador se emplean para ajustar el radio r para la convolución C. Otros embobinadores de resorte pueden emplearse para embobinar la preforma plana 100 como se ilustra en la FIGURA 9, o las convoluciones frusto-cónicas C como se ilustra en la FIGURA 14. Habiendo de esta manera definido la invención, lo siguiente se reivindica:

Claims (32)

1. REIVINDICACIONES 1.- Un resorte Belleville, caracterizado porque comprende una tira delgada de acero para resorte endurecido embobinada a un cuerpo de forma circular, con una configuración frusto-cónica que tiene un diámetro interior y un diámetro exterior en donde la tira tiene dos extremos libres, el cuerpo de acero de resorte embobinado tiene una condición de reposo con los extremos libres adyacentes entre sí.
2. 2.- Un resorte Belleville de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque incluye un espacio entre los extremos libres cuando el cuerpo está en la posición de reposo y medios de enclavamiento para sostener los extremos libres unidos contra la tensión del cuerpo de acero del resorte.
3. 3.- Un resorte Belleville de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque incluye medios para unir liberablemente los extremos libres.
4. 4.- Un resorte Belleville de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque incluye medios de enclavamiento para unir liberablemente los extremos libres.
5. 5.- Un resorte Belleville de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque incluye medios para unir permanentemente los extremos libres.
6. 6.- Un resorte Belleville de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la tira embobinada incluye un borde circular interior y un borde circular exterior con los bordes contorneados.
7. 7.- Un resorte Belleville de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque la tira incluye un borde circular interior y un borde circular exterior con los bordes contorneados.
8. 8.- Un resorte Belleville de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque la tira incluye un borde circular interior y un borde circular exterior con los bordes contorneado .
9. 9.- Un resorte Belleville de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque los medios de enclavamiento incluyen un elemento hembra de uno de los extremos y un elemento macho que corresponde al elemento hembra en el otro de los extremos libres.
10. 10.- Un método para producir un resorte Belleville, caracterizado porque comprende las etapas de: (a) embobinar mecánicamente una tira plana de acero para resorte endurecido en una convolución circular generalmente plana continua, la tira embobinada tiene primeros y segundos bordes paralelos que definen un ancho, la convolución embobinada de la tira de acero para resorte tiene un radio de curvatura y un centro de generación que se extiende axialmente, en donde el primer borde tiene un primer radio y el segundo borde tiene un segundo radio formado, con el primer radio que es menor que el segundo radio por una cantidad generalmente igual al ancho de la tira; (b) cortar la tira de acero para resorte embobinada de la convolución circular para crear un anillo en forma de anillo generalmente plano, con primeros y segundos extremos libres; y (c) formar el anillo con forma de anillo plano bajo presión axial en una forma frusto-cónica.
11. 11.- El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque la etapa de formación incluye la etapa de: (d) calentar el anillo en forma de anillo plano para termofijar el anillo con forma de anillo.
12. 12.- El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque la etapa de calentamiento se realiza a una temperatura sobre aproximadamente 427bC (800°F) por un tiempo de al menos aproximadamente 0.5 minuto.
13. 13.- El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque la temperatura está en la gama de 427 a 538°C (800 a 1000°F) .
14. 14.- El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el tiempo es al menos aproximadamente 1.0 minutos.
15. 15.- El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el tiempo está en la gama de aproximadamente 1.0 a 2.0 minutos.
16. 16.- El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el acero para resorte tiene una dureza en la gama de aproximadamente C43-48 en la escala Rockwell C y la etapa de calentamiento reduce la dureza por aproximadamente 5 a 10 puntos en la escala Rockwell C.
17. 17.- El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque incluye las etapas adicionales de: (d) proporcionar los extremos libres con elementos de enclavamiento; y (e) enclavar los extremos libres antes de la etapa de formación.
18. 18.- El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque incluye las etapas adicionales de: (d) proporcionar los extremos libres con elementos de enclavamiento; y (e) interenclavar los extremos libres antes de la etapa de formación.
19. 19.- El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque incluye las etapas adicionales de: (d) proporcionar los extremos libres con elementos de enclavamiento; y (e) enclavar los extremos libres antes de la etapa de formación.
20. 20.- El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque la etapa de enclavamiento fija permanentemente los extremos libres.
21. 21.- El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque los extremos libres tienen un espacio entre ellos antes de la etapa de enclavamiento.
22. 22.- El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque los extremos libres tienen un espacio entre ellos antes de la etapa de formación y en donde la etapa de formación cierra el espacio.
23. 23.- El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque los extremos libres tienen un espacio entre ellos antes de la etapa de formación y en donde la etapa de formación cierra el espacio.
24. 24.- El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque los extremos libres tienen un espacio entre ellos antes de la etapa de formación y en donde la etapa de formación cierra el espacio.
25. 25.- El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque los extremos libres tienen un espacio entre ellos antes de la etapa de formación y en donde la etapa de formación cierra el espacio.
26. 26.- Un método para producir un resorte Belleville caracterizado porque comprende las etapas de: (a) embobinar mecánicamente una tira plana de acero para resorte endurecido en una convolución circular generalmente plana continua, la tira tiene primeros y segundos bordes paralelos que definen un ancho, la convolución embobinada de la tira de acero para resorte tiene un radio determinado de curvatura y un centro de generación que se extiende axialmente, en donde el primer borde tiene un primer radio formado y el segundo borde tiene un segundo radio formado, con el primer radio que es menor que el segundo radio por una cantidad generalmente menor que el ancho de la tira para proporcionar una forma frusto-cónica; (b) cortar la tira de acero para resorte embobinada de la convolución frusto-cónica para crear un anillo de forma anillo frusto-cónico con primeros y segundos extremos libres; y (c) unir los extremos libres en un resorte Belleville frustocónico.
27. 27.- El método de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque incluye las etapas adicionales de: (d) proporcionar los extremos libres con elementos de enclavamiento; y (e) enclavar los extremos libres durante la etapa de unión.
28. 28.- El método de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado porque la etapa de enclavamiento fija permanentemente los extremos libres.
29. 29.- El método de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado porque los extremos libres tienen un espacio entre ellos antes de la etapa de enclavamiento.
30. 30.- El método de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque los extremos libres tienen un espacio entre ellos antes de la etapa de unión y en donde la etapa de unión cierra el espacio.
31. 31.- El método de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado porque los extremos libres tienen un espacio entre ellos antes de la etapa de unión y en donde la etapa de unión cierra el espacio.
32. 32.- El método de conformidad con la reivindicación 29, caracterizado porque los extremos libres tienen un espacio entre ellos antes de la etapa de unión y en donde la etapa de unión cierra el espacio.