“Componente de suspensión de un vehículo automóvil

SECTOR DE LA TÉCNICA

La presente invención se relaciona con componentes de suspensión de un vehículo automóvil.

ESTADO ANTERIOR DE LA TÉCNICA

Un vehículo automóvil tiene un sistema de suspensión que proporciona a dicho vehículo una nivelación, y controla el grado de inclinación y el balanceo a medida que avanza por diferente tipo de terrenos, controlando y amortiguando las cargas de tensión en los diferentes componentes de suspensión del sistema de suspensión. Entre los componentes de suspensión figuran brazos de suspensión y portamanguetas, con distintas configuraciones según el sistema de suspensión utilizado. En los sistemas de suspensión del estado de la técnica, los tipos de interconectores existentes de los componentes de suspensión son los casquillos elásticos y los interconectores de rótula o de bola.

Los casquillos elásticos del estado de la técnica comprenden un casquillo interior, un casquillo exterior, y entre ambos casquillos un elemento elastómero. El elemento elastómero, habitualmente caucho, se vulcaniza y se cura en el interior de los casquillos interior y exterior, posteriormente se calibra el diámetro exterior del casquillo elástico, adquiriendo el elastómero una carga de tensión determinada, y se somete a un control de adhesión del elastómero. El casquillo elástico se acopla a un orificio del componente de suspensión mediante un ajuste por presión en una instalación de prensado, interfiriendo el diámetro exterior del casquillo elástico con el diámetro interior del orificio del componente de suspensión.

US2009295113A1 divulga un componente de suspensión, más concretamente un brazo de suspensión, que comprende un orificio en el que hay un casquillo elástico ajustado por presión.

DE102012200251A1 divulga un componente de suspensión, en particular un manillar, que comprende un orificio con un elemento de unión que comprende un elemento elastómero. El elemento de unión queda integrado en el orificio por la unión química del elemento elastómero con el componente de suspensión mediante un proceso de vulcanización. El elemento elastómero se introduce en el orificio en forma de pieza moldeada.

EXPOSICIÓN DE LA INVENCIÓN

El objeto de la invención es el de proporcionar un componente de suspensión de un vehículo automóvil y un método asociado, según se define en las reivindicaciones.

Un primer aspecto de la invención se refiere a un componente de suspensión de un vehículo automóvil, que comprende al menos un orificio y un interconector alojado en dicho orificio. El componente de suspensión comprende en el orificio un elemento de unión en el que se acopla el interconector. El elemento de unión comprende un elemento elastómero y dicho elemento de unión queda integrado en el orificio por la unión química del elemento elastómero con el componente de suspensión mediante un proceso de vulcanización. El elemento elastómero del elemento de unión integrado en el orificio es una pieza moldeada y curada mediante dicho proceso de vulcanización en el interior del orificio partiendo de una materia prima sin moldear y sin curar.

Un segundo aspecto de la invención se refiere a un método de integración de un elemento de unión en un orificio de un componente de suspensión de un vehículo automóvil en el que se aloja un interconector, en donde el elemento de unión comprende un elemento elastómero y dicho elemento de unión queda integrado en el orificio mediante la unión química del elemento elastómero con el componente de suspensión, estando acoplado el interconector en el elemento de unión. El método de la invención comprende las siguientes etapas:

una primera etapa de introducción del elemento de unión en el orificio con el elemento elastómero en forma de materia prima sin moldear y sin curar, y

una segunda etapa de moldeo, curado e integración en la que el elemento elastómero se moldea, se cura y se integra en el orificio por vulcanización.

En los componentes de suspensión del estado de la técnica, los casquillos elásticos comprenden un casquillo interior, un casquillo exterior y un elemento elastómero intermedio. Para realizar el acoplamiento del casquillo elástico en el componente de suspensión, previamente a dicho acoplamiento es necesario fabricar el casquillo elástico con un método que incluye la vulcanización y curado del elemento elastómero intermedio en el interior de los casquillos interior y exterior, la calibración del diámetro exterior del casquillo elástico para proporcionar al elemento elastómero una carga de tensión determinada, y finalmente un control de la adhesión del elemento elastómero a los casquillos interior y exterior. Posteriormente el casquillo elástico se acopla a un orificio del componente de suspensión mediante un ajuste de presión, interfiriendo el diámetro exterior del casquillo elástico con el diámetro interior del orificio del componente de suspensión, y se realiza un control de la fuerza necesaria de extracción del casquillo elástico del componente de suspensión.

Son conocidos componentes de suspensión con casquillos elásticos en los que se prescinde del casquillo exterior. Es conocido fabricar componentes de suspensión introduciendo el casquillo interior con el elemento elastómero ya moldeado en el orificio del componente de suspensión, e integrar el elemento elastómero en el orificio por la unión química del elemento elastómero con el componente de suspensión mediante un proceso de vulcanización.

El componente de suspensión de la invención, además de ser ventajoso como alternativa a los componentes de suspensión que tienen casquillos elásticos convencionales, porque el elemento elastómero del elemento de unión sustituye al elemento elastómero que suelen tener los casquillos elásticos convencionales, y se prescinde por tanto del casquillo exterior, tiene otras ventajas adicionales.

Por un lado, como el elemento elastómero se introduce en el orificio en forma de materia prima sin moldear y se integra y se moldea dentro del orificio, se reduce el número de etapas de fabricación al prescindir de una etapa previa de moldeado del elemento elastómero.

Por otro lado, el hecho de que el elemento de elastómero se moldee estando ya dentro del orificio hace que pueda haber una mayor libertad en el diseño de la geometría del orificio del componente de suspensión, ya que el elemento elastómero se adapta a dicha geometría en la etapa de moldeo, curado e integración. Esto permite adaptarse a los diferentes requerimientos de los diferentes componentes de suspensión en los sistemas de suspensión. Así, por ejemplo se pueden emplear orificios con una pared con una zona curva interior cóncava. Además, la adaptación del elemento elastómero a las diferentes geometrías admisibles de la pared del orificio del componente de suspensión permite que dicho elemento elastómero se distribuya mejor, más regularmente, lo que permite que dicho elemento elastómero dure más, teniendo un mejor comportamiento a la fatiga.

Otra ventaja del componente se suspensión de la invención es que permite también acoplar interconectores de rótula o de bola. En el caso de los interconectores de rotula o de bola se consigue mejorar el aislamiento acústico y el aislamiento de las vibraciones.

Estas y otras ventajas y características de la invención se harán evidentes a la vista de las figuras y de la descripción detallada de la invención.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La Figura 1 muestra una vista en perspectiva de un componente de suspensión y un casquillo elástico y un interconector de bola acoplados al componente de suspensión del estado de la técnica.

La Figura 2 muestra una vista en sección del casquillo elástico acoplado al componente de suspensión de la Figura 1.

La Figura 3 muestra una vista en sección del interconector de bola acoplado al componente de suspensión de la Figura 1.

La Figura 4 muestra una vista en perspectiva de una realización del componente de suspensión según la invención.

La Figura 5 muestra una vista en sección de una extensión del componente de suspensión dispuesta en un molde abierto.

La Figura 6 muestra una vista en sección de un elemento de unión dispuesto en el interior de un orificio de la extensión del componente de suspensión que está dispuesto en el molde abierto.

La Figura 7 muestra una vista en sección del elemento de unión de la Figura 6, dispuesto en el interior del orificio de la extensión del componente de suspensión con el molde cerrado. La Figura 8 muestra una vista en sección parcial del elemento de unión de la Figura 6, retirado del molde, y dispuesto acoplado en el interior del orificio de la extensión del componente de suspensión.

La Figura 9 muestra una vista en sección del casquillo de unión del elemento de unión del componente de suspensión de la Figura 4.

La Figura 10 muestra una vista en sección del elemento elastómero del elemento de unión del componente de suspensión de la Figura 4.

La Figura 11 muestra una vista en sección del casquillo de un interconector del componente de suspensión de la Figura 4.

La Figura 12 muestra una vista en perspectiva parcial del elemento de unión dispuesto en el interior del orificio de la extensión del componente de suspensión, y el casquillo del interconector dispuesto para introducirse en el interior del elemento de unión con una fuerza F para comprimir el elemento elastómero.

La Figura 13 muestra una vista en sección parcial del conjunto formado por el interconector dispuesto acoplado en el interior del orificio de la extensión del componente de suspensión mediante el elemento de unión.

La Figura 14 muestra una vista en sección parcial de una segunda realización de la invención con un interconector de rótula.

La Figura 15 muestra una vista en sección parcial de una tercera realización de la invención con un interconector de bola.

EXPOSICIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

La Figura 1 muestra una vista en perspectiva de un componente de suspensión 100’ del estado de la técnica, que en este ejemplo es un portamanguetas, y un casquillo elástico 120a y un interconector de bola 120b acoplados al componente de suspensión 100’. La Figura 2 muestra una vista en sección del casquillo elástico 120a acoplado al componente de suspensión 100’ de la Figura 1 , que comprende un casquillo 20a interior, un casquillo 50a exterior, y un elemento elastómero 30a dispuesto entre ambos que se vulcaniza, se cura, y se comprime para darle una tensión determinada. La Figura 3 muestra una vista en sección del interconector de bola 120b acoplado al componente de suspensión 100’ de la Figura 1 , que comprende un casquillo 20b interior, un casquillo 50b exterior, y una bola dispuesta entre ambos.

El casquillo elástico 120a y el interconector de bola 120b del estado de la técnica se acoplan al componente de suspensión 100’ una vez fabricados previamente. En dicho casquillo elástico 120a y dicho interconector de bola 120b se calibra el diámetro exterior del casquillo exterior 50a, 50b respectivo, reduciendo dicho diámetro exterior mediante presión, para poder acoplarlos a un orificio correspondiente de una extensión 1 10a, 110b respectiva del componente de suspensión 100’, mediante un ajuste por presión.

La Figura 4 muestra una vista en perspectiva de una realización del componente de suspensión 100 de la invención, que en este ejemplo de realización es un portamanguetas, que incorpora dos interconectores 120. El componente de suspensión 100 de la invención comprende al menos un orificio 10 configurado para alojar un interconector 120, y comprende, en cada orificio 10, un elemento de unión que comprende un elemento elastómero 30, estando integrado el elemento de unión en el orificio 10 mediante la unión química del elemento elastómero 30 con el componente de suspensión 100 mediante un proceso de vulcanización. El interconector 120 se acopla en dicho elemento de unión. El elemento elastómero 30 del elemento de unión integrado en el orificio 10 es una pieza moldeada y curada in situ mediante dicho proceso de vulcanización en el interior del orificio 10 partiendo de una materia prima sin moldear.

Con el componente de suspensión de la invención se pueden sustituir los interconectores del estado de la técnica, es decir, los casquillos elásticos, los interconectores de bola y los interconectores de rótula que se acoplan por ajuste de presión, por interconectores que se acoplan al orificio 10 correspondiente mediante el elemento de unión. De esta forma, se consiguen uniformizar las uniones entre los componentes de suspensión y los interconectores.

Los interconectores 120 de la Figura 4 sustituyen a los casquillos elásticos del estado de la técnica. La Figura 13 muestra uno de estos interconectores 120. En esta realización, el elemento de unión comprende un casquillo de unión 20, mostrado en la Figura 9, estando dispuesto el elemento elastómero 30, mostrado en la Figura 10, alrededor de dicho casquillo de unión 20. Aunque en la Figura 10 se ha representado el elemento elastómero 30 ya moldeado como pieza aislada, en la práctica en el componente de suspensión 100 de la invención nunca se configurará como pieza aislada, ya que se moldeará una vez introducida en el orificio 10 y adquirirá por tanto la forma impuesta por el propio orificio 10, el casquillo de unión 20 y el molde que se utilice. El elemento elastómero 30 está unido con el casquillo de unión 20 mediante una unión química, y el interconector 120, que en esta realización comprende un casquillo 40, mostrado en la Figura 11 , está acoplado a dicho casquillo de unión 20. El casquillo de unión 20 está fabricado preferentemente en acero, y también puede estar fabricado en aluminio o combinación de aluminio con termoplástico inyectado.

Tal como se ha explicado, el moldeo y el curado del elemento elastómero 30 y su unión química con el componente de suspensión 100 se realiza mediante un proceso de vulcanización de la materia prima sin moldear del elemento elastómero 30 en el orificio 10. En una realización preferente, el elemento elastómero 30 es caucho vulcanizado, para lo cual, y previamente, se ha dispuesto en el orificio 10 del componente de suspensión 100, caucho crudo sin moldear, por ejemplo en tiras, como materia prima del caucho vulcanizado, disponiéndose las tiras del caucho crudo alrededor del casquillo de unión 20. El caucho crudo comprende caucho natural y elementos aditivos correspondientes conocidos en el estado de la técnica, como es el negro de humo, acelerante como reactivo que puede ser azufre, aceite, y cargas minerales, que permiten el curado del caucho crudo mediante el proceso de vulcanización.

El componente de suspensión 100, que en el ejemplo de la Figura 4 es un portamanguetas, está fabricado preferentemente en aluminio o hierro fundido o forjado, pero en el caso de otros componentes de suspensión, como por ejemplo brazos de suspensión, puede estar fabricado con chapa de acero estampada. Este componente de suspensión 100 tendrá realizados los orificios 10 mediante mecanizado, en las extensiones 110 correspondientes.

El casquillo de unión 20 del elemento de unión está expandido radialmente después de haberse producido la unión química del elemento elastómero 30 con el componente de suspensión 100. Esta expansión radial se produce, en una realización preferente, mediante la introducción del casquillo 40 del interconector 120 en el casquillo 20 después de haberse producido la unión química del elemento elastómero 30 con el componente de suspensión 100, siendo el diámetro exterior del casquillo 40 del interconector 120 mayor que el diámetro interior del casquillo de unión 20.

En el componente de suspensión 100, la superficie de la pared 11 del orificio 10 de la extensión 110 del componente de suspensión 100 es , en una realización de la invención, irregular, es decir, no es una superficie lisa, para favorecer la adhesión del elemento elastómero 30. La superficie exterior 22 de la pared 21 del casquillo de unión 20 que está en contacto con el elemento elastómero 30 puede ser también irregular. Una forma de conseguir la irregularidad de dichas superficies es generar en la superficie de la pared 1 1 y la superficie exterior 22 una pluralidad de ranuras que las recorren, no mostradas en las figuras, para que el material del elemento elastómero 30 penetre en dichas ranuras durante la unión química por vulcanización.

El elemento de unión del componente de suspensión 100 permite diseñar con mayor libertad la geometría del orificio 10 del componente de suspensión 100, y con ello adecuarse a los diferentes requerimientos de los componentes de suspensión de un sistema de suspensión. Así, por ejemplo, la pared 11 del orificio 10 del componente de suspensión 100 en lugar de ser recta como en el estado de la técnica, puede comprender una zona curva interior 12. Esta zona curva interior 12, en la realización mostrada de la extensión 110 en la Figura 5, está centrada en el eje de simetría de la pared 11 y recorre el perímetro de dicha pared 1 1 del orificio 10. Esta zona curva interior 12 puede tener excentricidades, y además no recorrer todo el perímetro de la pared 11 , sino solo recorrerla parcialmente o por áreas.

Así, en un ejemplo de realización, la zona curva interior 12 de la pared 11 del orificio 10 es cóncava, tal como se muestra en la Figura 5. En el componente de suspensión 100 mostrado en la Figura 4, la pared 21 del casquillo de unión 20 comprende una zona curva exterior 25 que es convexa, siendo en esta realización del componente de suspensión 100 la zona curva exterior 25 complementaria a la zona curva interior 12 de la pared 1 1 del orificio 10, tal como se muestra en las Figuras 8 y 12. Esta geometría de la zona curva exterior 25 y la zona curva interior 12 permite que la materia prima sin moldear y sin curar del elemento elastómero 30 se distribuya mejor, más regular y uniformemente, durante el proceso de vulcanización, lo que permite que dicho elemento elastómero 30 dure más.

En otra realización del componente de suspensión 100 de la invención, la zona curva interior 12 de la pared 11 del orificio 10 es convexa. En esta realización, o en la que la pared 1 1 del orificio 10 es recta, o incluso en la que la zona curva interior 12 de la pared 1 1 es cóncava, es también una buena opción que la pared 21 del casquillo 20 sea recta, teniendo en este caso el casquillo 20 habitualmente una geometría sustancialmente cilindrica.

En el método de la invención la integración del elemento de unión en el orificio 10 se realiza, tal como se ha explicado ya, mediante la unión química del elemento elastómero 30 con el componente de suspensión 100 por vulcanización, una vez introducido el elemento de unión en el orificio 10 del componente de suspensión 100. El método de la invención comprende las siguientes etapas:

una primera etapa de introducción del elemento de unión en el orificio 10 con el elemento elastómero 30 en forma de materia prima sin moldear y sin curar, y

una segunda etapa de moldeo, curado e integración en la que el elemento elastómero 30 se moldea, se cura y se integra en el orificio 10 por vulcanización.

En el método de la invención, el elemento de unión se dispone en el orificio 10 sujeto mediante un molde 150 que presiona el elemento elastómero 30 en su interior para su vulcanización. Tal como se muestra en las Figuras 5 a 7, se utiliza preferentemente un molde 150 con dos semi-moldes que tendrán las colocaciones correspondientes para soportar las diferentes piezas utilizadas, aprisionando los semi-moldes del molde 150 dichas piezas, tal como se muestra en la Figura 7.

El método comprende en esta realización una etapa de disponer la extensión 110 del componente de suspensión 100, en donde se va a acoplar el elemento de unión, en uno de los semi-moldes del molde 150 tal como se muestra en la Figura 5. El molde 150 está abierto, y sobre una colocación de soporte por cada una de las extensiones 110, se dispone el orificio 10 correspondiente. A continuación, el método de la invención comprende en una realización las siguientes etapas: una etapa de introducción del elemento de unión en el orificio 10 del componente de suspensión 100, estando el elemento elastómero 30 del elemento de unión en la forma de materia prima sin moldear y sin curar antes de su introducción. Una etapa de calentamiento de la materia prima sin curar del elemento elastómero 30, esto es, en una realización preferente caucho crudo, estando la materia prima aprisionada y sometida a presión al cerrar los semi-moldes del molde 150. Y una etapa de curado y de unión química de la materia prima, que, por vulcanización, se ha convertido, en este ejemplo, en caucho vulcanizado y moldeado con la forma delimitada por el orificio 10, el casquillo de unión 20 y el molde 150. Este caucho vulcanizado es el elemento elastómero 30 que se une químicamente con el componente de suspensión 100 en el interior del orificio 10, una vez transcurrido un tiempo de curado del elemento elastómero 30 en el que está sometido a presión y temperatura, adquiriendo una característica de elasticidad que el caucho crudo como materia prima sin moldear y sin curar no tiene.

En otra alternativa más del método, el molde 150 se calienta antes de la introducción del elemento de unión en el orificio 10 del componente de suspensión, por ejemplo, mediante inducción magnética. Con estas alternativas del método, se acorta el tiempo total del proceso de vulcanización y unión química del elemento elastómero 30 con el componente de suspensión 100.

La etapa de curado y unión química del elemento elastómero 30 se produce dejando transcurrir un tiempo en el interior del molde 150 cerrado, en el transcurso del cual, el caucho crudo, como materia prima sin moldear y sin curar del elemento elastómero 30 altera su viscosidad, fluyendo y llenando el espacio del orificio 10. Al mantener presión y temperatura se produce el proceso de vulcanización, adhiriéndose el elemento elastómero 30 a la pared 1 1 interna del orificio 10 de la extensión 1 10 del componente de suspensión 100, y a una superficie exterior 22 de una pared 21 del casquillo de unión 20, tal como se muestra en la Figura 8.

En una realización del método de la invención, hay una etapa posterior a la realización de la unión química del elemento elastómero 30 con el componente de suspensión 100 y con el casquillo de unión 20, en la que se expande radialmente dicho casquillo de unión 20. En una realización preferente, el interconector 120 comprende un casquillo 40 con un diámetro exterior mayor que el diámetro interior original del casquillo de unión 20, produciéndose la expansión radial del casquillo de unión 20 mediante la inserción del casquillo 40 del interconector 120 en el casquillo de unión 20, tal como se ilustra en la Figura 12. Se produce así la expansión del casquillo de unión 20 al interferir dimensionalmente el casquillo 40 con el casquillo de unión 20, produciéndose un acoplamiento de la superficie exterior de la pared 41 del casquillo 40 con la superficie interior 23 de la pared 21 del casquillo de unión 20. Para ello, el casquillo 40 se alinea longitudinalmente con el casquillo de unión 20, y se aplica una fuerza F suficiente mediante por ejemplo un bulón, para ser introducido en el interior del casquillo de unión 20. El casquillo 40 es, en esta realización, de aluminio, y comprende la pared 41 que es de mayor espesor que la pared 21 del casquillo 20 que es de acero.

La Figura 14 muestra un interconector 120 correspondiente a una segunda realización del componente de suspensión 100 de la invención. Este interconector 120 es un interconector de rótula. El interconector 120 comprende en esta realización un casquillo 40 con un orificio longitudinal cónico y una rótula 60 que se acopla en dicho casquillo 40. El casquillo 40 expande radialmente el casquillo de unión 20 cuando se introduce en dicho casquillo de unión 20.

La Figura 15 muestra un interconector 120 correspondiente a una tercera realización del componente de suspensión 100 de la invención. Este interconector 120 es un interconector de bola. Tal como se muestra en esta figura, el interconector 120 comprende una unión de bola con un casquillo de bola 70. Dicho interconector 120 comprende un casquillo 40 en cuyo interior se encuentra el casquillo de bola 70, estando acoplado dicho casquillo 40 en el casquillo de unión 20 del elemento de unión. La unión elástica que se consigue con el elemento elastómero 30 del elemento de unión permite reducir las vibraciones y aislar acústicamente el componente de suspensión 100.

El método de la invención puede tener otras etapas que permiten mejorar los resultados requeridos en el acoplamiento. Así, el método puede comprender una etapa previa a la etapa de introducción del elemento de unión en el orificio 10 del componente de suspensión 100, siendo esta etapa la de añadir un aditivo a la materia prima sin moldear y sin curar del elemento elastómero 30. Este aditivo favorece la adhesión de dicho elemento elastómero 30 a la pared 11 del orificio 10 del componente de suspensión 100, y a la superficie exterior 22 de la pared 21 del casquillo de unión 20.