BR0303679B1 - Acionamento roscado de esferas com um fuso e uma porca - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "ACIONA- MENTO ROSCADO DE ESFERAS COM UM FUSO E UMA PORCA".

Descrição Área da Invenção A presente invenção refere-se a um acionamento roscado de esferas, com um fuso e uma porca que envolve esse fuso, bem como, com esferas que estão dispostas, podendo rolar, em uma pista da rosca. Acio- namentos roscados de esferas desse tipo são amplamente divulgados e são empregados, por exemplo, em máquinas ferramenta, mas são empregados, mais recentemente, também na área de veículos automotores, em particular, nas chamadas aplicações Steer-by-wire.

Da patente DE 199 44 875 A1, por exemplo, ficou conhecido um acionamento roscado de esferas com um fuso e uma porca que envolve esse fuso, bem como, com esferas dispostas entre eles, sendo que as esfe- ras estão dispostas, podendo rolar, em uma ranhura da rosca executada na superfície externa do fuso, e em uma ranhura da rosca correspondente exe- cutada na superfície interna da porca. Além disso, a porca está dotada de aberturas de passagem radiais, nas quais estão colocadas peças de desvio, para o retorno das esferas, respectivamente, de uma extremidade de saída de um filete comum das ranhuras da rosca, para uma extremidade de entra- da desse filete. Para a formação de um canal de desvio, a peça de desvio apresenta um fundo e duas abas laterais com extremidades livres. As ex- tremidades livres penetram na ranhura da rosca do fuso e com isso, impe- dem as esferas de continuar a rolar ao longo da pista da rosca. Pelo contrá- rio, elas são desviadas através das abas laterais e pressionadas pelas esfe- ras seguintes, na direção do flanco da alma da rosca do fuso, sendo que as esferas são levantadas no flanco da alma da rosca e finalmente deslocadas ao longo do canal de desvio para a extremidade de entrada ou para a ex- tremidade de saída. Quando as esferas saem da pista da rosca, em conse- quência disso, por um lado, elas são movimentadas ao longo da peça de desvio e, por outro lado, ao longo da alma da rosca. Justamente o levanta- mento das esferas na alma da rosca, todavia pode conduzir a engancha- mentos, de modo que todo o processo de desvio pode ser influenciado. A tarefa da invenção é indicar um acionamento roscado de corpos de rola- mento de acordo com as características do preâmbulo da reivindicação 1, no qual o desvio das esferas é aperfeiçoado.

De acordo com a invenção, essa tarefa é solucionada pelo fato de que, em sua extremidade livre voltada para a ranhura da rosca do fuso, as duas abas laterais estão dotadas de uma pá para o encaixe entre as es- feras e a ranhura da rosca do fuso roscado. Enquanto que na peça de des- vio conhecida o levantamento da esfera ocorre ao longo do flanco da alma da rosca, as esferas, no acionamento roscado de acordo com a invenção, são levantadas pela pá. A moldagem da pá pode ser de tal modo que essa pá alcance quase tangencialmente até a base da ranhura da rosca do fuso.

Com isso, é garantido um levantamento suave da esfera da pista da rosca do fuso. Por conseguinte, pode ser dispensado um levantamento da esfera no flanco da alma da rosca. A distância livre entre as duas extremidades livres das abas la- terais é executada, de preferência, menor que o diâmetro da esfera. Com isso é assegurado que, durante todo o processo de desvio as esferas sejam conduzidas perfeitamente no canal de desvio. No caso desse aperfeiçoa- mento de acordo com a invenção, a distância se alarga entre as abas late- rais, se, desde suas extremidades livres para baixo na direção do fundo da peça de desvio, forem adotadas guias de corte paralelas ao fundo da peça de guia. Visto na seção transversal, a peça de desvio pode prescrever, por exemplo, quase três quartos de círculo, em todo caso, mais do que uma metade de circunferência. No caso da peça de desvio conhecida, pelo con- trário, as duas abas laterais estão dispostas junto com o fundo, aproxima- damente em forma de u, em todo caso de tal modo que, as esferas - vindo do lado das extremidades livres - podem ser introduzidas ou retiradas entre as duas abas laterais.

De preferência, a pá está disposta inclinada para uma tangente que é traçada na ranhura da rosca do fuso, na área de passagem da esfera, desde a ranhura da rosca do fuso para a pá. Essa inclinação da pá causa que, a esfera seja levantada do fundo da ranhura da rosca do fuso. Adicio- nalmente, a pá pode apresentar uma outra inclinação, que corta a pista da rosca de tal modo que a esfera já é desviada na direção da extremidade de saída do filete comum.

As abas laterais e a pá da peça de desvio formam, de preferên- cia, cantos de guia ou superfícies de guia para as esferas, a fim de levantar a esfera para um nível mais alto em relação à base da ranhura da ranhura da rosca do fuso. A esfera é levantada até que ela possa ser transportada sem problema através da alma da rosca do filete comum. No caso de uma peça de desvio de acordo com a invenção, cantos de guia nas duas abas laterais podem ser suficientes para desviar a esfera sem problema. Através do contato de linhas, o atrito das esferas com a peça de desvio é reduzido a um mínimo.

Tanto no caso da peça de desvio conhecida, como também no caso da peça de desvio de acordo com a invenção, entre a extremidade de entrada e a extremidade de saída estão previstas áreas de curvaturas dis- tintas. As áreas de curvaturas distintas são necessárias a fim de deslocar as esferas da extremidade de saída do filete comum na direção da extremidade de entrada desse filete, através da alma da rosca comum. No caso da peça de desvio de acordo com a invenção, essas áreas de curvaturas distintas passam uma na outra isentas de cantos. Isso significa que, é assegurado um desvio suave das esferas.

Passagens isentas de cantos podem ser realizadas, em parti- cular, no caso de peças de desvio de acordo com a invenção, que são fabri- cadas de material sintético termoplástico, no processo de fundição por inje- ção, sendo que para uma desmoldagem forçada após o endurecimento da massa de material sintético, as duas abas laterais são executadas podendo se expandir elasticamente. Em virtude da conformação geométrica compli- cada do canal de desvio, uma desmoldagem na direção da circunferência - isto é, aproximadamente na direção do traçado da pista da rosca, só pode ser realizada com dificuldade e de forma dispendiosa. Entretanto, se para uma desmoldagem forçada após o endurecimento da massa de material sintético, as abas laterais forem executadas podendo se expandir elastica- mente, pode ser empregada uma ferramenta corrediça de modo que, o ca- nal de desvio pode ser moldado completamente em uma única fundição. Se após o endurecimento da massa de material sintético, a ferramenta corredi- ça for retirada da peça de desvio quase perpendicularmente em relação ao fundo, as abas laterais cedem elasticamente e após o afastamento da fer- ramenta corrediça assumem novamente sua posição prevista. Peças de desvio formadas dessa maneira podem ser fabricadas em grandes quanti- dades de peças de forma mais econômica. Em particular, uma forma das áreas de curvaturas distintas isentas de canto pode ser realizada com esse processo de fabricação de maneira particularmente econômica.

Uma vez que o espaço de construção para acionamentos ros- cados de esferas é limitado, um aperfeiçoamento de acordo com a invenção prevê que, em seu lado voltado para o fuso, a peça de desvio seja adaptada ao contorno do fuso. Isso significa que, nesse lado está prevista uma cur- vatura executada na direção da circunferência, que leva em conta tanto a moldagem da ranhura da rosca, como também da alma da rosca. A distância entre a peça de desvio e o fuso, nesse caso, deve ser mantida a menor possível, pelo que é proporcionado um levantamento das esferas da ranhu- ra da rosca do fuso particularmente sem enganchar.

Nas duas extremidades no lado da circunferência, a peça de desvio está dotada de almas de centragem, a fim de alinhar as esferas para a entrada na peça de desvio. Almas de centragem desse tipo proporcionam, da mesma forma, uma operação do acionamento roscado de esfera sem enganchar. Enquanto que as esferas são conduzidas sem problema na pista da rosca da ranhura da rosca do fuso e na ranhura da rosca da porca, deixa de existir a guia através da ranhura da rosca da porca, se as esferas deixa- rem a pista da rosca e conseguirem chegar na área da peça de desvio. A supressão dessa guia é compensada, pelo menos, parcialmente, pelas al- mas de centragem dispostas de acordo com a invenção.

De preferência, nas duas extremidades no lado da circunferên- cia, as duas abas laterais são providas respectivamente, de uma alma de centragem moldada em peça única. As almas de centragem, nesse caso, estão dispostas respectivamente sobre a alma da rosca do fuso, de tal modo que, a pista de rolamento das esferas é definida lateralmente.

Se as peças de desvio estiverem dispostas em suas reentrân- cias executadas na porca, essas peças podem ser seguras contra saída da reentrância através de uma segurança contra perda. Um aperfeiçoamento particularmente vantajoso de acordo com a invenção prevê que, na peça de desvio estejam construídos ressaltos previstos, moldados, de preferência, em peça única, que podem estar apoiados na parede interna da porca. Esse aperfeiçoamento de acordo com a invenção é apropriado, em particular, para a montagem das peças de desvio por dentro - portanto do lado do furo roscado. Se as peças de desvio forem colocadas por dentro, elas não po- dem ser pressionadas através da reentrância, pois os ressaltos batem, en- tão, na parede interna da porca. Na operação do acionamento roscado de esferas, por conseguinte, é assegurado que as peças de desvio sejam man- tidas perfeitamente em suas reentrâncias. Em um aperfeiçoamento particu- larmente simples e vantajoso de acordo com a invenção, as almas de cen- tragem já mencionadas mais acima, assumem as tarefas da segurança con- tra perda. Nesse caso, os ressaltos são formados pelas almas de centra- gem. A seguir, invenção será esclarecida em detalhes, com auxílio de um exemplo de execução representado ao todo em sete figuras. São mos- trados: figura 1 um acionamento roscado de esferas de acordo com a invenção em representação em perspectiva, figura 2 o acionamento roscado de esferas da figura 1 de outra perspectiva, figura 3 uma vista lateral de uma peça de desvio de acordo com a invenção como na figura 1 com realce da pista de circulação da esfera, figura 4 uma representação em perspectiva da peça de desvio de acordo com a invenção, figura 5 um corte através da peça de desvio da figura 4, ao lon- go da linha V-V, figura 6 uma outra representação em perspectiva da peça de desvio de acordo com a invenção da figura 4 em corte e figura 7 uma outra representação em perspectiva da peça de desvio de acordo com a invenção. A figura 1 mostra, em representação em perspectiva, um acio- namento roscado de esferas de acordo com a invenção, com um fuso 1 e uma porca 2 reproduzida aqui apenas de forma esboçada, que envolve o fuso 1. Esferas 3 estão dispostas, podendo rolar em uma pista da rosca 4, sendo que, a pista da rosca 4 é formada por uma ranhura da rosca 5 do fuso 1, e por uma ranhura da rosca 6 da porca 2. Além disso, a porca 2 apre- senta várias reentrâncias 7, dispostas de forma distribuída na circunferên- cia, nas quais está disposta respectivamente uma peça de desvio 8 para o retorno das esferas 3, respectivamente, de uma extremidade de saída 9 de um filete comum 10 da pista da rosca 4, para uma extremidade de entrada 11 desse filete 10 comum.

Nas extremidades do lado da circunferência, na peça de desvio 8 estão executadas, respectivamente, duas almas de centragem 12, que estão dispostas através da alma da rosca 13 do fuso 1. Essas almas de centragem 12 são moldadas em peça única, na peça de desvio 8, e apoiam o encaixe das esferas 3 na peça de desvio 8, quando essas esferas rolam de dentro da pista da rosca 4 para a peça de desvio 8. A figura 3 mostra o trajeto da esfera ao longo do filete 10 co- mum, sendo que nesse caso, está indicado somente o centro da esfera para a pista de esfera 14. Da figura pode ser deduzido que, aproximadamente no centro da peça de desvio as esferas não representadas aqui são levantadas até que elas possam ser levantadas acima da alma da rosca 13 do fuso 1, da mesma forma, não representada aqui. A figura 4 mostra, em representação em perspectiva, a peça de desvio 8 de acordo com a invenção. A peça de desvio 8 compreende um fundo 15 e duas abas laterais 16; as extremidades livres 17 das duas abas laterais 16 estão voltadas para o fuso 1 não reproduzido aqui. As almas de centragem 12 previstas nas extremidades do lado da circunferência da peça de desvio 8 da mesma forma, podem ser claramente reconhecidas. No inte- rior da peça de desvio 8 está formado um canal de desvio 18, a fim de re- tornar as esferas 3, respectivamente, de uma extremidade de saída do filete comum 10, para a extremidade de entrada 11 do filete comum 10. Da figura 4 já pode ser deduzido que, nas extremidades do lado da circunferência das duas abas laterais 16 estão previstas pás 19, que encaixam entre as esferas 3 e a ranhura da rosca 5 do fuso 12. Na figura 1 pode ser reconhecida uma parte de uma pá 19. A figura 5 mostra um corte transversal através da peça de des- vio 8, ao longo da linha V-V da figura 4. Dessa figura pode ser claramente deduzido que, a distância livre entre as duas extremidades livres 17 das duas abas laterais 16 é menor do que o diâmetro da esfera. A abertura da seção transversal do canal de desvio 18 se reduz na extremidade livre 17 das duas abas laterais 16, sendo que nas duas abas laterais 16 é formado, respectivamente, um canto de guia 20, ao longo do qual são conduzidas as esferas 3. A figura 6 mostra a peça de desvio 8 no mesmo corte que na figu- ra 5, todavia de uma outra perspectiva, de tal modo que podem ser bem re- conhecidas, em particular, as almas de centragem 12 moldadas em peça única. A figura 7 mostra, em representação em perspectiva, a peça de desvio 8. Nessa representação, a pá 19 pode ser reconhecida de forma par- ticularmente boa. A pá 19 forma ao mesmo tempo uma superfície de guia 21 na qual as esferas 3 são conduzidas para seu trajeto através do canal de desvio 18. Nessa figura também pode ser claramente reconhecido o canto de guia 20 de uma aba lateral 16.

No acionamento roscado de esferas de acordo com a invenção, para o desvio das esferas 3 não é forçosamente necessário um contato en- tre a esfera 3 e o flanco da alma da rosca 13. De forma vantajosa, o proces- so de desvio pode ser realizado sem contato da esfera 3 com a alma da rosca 13. Sem dúvida, dependendo da forma de execução da peça de des- vio de acordo com a invenção pode-se imaginar que, todavia é possível um contato entre a esfera 3 e a alma da rosca 13 ou seu flanco.

Todavia, em essência, o desvio e a guia das esferas e o levan- tamento para um nível mais alto ocorre através das pás ou das superfícies de guia e dos cantos de guia. As relações de contato da esfera com outros componentes também depende de, com que velocidade as esferas são con- duzidas através do canal de desvio. Pois, em função da velocidade, as for- ças da gravidade e forças centrífugas influenciam o trajeto e, com isso, os pontos de contato das esferas.

No acionamento roscado de esferas descrito aqui, está prevista uma segurança contra perda, que garante que a peça de desvio 8 não saia das reentrâncias 7 da porca 2. Essa segurança contra perda é formada, nesse caso, pelas almas de centragem 12. A figura 2 mostra que, as almas de centragem 12 excedem a peça de desvio 8 na vista de cima mostrada.

Isso significa que, quando as peças de desvio são introduzidas por dentro em suas reentrâncias 7 previstas da porca 2, elas não podem cair fora. Pois as almas de centragem 12 entram em contato na parede interna da porca 2, de tal modo que as peças de desvio 8 são recebidas e mantidas sem pro- blema em suas reentrâncias 7.

Claims (14)

1. Acionamento roscado de esferas com um fuso (1) e uma por- ca (2) que envolve esse fuso, bem como, com esferas (3) que estão dis- postas, podendo rolar em uma pista da rosca (4), sendo que a pista da ros- ca (4) é formada por uma ranhura da rosca (5) executada no fuso (1), e por uma ranhura da rosca (6) executada na porca (2), e com pelo menos uma peça de desvio (8) disposta em uma reentrância (7) da porca (2), para o re- torno das esferas (3), respectivamente, de uma extremidade de saída (8) de um filete comum (10) da pista da rosca (4), para uma extremidade de entra- da (11) desse filete (10), sendo que para a formação de um canal de desvio (18), a peça de desvio (8) abrange um fundo (15) e duas abas laterais (16) com extremidades livres (17), caracterizado pelo fato de que, nas extremi- dades opostas no lado da circunferência, respectivamente, em sua extremi- dade livre (17) voltada para a ranhura da rosca (5) do fuso (1), as duas abas laterais (16) estão dotadas de uma pá (19) para o encaixe entre as esferas (3) e a ranhura da rosca (5) do fuso roscado (1).

2. Acionamento roscado de esferas, de acordo com a reivindica- ção 1, caracterizado pelo fato de que a distância livre entre as duas extremi- dades livres (17) das abas laterais (16) é executada menor que o diâmetro da esfera.

3. Acionamento roscado de esferas, de acordo com a reivindica- ção 1, caracterizado pelo fato de que a pá (19) está inclinada para uma tan- gente que é traçada na ranhura da rosca (5) do fuso (1) na área de passa- gem da esfera (3), desde a ranhura da rosca (5) do fuso (1) para a pá (19).

4. Acionamento roscado de esferas, de acordo com a reivindica- ção 1, caracterizado pelo fato de que as abas laterais (16) e a pá (19) for- mam cantos de guia (20) e/ou superfícies de guia (21) para a esfera (3), a fim de levantar a esfera (3) para um nível mais alto em relação à base da ranhura (6) da ranhura da rosca (5) do fuso (1).

5. Acionamento roscado de esferas, de acordo com a reivindica- ção 4, caracterizado pelo fato de que o canal de desvio (18) apresenta, en- tre a extremidade de entrada (11) e a extremidade de saída (9) áreas de curvaturas distintas, que passam uma na outra isentas de cantos.

6. Acionamento roscado de esferas, de acordo com a reivindica- ção 1, caracterizado pelo fato de que o canal de desvio (18) é fabricado, de preferência, de material sintético termoplástico, no processo de fundição por injeção, sendo que para uma desmoldagem forçada após o endurecimento da massa de material sintético, as duas abas laterais (16) são executadas podendo se expandir elasticamente.

7. Acionamento roscado de esferas, de acordo com a reivindica- ção 6, caracterizado pelo fato de que a distância livre entre as duas abas laterais (16) é determinada em uma ferramenta corrediça que pode ser en- caixada nas duas abas laterais (16).

8. Acionamento roscado de esferas, de acordo com a reivindica- ção 1, caracterizado pelo fato de que, em seu lado voltado para o fuso (1), a peça de desvio (18) é adaptada ao contorno do fuso (1).

9. Acionamento roscado de esferas, de acordo com a reivindica- ção 1, caracterizado pelo fato de que, nas duas extremidades no lado da circunferência, o canal de desvio (18) está dotado de almas de centragem (12), a fim de alinhar as esferas (3) para a entrada na peça de desvio (18).

10. Acionamento roscado de esferas, de acordo com a reivindi- cação 9, caracterizado pelo fato de que, nas extremidades no lado da cir- cunferência, as duas abas laterais (16) estão dotadas, respectivamente, de uma alma de centragem (12) moldada em peça única.

11. Acionamento roscado de esferas de acordo com a reivindi- cação 10, caracterizado pelo fato de que as almas de centragem (12), nas duas extremidades no lado da circunferência, estão dispostas, respectiva- mente, na alma da rosca (13) do fuso (1).

12. Acionamento roscado de esferas, de acordo com a reivindi- cação 1, caracterizado pelo fato de que está prevista uma segurança contra perda (12), que garante que a peça de desvio (8) não sai da reentrância (7) da porca (2).

13. Acionamento roscado de esferas, de acordo com a reivindi- cação 12, caracterizado pelo fato de que estão construídos ressaltos (12) previstos na peça de desvio (8), moldados, de preferência, em peça única, que podem estar apoiados na parede interna da porca (2).

14. Acionamento roscado de esferas, de acordo com a reivindi- cação 9 ou 13, caracterizado pelo fato de que os ressaltos são formadosatravés das almas de centragem (12).