BR102012018265A2

BR102012018265A2 - mÉtodo de formaÇço de uma endentaÇço frontal em um anel interno de um cubo de roda

Info

Publication number: BR102012018265A2
Application number: BRBR102012018265-3A
Authority: BR
Inventors: Alessandro Ferrero; Davide Antonio Olivieri; Enrico Morello; Fulvio Nicastri
Original assignee: Skf Ab
Priority date: 2011-07-29
Filing date: 2012-07-23
Publication date: 2013-07-30
Also published as: US20130181375A1; BR102012018265B1; CN102896268A; EP2551032A1; KR102011509B1; CN102896268B; EP2551032B1; KR20130014374A; US9180639B2; ITTO20110701A1

Abstract

MÉTODO DE FORMAÇçO DE UMA ENDENTAÇçO FRONTAL EM UM ANEL INTERNO DE UM CUBO DE RODA. Trata-se de um método que inclui as etapas de formar um anel interno (3) de um cubo de roda (1), como a junção de um eixo (7) e um anel de inserção (8) ajustado sobre o eixo, sobre o lado de uma primeira extremidade (9) do eixo; bloqueando axialmente o anel de inserção sobre o eixo ao deformar plasticamente a primeira extremidade do eixo para formar um colar recalcado (10), que se projeta axialmente a partir do anel de inserção; e uma vez que a etapa de formação do colar recalcado foi concluídam obtendo-se frontalmente o colar, sobre o lado oposto ao anel de inserção, uma endentação frontal (5) por meio de uma única ferramenta de criação (11) fornecida, em direção ao colar, com uma endentação (12) que é complementar àquela que será obtida, por aplicação axial sobre o colar, em sequência, um ou mais dentes da endentação complementar ao empurrar excentricamente a ferramenta de criação (11) contra o colar enquanto a ferramenta de criação (11) é mantida substancialmente coaxial ao cubo de roda (1), atuando assim perifericamente em sequência sobre toda a ferramenta de criação.

Description

“MÉTODO DE FORMAÇÃO DE UMA ENDENTAÇÃO FRONTAL EM UM ANEL INTERNO DE UM CUBO DE RODA"

A presente invenção refere-se a um método de formação de uma endentação frontal em um anel interno de um cubo de roda por meio de deformação plástica. Em particular, a 5 presente invenção é aplicada a um cubo de roda, cujo anel interno compreende um eixo, fornecido com uma primeira superfície de rolagem para uma primeira coroa de corpos de rolagem, e um anel de inserção, fornecido com uma segunda faixa de rolagem para uma segunda coroa de corpos de rolagem, em que o anel de inserção é axialmente bloqueado sobre o eixo por meio de um colar recalcado, definido por uma seção de extremidade do 10 eixo que foi plasticamente deformada.

Nos cubos de roda do tipo anteriormente mencionado, a endentação frontal mencionada possui o propósito de acoplar de igual para igual o anel interno do cubo de roda e uma endentação frontal correspondente de um anel externo de uma articulação de velocidade constante, para garantir a transmissão de torque a partir da articulação de velocidade constante ao anel interno do cubo de roda, que conduz uma roda do veículo por meio de uma extremidade dessa. Um acoplamento desse tipo é descrito em US-A-4893960, que também ensina como realizar a endentação frontal no anel interno do cubo de roda. Em particular, a endentação frontal é obtida utilizando o denominado método de “formação orbital" simultaneamente com a formação do colar recaícado por meio de uma ferramenta que inclui um elemento em forma de cone truncado que recalca o colar e um elemento tubular frontalmente endentado, montado de forma axialmente deslizante sobre o elemento em forma de cone truncado, que aplica a endentação sobre o colar ainda durante a etapa de deformação. Um elemento radialmente externo do elemento tubular endentado, que pode pertencer à mesma ferramenta ou ser uma segunda ferramenta separada, controla a deformação radialmente para fora do colar.

Embora um método de formação similar àquele descrito em US-A-4893960 seja satisfatório, esse exige o uso de uma ferramenta relativamente complexa e especialmente não permite obter endentações com características de constância de perfil de dente absoluta, tal característica é absolutamente necessária hoje em dia em vista dos torques transmitidos sempre crescentes.

Desse modo, o objetivo da presente invenção é proporcionar um método de formação de uma endentação frontal em um anel interno de um cubo de roda por meio de deformação plástica, essa é uma alternativa para os métodos da técnica anterior, e em particular é capaz de garantir uma precisão dimensional maior dos dentes e manter uma alta constância dimensional e geométrica no perfil dos próprios dentes. De acordo com a presente invenção, um método de formação de uma endentação frontal em um anel interno de um cubo de roda por meio de deformação plástica é fornecido desse modo conforme definido na reivindicação 1.

O fato de que, de acordo com a invenção, a endentação frontal é aplicada por meio 5 de uma única ferramenta de formação que é, entretanto, apenas indiretamente atuada por uma ferramenta que realiza um movimento inteiramente similar àquele usado para a formação orbital, surpreendentemente permite obter endentações frontais por meio de deformação plástica em que o perfil de dente é mantido substancialmente constante, garantindo assim uma precisão dimensional maior dos dentes obtida desse modo. Portanto, 10 acoplamentos melhores e mais precisos são obtidos entre o anel interno do cubo de roda e a articulação de velocidade constante, que permitem que transmissões de torque mais eficazes, mais silenciosas e com maior capacidade sejam obtidas.

Ademais, a endentação frontal exigida é obtida com um menor consumo de energia e o mesmo aparelho de formação orbital usado para formar o colar recalcado, simplesmente equipado de maneira adequada, pode ser usado para realizar o método da invenção.

Características e vantagens adicionais da presente invenção se tornarão óbvias a partir da seguinte descrição de modalidades não-limitativas, feita com referência aos desenhos em anexo, nos quais

a figura 1 mostra através de diagrama em seção radial uma vista em elevação longitudinal de um cubo de roda fornecido com uma endentação frontal feita de acordo com a invenção;

a figura 2 mostra em escala reduzida o cubo de roda na figura 1 durante uma etapa do método de formação de acordo com a invenção, e uma vista em elevação diagramática em seção radial de um aparelho para realizar o método da invenção;

a figura 3 mostra em escala ampliada um detalhe do aparelho na figura 2

quando realiza-se uma etapa do método da invenção: e

a figura 4 mostra a distribuição de carga aplicada sobre a ferramenta de _ criação -duraflte-a-etapa-de^foi i uai a endefitaçao rrontãT

Com referência à figura 1, a referência numérica 1 indica como um todo um cubo de 30 roda, conhecido individualmente, que compreende um anel externo 2, destinado para ser limitado em uso a um montante de uma suspensão de veículo de maneira conhecida, e um anel interno 3, entre o qual duas coroas de corpos de rolagem 4 são dispostas (apenas uma é mostrada na figura 1). O anel interno 3 pode ser associado de forma operativa, em uso, a uma articulação de velocidade constante (conhecida e não mostrada para simplicidade) por 35 meio de uma endentação frontal 5 e é fornecido com meios de retenção 6 definidos por um flange (figura 2) para uma roda de veículo. Em particular, de acordo com uma configuração conhecida, o anel interno 3 compreende um eixo 7, que com o flange 6 é integralmente obtida em uma única peça, e um anel de “inserção” 8 ajustado sobre uma extremidade de terminal 9 do eixo 7 que faceia o lado oposto do flange 6 e, em use, a articulação de velocidade constante mencionada; anel interno 3, eixo 7 e anel 8 são alternadamente coaxiais.

O anel 8 é axialmente bloqueado sobre o eixo 7 por meio de um colar recalcado 10 obtido por meio de deformação plástica da extremidade de terminal 9; o colar 10 se projeta axialmente do anel 8 e conduz a endentação frontal 5 obtida sobre uma face frontal de terminal 10a dessa substancialmente perpendicular ao eixo geométrico de simetria A (figura

2) do cubo de roda 1, em geral, e do anel interno 3, em particular.

Agora com referência à figura 2, a endentação 5 é obtida por meio de um método que se difere bastante daqueles conhecidos a partir da técnica anterior.

Em particular, o método de formação da endentação 5 por meio de deformação plástica de acordo com a invenção compreende as etapas de: formar o anel interno 3 do 15 cubo de roda 1 conforme a junção do eixo 7 e anel 8, e então o anel de bloqueio axial 8 sobre o eixo 7 ao formar o colar 10 por meio da deformação plástica da extremidade 9; essa etapa é realizada de maneira conhecida, por exemplo, utilizando o denominado processo de "formação orbital”; e a etapa de aplicar frontalmente a endentação frontal 5 sobre o colar 10, sobre o lado oposto ao anel 8.

Entretanto, de acordo com o método da presente invenção, a etapa de gravar a

endentação frontal 5 sobre o colar 10 é realizada apenas após a etapa de formar corretamente o colar recalcado 10, em seqüência após o final dessa etapa de formação de cotar 10, diretamente sobre o colar recalcado acabado 10.

Em combinação com essa seleção de uma seqüência particular de etapas, a etapa de gravar a endentação frontal 5 é realizada ao aplicar axialmente uma única ferramenta de criação de simetria cilíndrica 11 sobre o colar 10, fornecida com uma endentação 12 em direção ao colar 10, essa endentação é complementar àquela que será obtida e possui o ^ixo_ge0métrico-de^simetria-Af-(figtíra“3)

De acordo com a invenção, a endentação 5 é feita desse modo por aplicação axial 30 sobre o colar 10, em seqüência, um ou mais dentes da endentação complementar 12, empurrando excentricamente a ferramenta de criação 11 contra o colar 10, enquanto a ferramenta de criação 11 é mantida substancialmente coaxial ao cubo de roda 1, ou seja, de modo que seu eixo geométrico de simetria A1 coincida com o eixo geométrico de simetria A do cubo de roda 1, atuando assim perifericamente em seqüência sobre toda a ferramenta de 35 criação 11. A seguir, o termo “excentricamente” é usado para indicar que o centro de aplicação de empuxo exercida fica disposto lateralmente fora do eixo geométrico em relação ao eixo geométrico de simetria A1 da ferramenta 11.

A ferramenta de criação 11 (figura 3) consiste em um bloco de metal cilíndrico 13 5 delimitado por uma face de base inferior 14 fornecida com uma endentação complementar 12, por uma face de base superior 15 e por uma parede lateral cilíndrica 16. Conforme será descrito em mais detalhes abaixo, de acordo com um aspecto da invenção, a ferramenta de criação 11 é mantida com a face 14 que faceia o colar 10 ao prender a ferramenta 11 apenas na parede lateral 16, por meio de uma estrutura de suporte 18.

A ferramenta de criação 11 é excentricamente empurrada contra o colar 10 utilizando

uma cabeça de pressão 23 (apenas mostrada através de diagrama na figura 3) frontalmente delimitada por uma superfície cônica 24, ao girar a cabeça 23 em torno de um eixo geométrico B, que é o eixo geométrico de simetria da cabeça 23 e é disposta inclinada em relação ao eixo geométrico de simetria A do cubo de roda 1, e girando simultaneamente o 15 eixo geométrico B (e a cabeça 23), com um movimento de precessão, em torno do eixo geométrico de simetria A do cubo de roda 1.

Ademais, de acordo com um aspecto adicional da invenção, a ferramenta de criação

11 é excentricamente empurrada contra o colar 10 apenas de maneira indireta, por meio de um etemento passivo 26 interposto entre a ferramenta de criação 11 e um eíemento ativo, que consiste na cabeça de pressão 23, que exerce um empuxo excêntrico sobre o elemento passivo 26.

Em particular, uma placa de metal plana, circular elasticamente deformável 26 é usada como o elemento passivo, que possui seu eixo geométrico de simetria coincidindo com os eixos A e A1, essa placa 26 é frontalmente mantida contra a ferramenta de criação 11, a partir do lado oposto até a endentação complementar 12, repousando assim contra a face 15 por meio de uma borda adelgaçada perifericamente externa 27 dessa (figura 3).

A borda 27 é feita para se projetar radialmente a partir de uma borda radialmente externa correspoodeote 2β da ferramentante"crteçãcpn (essã" borda 27 é disposta desse modo também para se projetar lateralmente da parede lateral 16) e é limitada por meio de uma articulação de restrição à estrutura de suporte 18 da ferramenta de criação 11.

Durante a etapa de aplicação da ferramenta de criação 11 contra o colar recalcado 10, o cubo de roda 1 é axial e radialmente sustentado e bloqueado em relação ao eixo geométrico de simetria A desse, e é adicionalmente mantido com seu anel interno 3 angularmente bloqueado, de modo que esse não possa girar em torno do eixo geométrico de simetria A.

Com referência à Figura 2, isto é obtido por meio de um aparelho 30 que compreende uma base 31 (não mostrada por uma questão simplicidade), que suporta uma armação em formato tubular 32 que compreende colunas 33, dispostas de maneira preferencialmente vertical, ao longo das quais uma peça transversal 34, que suporta de maneira removível uma estrutura de suporte 18, por exemplo, por meio de parafusos 35, passa paralela ao eixo geométrico A. armação 32 compreende adicionalmente uma peça 5 transversal fixa 36 encaixada através da parte superior das colunas 33 e dotada de um compartimento atravessante 37 no qual a cabeça 23 pode descer para entrar em cooperação com a placa 26 e a ferramenta de criação 11 inferior para, então, ser acionada da maneira descrita.

O anel 3 é diretamente suportado de uma maneira integral através da base do aparelho 30, por exemplo, por meio de seu flange 6, e a estrutura de suporte 18 também forma uma parte integral do aparelho 30, que é integralmente limitada à peça transversal móvel 34 de uma maneira removível. Sem a estrutura de suporte 18, o aparelho 30 é substancialmente igual aquele usado para produzir o colar 10 por meio de formação orbital.

De maneira similar, o mesmo aparelho previamente usado para obter o colar 10 por meio de formação orbital, é usado para pressionar excentricamente a ferramenta de criação

11 contra o colar 10 substituindo-se simplesmente a ferramenta de formação por meio da qual o colar 10 foi obtido com a cabeça 23.

Uma placa anti-desgaste plana 38 (Figura 3), que é diretamente fixada ao elemento passivo 26, é disposta entre o elemento passivo 26 e o elemento ativo, que consiste na 20 cabeça de pressão 23, cuja placa é diretamente fixada ao elemento passivo que consiste na placa 26, em contato direto com uma superfície superior plana 39 da placa 26, oposta a uma superfície inferior plana correspondente 40 da placa 26, que coopera diretamente em contato com a ferramenta de criação 11.

O ponto, indicado por X na Figura 3, onde o eixo geométrico B intercepta o eixo geométrico de simetria A do cubo da roda 1 e o eixo geométrico de simetria A1 da ferramenta 11 é escolhido, a fim de ser substancialmente coplanar à superfície de contato

24 da cabeça de pressão 23 portanto, no exemplo mostrado, com uma superfície superior Ai da piaea anti-desgaste 38 que faz face diretamente faces com a cabeça de pressão 23 em uso.

Com referência à Figura 3, a estrutura de suporte 18 é produzida a fim de

proporcionar uma unidade autoportante junto com a ferramenta 11, a fim de remover de maneira fácií e rápida a última do aparelho 30 que, então, pode ser usado para diversas operações de usinagem, por exemplo, para produzir também o colar 10, conforme previamente notado. Além disso, a estrutura de suporte 18 é produzida a fim de otimizar a distribuição de tensões na ferramenta 11, de modo que esta possa funcionar melhor.

A estrutura de suporte 18 compreende: uma bucha cilíndrica flangeada 42, produzida a fim de formar um elemento essencialmente rígido e diretamente fixado sobre a peça transversal 34; uma bucha 43 inserida e encaixada na bucha 42; e uma segunda bucha cilíndrica 44 dotada de um flange de extremidade 45 que transporta a placa 26 integralmente obtida em uma peça com esta.

Em particular, a bucha 44 é inserida através da bucha 43, com o flange 45 que 5 encosta em uma bucha 42 e uma extremidade 46 desta que se projeta a partir da bucha 43 a partir do lado oposto ao flange 45; a placa 26 é disposta próxima à extremidade 46, dentro da bucha 44, a qual esta é conectada por meio da borda adelgaçada 27 e cria, junto com a extremidade 46 que tem a borda radialmente em relevo em direção ao interior da bucha 44, uma base de alojamento 47 para a ferramenta 11. Esta é suportada de maneira contígua 10 contra a placa 26 através da borda em relevo da extremidade 46 por meio de uma série de pinos radiais 48, que são inseridos no bloco 13 através da parede lateral 16. A face 15, que fica imediatamente em contato com a superfície 40 da placa 26, tem um recesso raso central 49 que reduz sua superfície de contato com a placa 26.

Devido à estrutura descrita, o empuxo excêntrico exercido na ferramenta de criação 11 por meio da cabeça 23 gera uma distribuição instantânea da tensão nesta, que pode ser representada pelo diagrama anuíar mostrado na Figura 4, os níveis de intensidade de tensões diferentes são representados em uma escala de cinza.

Em particular, o diagrama na Figura 4 mostra como, de acordo com a invenção, a tensão máxima exercida na ferramenta 11 e, deste modo, em uso pela ferramenta 11 no 20 colar 10, se situa substancialmente nas bordas radialmente internas e externas do diagrama anular e, deste modo, sempre apenas na porção circunferencial da ferramenta de criação toda vez relacionada ao empuxo excêntrico, enquanto a tensão mínima se situa em uma posição diametralmente oposta e substancialmente igual a zero.

Tal distribuição ótima de tensão e a “separação” funcional obtida entre a ferramenta de criação 11 e a cabeça 23 dotada de movimento orbital permitem a obtenção de endentações 5 com alta precisão e constância dimensional, com vantagens substanciais em relação à técnica anterior.

Claims

1. Método de formação, por meio de deformação plástica, de uma endentação frontal (5) em um anel interno de um cubo de roda (1), que compreende as etapas de: - formar o anel interno (3) do cubo de roda como a junção de um eixo (7) e um anel de inserção (8) ajustado sobre o eixo, sobre o lado de uma primeira extremidade (9) do eixo; - bloquear axialmente o anel (8) sobre o eixo ao deformar plasticamente a primeira extremidade (9) do eixo para formar um colar recalcado (10) com essa, que se projeta axialmente a partir do anel; e - aplicar frontalmente a endentação frontal (5) sobre o colar (10), no fado oposto ao anel (8); caracterizado pelo fato de que a etapa de aplicar a endentação frontal (5) sobre o colar é realizada apenas após a etapa de formar o colar recalcado (10), seqüencialmente após o final da etapa de formar o colar (10), diretamente sobre o colar recalcado acabado; e pelo fato de que, em combinação, a etapa de gravar a endentação frontal é realizada por meio de uma única ferramenta de criação de simetria cilíndrica (11) fornecida, em direção ao colar, com uma endentação (12) que é complementar àquela que será obtida, por gravação axial sobre o colar, em seqüência, um ou mais dentes da endentação complementar (12) ao empurrar excentricamente a ferramenta de criação (11) contra o colar enquanto a ferramenta de criação (11) é mantida substancialmente coaxial ao cubo de roda (1), atuando perifericamente em seqüência sobre toda a ferramenta de criação.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a ferramenta de criação (11) é excentricamente empurrada contra o colar utilizando uma cabeça de pressão (23) frontalmente delimitada por uma superfície cônica (24), que gira a cabeça (23) em torno de um primeiro eixo geométrico (B) disposto inclinado em relação ao eixo geométrico de simetria (A) do cubo de roda enquanto gira simultaneamente o primeiro eixo geométrico (B), com movimento de precessão, em torno do eixo geométrico de simetria (A) do cubo de roda.

3. Metodõ, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a ferramenta de criação (11) é excentricamente empurrada contra o colar (10) de maneira indireta por meio de um elemento passivo (26) interposto entre a ferramenta de criação (11) e um elemento ativo que consiste na cabeça de pressão (23) e exerce um empuxo excêntrico sobre o etemento passivo (26).

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que uma placa de metal plana, circular elasticamente deformável (26) é usada como o elemento passivo, que é frontalmente mantido contra a ferramenta de criação (11), a partir de um lado oposto até a endentação complementar (12), por meio de uma borda adelgaçada perifericamente externa (27), que é feita para se projetar radialmente de modo a avançar a partir de uma borda radialmente externa correspondente (28) da ferramenta de criação (11) e que é limitada por meio de uma articulação de restrição a uma estrutura de suporte (18) da ferramenta de criação.

5. Método, de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que uma placa plana, anti-desgaste (38) diretamente fixada ao elemento passivo (26) fica disposta entre o elemento passivo (26) e o elemento ativo que consiste na cabeça de pressão (23).

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o ponto (X) onde o primeiro eixo geométrico (B) intercepta o eixo geométrico de simetria (A) do cubo de roda é selecionado para ser substancialmente coplanar com uma superfície superior (41) da placa anti-desgaste (38) que faceia diretamente, em uso, a cabeça de pressão (23).

7. Método, de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o mesmo aparelho (30) anteriormente usado para obter o colar (10) por meio de formação orbital é usado para empurrar excentricamente a ferramenta de criação (11) contra o colar.

8. Método, de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a ferramenta de criação (11) consiste em um bloco de metal cilíndrico (13) que possui uma face de base inferior (14) fornecida com uma endentação complementar (12) e que é mantida com a face de base inferior que faceia o colar (10) apenas em uma parede lateral (16) dessa, por meio de uma estrutura de suporte (18).

9. Método, de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o cubo de roda (1), durante a etapa de aplicar a ferramenta de criação (11) contra o colar recalcado (10), é axial e radialmente sustentado e bloqueado em relação ao eixo geométrico de simetria desse, e é adicionalmente mantido angularmente bloqueado com o anel interno (3) desse, de modo que esse não possa girar em torno do eixo geométrico de simetria (A).

10.

Método, de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o empuxo excêntrico exercido sobre a ferramenta de criação (11) é tal para gerar uma distribuição instantânea de tensão sobre a mesma, que pode ser representado por um diagrama anular, em que a tensão máxima fica substancialmente localizada sobre as bordas radialmente internas e externas do diagrama anular, na porção circunferencial da ferramenta de criação (11) relacionada cada vez pelo empuxo excêntrico, enquanto a tensão mínima fica localizada em uma posição diametralmente oposta e é substancialmente zero.