BR112012027801B1 - conjunto de bucha de mancal, módulo para um sistema de direção, sistema de direção e emprego de um conjunto de bucha de mancal - Google Patents

Abstract

BUCHA DE MANCAL PARA UMA ÁRVORE DE DIREÇÃO TELESCÓPICA E DIREÇÃO EQUIPADA COM ESTA ÁRVORE. A presente invenção refere-se a uma bucha de mancal (100) para uma árvore de direção telescópica, apresentando um tubo externo (120) e um tubo interno (110) para a união axialmente móvel e vedante do tubo interno (110) com o tubo externo (120), a bucha de mancal (100) possuindo uma bucha de mancal (10) de plástico inelástico, encostada no tubo interno (110), bem como uma vedação (30) nela injetada consistindo de plástico elástico. A bucha de mancal (10) está circundada por uma bucha elástica, especialmente uma bucha de borracha (20), a qual, por sua vez, é circundada por um segmento terminal do tubo externo (120), com o que é logrado um efeito amortecedor considerável em direção radial e/ou axial, de maneira que se apresenta uma nítida redução das vibrações e ruídos no sistema da direção. Para aprimoramento adicional do amortecimento radial, a bucha de borracha (20) possui, na sua circunferência externa, elementos em forma de filetes que se projetam na sua circunferência externa para o exterior, especialmente filetes esféricos (24). Além disso, para aprimorar o amortecimento axial pode estar previsto na bucha de borracha (20) ao menos um lábio vedante (27) que se estende em direção axial.

Description

[0001] A presente invenção refere-se a uma bucha de mancal para uma árvore de direção telescópica, apresentando um tubo externo e um tubo interno, bem como abrange um sistema de direção equipado com esta árvore para um veículo automotor. Além disso, a invenção abrange um grupo de construção que é constituído em uma árvore de direção e de uma bucha de mancal, bem com o seu emprego para um sistema de direção. A invenção abrange especialmente uma bucha de mancal e um sistema de direção com este equipado, no qual a bucha de mancal, para efeito da ligação móvel e vedante do tubo interno com o tubo externo, apresenta uma bucha de mancal que encosta no tubo interno e que consiste de material plástico inelástico e um elemento vedante ali moldado, consistindo de material plástico elástico.

[0002] Em árvores de direção de várias sessões telescópicas, ou seja, árvore de direção telescópica comumente está previsto um conjunto de bucha de mancal que abrange uma bucha de mancal propriamente dita e um elemento vedante que é conformado como um anel vedante, ou seja, como um raspador e que serve para conduzir o tubo interno dentro do tubo externo, vendando ao mesmo tempo os dois tubos reciprocamente. No documento DE 10 2006 012 057 A1 é proposto um conjunto de buchas de mancal que está prevista para a árvore de direção telescópica, apresentando um tubo externo e um tubo interno. O conjunto de bucha de mancal ali previsto apresenta uma bucha de mancal que consiste de material plástico duro inelástico, ou seja, poliamida, e ali uma vedação moldada, consistida de plástico macio e elástico, ou seja, um elastômero ou borracha sintética, com o que é criada uma ligação axialmente móvel e vedante entre o tubo interno e o tubo externo. O elemento vedante conformado como anel vedante, ou seja, como raspador apresenta especialmente um lado vedante que encosta no tubo interna, ou seja, na árvore de direção interna. O anel vedante previsto, ou seja, o raspador provê uma vedação confiável contra umidade e impurezas, porém no emprego de uma construção desta natureza em sistemas de direção foi verificado que os conjuntos convencionais de buchas de mancal contribuem, de maneira acentuada, para transmitir vibrações acústicas e mecânicas entre o mecanismo de deslocamento e a cabine. Não obstante, essas interferências deveram ser evitadas ou pelo menos nitidamente reduzidas.

[0003] Portanto, o objeto da presente invenção reside em aprimorar adicionalmente um conjunto de buchas de mancal da espécie inicialmente citada, de maneira que as desvantagens acima mencionadas sejam vantajosamente vencidas, especialmente o conjunto de bucha e mancal deverá apresentar um efeito vedante e simultaneamente redutor de ruídos.

[0004] Esta tarefa será solucionada por um conjunto de bucha de mancal com as características da presente invenção.

[0005] Neste sentido, é proposto um conjunto de bucha de mancal, o qual, para a vedação axialmente móvel e vedante do tubo interno com o tubo externo, apresenta uma bucha de mancal que encosta no tubo interno e que consiste de material plástico inelástico, bem como um elemento vedante ali moldado, consistindo de plástico elástico, sendo que a bucha de mancal é circundada por uma bucha elástica especialmente uma de borracha, a qual, por sua vez, é circundada por um segmento terminal do tubo externo.

[0006] Da mesma maneira é proposto um grupo de construção para um sistema de direção como uma árvore de direção telescópica e um conjunto de bucha de mancal desta espécie. Além disso, é proposto um sistema de direção equipado com este conjunto.

[0007] Pelo fato de que a bucha de mancal é circundada por uma bucha elástica, especialmente uma bucha de borracha, resulta um amortecimento, especialmente atuante e em direção radial, entre a bucha de mancal e o tubo externo da árvore da direção (tubo externo), com o que é nitidamente reduzida a formação de ruídos, ou seja, a transferência de ruídos. Preferencialmente, a bucha elástica, ou seja, a bucha de borracha apresenta na sua circunferência externa elementos em formato de filetes que se estendem para fora, especialmente filetes esféricos, que produzem um amortecimento radial especialmente eficaz. Também é vantajoso que a bucha elástica especialmente e bucha de borracha, apresente pelo menos um lado vedante que se estende na direção axial e que obtêm também em direção axial um efeito amortecedor intensificado. Preferencialmente, o conjunto da bucha de mancal é conformado em três sessões, apresentando uma bucha de mancal interna de material plástico duro, um elemento vedante (raspador) ali moldado e materiais plásticos macios e elásticos, bem como uma bucha elástica que circunda a bucha de mancal especialmente uma bucha de borracha. A construção toda via também poderá ser feita em duas sessões, sendo a bucha de mancal revestida com um componente inteiriço elástico que exerce tanto a função vedante (função de raspagem), como também a função amortecedora (função da bucha de borracha). Neste sentindo, por tanto, a bucha de mancal será revestida por pelo menos um componente elástico em forma integral, preferencialmente, com tudo, por segmentos, por dois componentes de construção (raspador, bucha de borracha).

[0008] As modalidades acima mencionadas e outras modalidades, bem como suas vantagens também resultam das concretizações.

[0009] Neste sentindo é vantajoso que a bucha de borracha apresente na sua circunferência externa não somente os filetes esféricos de projeção radial, porém também apresente fases de encosto radiais. Preferencialmente, os filetes esféricos e as fases de encosto radiais estão alternadamente dispostos na circunferência externa da bucha de borracha.

[00010] Também é vantajoso que a bucha elástica, especialmente a bucha de borracha, apresente pelo menos um lábio vedante que se estende em direção axial. Além disso, o conjunto da bucha de mancal pode apresentar uma capa retentora que envolve o segmento terminal do tubo externo, o qual, por sua vez envolve a bucha elástica, especialmente a bucha de borracha. No caso, é vantajoso que a bucha elástica, ou seja, a bucha de borracha e/ou o elemento vedante, especialmente conformado como raspador, no diâmetro externo seja menor do que diâmetro interno da chapeleta retentora de maneira que permanece um espaço livre radial.

[00011] Também, o elemento vedante, especialmente conformado como um raspador pode apresentar pelo menos uma primeira vedação que encosta em direção axial contra a capa retentora; também apresentando no mínimo uma segunda vedação que encosta radialmente contra a capa retentora. No caso, é vantajoso que pelo menos uma das vedações apresente dois ou mais lados vedantes dispostos em forma de V.

[00012] Além disso, a bucha de mancal pode apresentar pelo menos uma saliência que se projeta radialmente, que é banhada por um segmento do elemento vedante. Desta maneira consegue-se entre a bucha de mancal e o raspador uma união positiva especialmente segura que especialmente na direção axial é nitidamente mais estável do que isto acontece nas soluções convencionais.

[00013] Em seguida, a invenção será descrita com base em exemplos de execução e com o auxílio dos desenhos esquemáticos anexos, sendo que: a figura 1 - apresenta um corte da constituição de um conjunto de bucha de mancal de acordo com a invenção na posição montada; a figura 2 - uma vista global do conjunto da bucha de mancal; a figura 3a - um corte da constituição de várias sessões do conjunto de bucha de mancal, apresentada mais detalhadamente; e a figura 3b - vista de detalhe correspondente ao corte da figura 3b.

[00014] A figura 1 apresenta uma forma de execução de um conjunto de bucha de mancal 100 de acordo com a invenção na posição montada, isto é, em estado montado em uma árvore de direção telescópica que possui um tubo interno 110 e um tubo externo 120. O conjunto de bucha de mancal 100 apresenta uma bucha de mancal anelar 10 que encosta no tubo interno 110 da árvore de direção e que possui um elemento vedante 30 moldado na bucha de mancal 10. O elemento vedante está conformado a exemplo de um anel vedante, ou seja, um raspador 30 encostando de forma vedante no tubo interno 110. Além disso, o conjunto de bucha de mancal 100 apresenta uma bucha elástica na forma de bucha uma de borracha 20 que envolve por fora a bucha de mancal 10 e que externamente entra em contato com o tubo externo 120 da árvore de direção. Por tanto, a bucha de borracha 20 está integrada entre a bucha de mancal 10 e o tubo externo 120 e produz uma nítida redução da formação de vibrações, ou seja, formação e transferência de vibrações, bem como uma diminuição da formação de ruído daí causada. Também poderá ser dimensionado um espaço livre 115 maior entre o tubo interno 110 e o tubo externo 120. Preferencialmente, a bucha 20 é produzida de borracha por que exames feitos pela solicitante mostraram que este material se adapta especialmente bem para que seja alcançada uma elasticidade, ou seja, amortecimento suficiente sem reduzir em tal extensão o acoplamento mecânico entre o tubo externo 120 e o tubo interno 110 da árvore de direção que seja influenciado negativamente a transfixação da manipulação do volante para dirigir, ou seja, a reação das rodas afete negativamente a sensação de direção do motorista. Assim sendo podem ser conseguidos dois objetivos contrários: a incidência de vibrações e uma formação de ruído eventualmente correlata pode ser nitidamente reduzida e o "retro acoplamento da pista" que é requerido pelo motorista permanece totalmente preservado. O emprego de borracha possui, além disso, a vantagem de que as propriedades de amortecimento e as propriedades de acoplamento mecânicas podem ser muito bem adequadas à respectiva direção. Isto é valido tanto com relação à mistura de borracha integrado como também relativamente ao dimensionamento da própria bucha. Ao invés de borracha, em princípio também poderá ser usado qualquer outro material com elasticidade molar.

[00015] Para lograr um efeito amortecedor especialmente satisfatório tanto em direção radial como também axial, a bucha elástica, ou seja, a bucha de borracha 20 apresenta características de construção especial na forma de filetes 23 esféricos, de projeção radial, e/ou fases de encosto (ver figura 2), bem como elementos elásticos axialmente alinhados na forma de lábios vedantes 27 que em seguida ainda serão descritos mais detalhadamente.

[00016] O elemento vedante, ou seja, o próprio raspador 30 cumpre tanto a tarefa de prover uma vedação radial contra o tubo interno 110, bem como cumpri a tarefa da vedação axial contra uma capa retentora 130 que envolve todo o conjunto da bucha de mancal pelo menos na área do topo, ou seja, no segmento terminal, e vendando, especialmente com outro lábio vedantes 35 do raspador 30. O raspador 30 apresenta também faces de encosto axiais L35 para vedação diante da bucha de borracha 20. O ponto de vedação axial do raspador para com a capa redentora e de tal modo conformado por uma vedação, ou seja, uma estrutura com dois lábios vedantes 35 que este se adapta também para amortecimento de oscilações axiais. Para tanto, os lábios vedantes 35 apresentam em corte radial o formato em V que faz com que os lábios vedantes encostem apenas em uma linha bem fina na capa retentora 130, podendo por tanto molejar de forma simples pela sua aplicação oblíqua. Ao mesmo tempo, com tudo, os lábios vedantes realizam também a efetiva vedação, de maneira que o espaço oco entre os dois lábios 35, que é necessário para a pulsação, não seja preenchido por partículas e/ou líquidos. Caso sobre o raspador 30 estiver atuando uma força axial intensa (força dentro ou contrária a direção X), os lábios vedantes 35 se aplicam em forma achatada na capa retentora 130, de maneira que a transferência de força dispõe de uma grande face de encosto. Nesta hipótese, a função amortecedora ocupa uma prioridade subordinada.

[00017] Todavia, caso atuarem sobre árvores de direção cargas radiais reduzidas, como isto acontece, por exemplo, na operação de deslocamento convencional, a bucha de borracha 20, que é aplicada sobre a bucha de mancal 10, por meio de vários filetes 24 esféricos (ver também figura 2) atua como um elemento amortecedor para oscilações radiais que se apresentam (acompanhando a direção Y ou contrário a esta direção) entre a bucha de mancal 10 (bucha-guia) e o tubo externo 120. Com a estrutura de lábios vedantes 27 axial dobrada a bucha de borracha 20 age por tanto como uma vedação axial contra o tubo externo 120 e também contra o próprio raspador 30.

[00018] Para poder acolher também as grandes forças transversais que eventualmente apresentam na árvore de direção, os filetes 24 esféricos são complementados por faces de encosto radias 23 (ver figura 2), os quais, em caso de sobrecarga, limitam a deflexão radial neste ponto do mancal. Além disso, a bucha de mancal possui ombro 19 com o qual a bucha de borracha 20 é axialmente retida.

[00019] É de especial importância que os lábios vedantes sejam reciprocamente sincronizados de forma ótima através da sincronização das elasticidades de material entre o raspador 30 e a bucha de borracha 20, bem como relação à elasticidade de formas. Desta maneira se concretiza um compromisso otimizado entra a estanqueidade confiável e amortecimento vibracional axial máximo. Pela modificação das propriedades de material da bucha de borracha poderá também ser influenciada a rigidez transversal radial, de maneira que também podem ser influenciadas as propriedades radias de amortecimento.

[00020] Os filetes 24 esféricos da guia radial da bucha de borracha 20 (ver também figura 2) exercem especialmente a seguinte ação: pela sua esfericidade, nos casos de forças operacionais normais incidentes apenas uma parte muito reduzida do material de borracha encosta no tubo externo. Deste modo, oscilações radiais podem ser muito bem amortecidas pela flexibilidade dos filetes 24 e em virtude do espaço de deflexão disponível dentro das guias no tubo externo, por que material de borracha permite ser deformado com reduzida força radial. Esta propriedade também favorece a reduzida força de deslocamento. Assim sendo, através da bucha de borracha 20 poderá também ser reduzida ou evitada uma oscilação na força de deslocamento da introdução extração da árvore telescópica, como pode ocorrer comumente nos tubos com falhas de alinhamento reto e direção rígida.

[00021] Em caso de cargas radiais maiores, os filetes 24 se achatam na bucha de borracha 20, de maneira que este encosta em uma face crescente. Desta maneira é reforçada a unidade do mancal progressivamente de forma mais acentuada, de maneira que aqui é mantida em reduzida extensão uma deflexão transversal possível.

[00022] Deve-se destacar que a bucha de borracha 20 e o raspador 30 dispõem de espaços livres radias para o efeito amortecedor desejado, de maneira que o material pode desviar. Para tanto, o diâmetro da bucha de borracha 20 e o raspador 30 é menor do que é dimensionada a capa retentora 130, isto é, toda a unidade é montada em forma flutuante.

[00023] Como mostram especialmente as figuras 3a e 3b mais detalhadamente, a união entra a bucha de mancal 10 e o anel vedante, ou seja, raspador 30 ali moldados é de conformação especial a fim de solucionar o seguinte problema: como também já é conhecido no estado da técnica, a bucha de mancal 10 e o elemento vedante 30 podem ser conformados como uma peça construída inteiriça, sendo que o elemento vedante 30 mais macio é moldado na bucha de mancal 10 mais dura. No caso deve ser conseguida uma união positiva melhor possível e resistente entre esses dois elementos plásticos. O documento DE 10 2006 012 057 A1 inicialmente mencionado (ver ali o segmento do texto [0018]) propõe nesse sentido prever uma endentação em forma de nervuras estampada frontalmente na bucha de mancal, com o que, em virtude da contração durante o arrefecimento após o processo da injeção, o elemento vedante moldado engranza com a endentação de nervura da bucha de mancal. Esta construção apresenta toda via a desvantagem que somente resulta uma conexão suficiente firme entre os dois plásticos quando se apresentar uma contração de material suficiente durante arrefecimento após o processo da injeção. Toda via, seria desejável lograr também uma união de união positiva entre os dois plásticos amplamente independentes neste processo mencionado, de modo que a bucha de mancal e o elemento vedante com ela unido (anel vedante, raspador) se comportam como um elemento, ou seja, peças construídas inteiriças, apresentando a bucha de mancal propriedades mais duras e o anel vedante propriedades mais macias.

[00024] Como solução própria (integral) ou também combinada é aqui proposto o princípio de construção demonstrado com bases nas figuras 3a e 3b, no qual a bucha do mancal 10 apresenta em uma extremidade uma saliência 11 que se estende radialmente Y que é banhado, por sua vez, por um segmento 31 do elemento vedante, ou seja, do raspador 30. Desta maneira resulta um envolvimento acentuado em direção radial do raspador 30 ao redor da saliência 11 da bucha de mancal 10, com o que, essencialmente independente do processo da contração, no arrefecimento é produzido uma ligação segura entre a bucha de mancal 10 e o raspador 30. A saliência 11 que se entende na direção radial é preferencialmente conformada como filete anelar, montado em um lado da bucha de mancal 10. O elemento vedante, ou seja, o raspador 30 envolve este filete 11 durante o processo da injeção de maneira que o raspador 30 e a bucha de mancal 10 estão firmemente sobrepostos. Com este processo da injeção é eliminado a necessidade de uma montagem posterior. Além disso, resulta uma união firme, compondo uma peça inteiriça. Comparado com a endentação de nervuras, conhecido do estado da técnica, esta união positiva não depende de que no arrefecimento, após o processo da injeção, se apresente uma contração de material suficientemente grande.

[00025] A invenção descrita produz um amortecimento nítido de oscilações radias e/ou axiais incidentes, proporcionando por tanto uma redução considerável de ruído no sistema da direção. Além disso, a união positiva será aperfeiçoada no conjunto de bucha de mancal de várias sessões. Relação numérica de componentes 100 - buchas de mancal (para árvore de direção telescópica) 110 - tubo interno da árvore de direção 120 - tubo externo da árvore de direção 115 - espaço livre entre o tubo externo e o tubo interno 130 - capa retentora 131 - bucha de mancal 132 saliência (filete anelar) 133 - união positiva (com raspador 30) 134 - ombros de encosto para proteção axial da bucha de borracha 135 - bucha elástica, por exemplo, bucha de borracha 136 - faces de encosto radiais para sobrecarga 137 - filetes esféricos para a condução radial 138 - lábios vedantes para vedação axial 139 - elementos vedantes (raspador) 140 - vedações axiais contra a capa retentora 130 141 - faces de encosto axial para vedação 142 - lábios para vedação radial contra o tubo interno 110

Claims (13)

1. Conjunto de bucha de mancal (100) para uma árvore de direção telescópica, apresentado um tubo externo (120) e um tubo interno (110), sendo que o conjunto de bucha de mancal (100) apresenta para uma união com mobilidade axial e vedante do tubo interno (110) com o tubo externo (120) uma bucha de mancal (10) que consiste em plástico inelástico e que encosta no tubo interno (110), e apresenta um elemento vedante (30) ali moldado, consistindo em material plástico elástico, caracterizado pelo fato de que a bucha de mancal (10) é envolta por uma bucha elástica, especialmente uma bucha de borracha (20), a qual, por sua vez, é envolta por um segmento terminal do tubo externo (120); a bucha elástica, especialmente a bucha de borracha (20), apresenta elementos em forma de filetes, especialmente filetes (24) esféricos, que se projetam na sua circunferência externa em direção ao exterior; a bucha elástica, especialmente a bucha de borracha (20), apresenta pelo menos um lábio vedante (27) que se estende em direção axial.

2. Conjunto de bucha de mancal (100) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conjunto de bucha de mancal (100) apresenta uma capa retentora (130) que envolve o segmento terminal do tubo externo (120), o qual, por sua vez, envolve a bucha elástica, especialmente a bucha de borracha (20).

3. Conjunto de bucha de mancal (100) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o elemento vedante conformado especialmente como raspador (30) apresenta pelo menos uma primeira vedação (35) em direção radial, encostando contra a capa retentora (130).

4. Conjunto de bucha de mancal (100) de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o elemento vedante conformado especialmente como raspador (30) apresenta pelo menos uma segunda vedação (36) que encosta em direção radial contra a capa retentora (130).

5. Conjunto de bucha de mancal (100) de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma das vedações (35) apresenta dois ou mais lábios vedantes, que são dispostos em forma de V.

6. Conjunto de bucha de mancal (100) de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a bucha elástica, especialmente a bucha de borracha (20) e/ou o elemento vedante conformado especialmente como raspador (30), apresenta diâmetro externo menor que o diâmetro interno da capa retentora (130), de maneira que um espaço livre (115) radial permaneça.

7. Conjunto de bucha de mancal (100) de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a bucha elástica, especialmente a bucha de borracha (20), apresenta na sua circunferência externa faces de encosto radiais (23).

8. Conjunto de bucha de mancal (100) de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que os elementos em forma de filete, especialmente filetes esféricos (24), e as faces de encosto radiais (23) estão alternadamente dispostos na circunferência externa da bucha elástica, especialmente bucha de borracha (20).

9. Conjunto de bucha de mancal (100) de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a bucha de mancal (10) apresenta pelo menos uma saliência (11) que se estende na direção radial (Y), que é envolto por um segmento (31) do elemento vedante (30) por sobreinjeção.

10. Conjunto de bucha de mancal (100) de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a saliência (11) está conformada como filete anelar e/ou sendo que o elemento vedante está conformado como raspador (30) com um lábio (38) que encosta no tubo interno (110).

11. Módulo para um sistema de direção, caracterizado pelo fato de que compreende uma árvore de direção, que é conformada telescópica e apresenta um tubo externo (120), bem com um tubo interno (110), e com um conjunto de bucha de mancal (100), como definido em qualquer uma das reivindicações precedentes.

12. Sistema de direção, caracterizado pelo fato de que compreende um módulo compreendendo uma árvore de direção, que é conformada telescópica e apresenta um tubo externo (120) bem como um tubo interno (110), e compreendendo um conjunto de bucha de mancal (100), como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10.

13. Emprego de um conjunto de bucha de mancal (100) para uma árvore de direção telescópica, apresentando um tubo externo (120) e um tubo interno (110), sendo que o conjunto da bucha de mancal (100) apresenta, para união axialmente móvel e vedante do tubo interno (110) com o tubo externo (120), uma bucha de mancal (10) que encosta no tubo interno (110) e que consiste em um material plástico inelástico, e um elemento vedante (30) ali moldado e constituído em plástico elástico, caracterizado pelo fato de que 14. bucha de mancal (10) é circundada por uma bucha elástica, especialmente uma bucha de borracha (20) a qual, por sua vez é circundada por um segmento terminal do tubo externo (120).

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