BR112017006772B1 - Configuração de engrenagem de eixo paralelo - Google Patents

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Abstract

Uma configuração de engrenagem de eixo paralelo construída de acordo com um exemplo da presente divulgação pode incluir uma primeira engrenagem tendo um primeiro dente de engrenagem que inclui uma coroa de guia através de uma largura de face da mesma. A coroa de guia pode incluir (i) uma primeira coroa de guia definida a partir de uma linha de centro para um ponto de transição e (ii) uma segunda coroa de guia definida do ponto de transição para um primeiro ponto de extremidade. A coroa de guia pode incluir uma magnitude de queda que é maior na segunda coroa de guia do que na primeira coroa de guia.

Description

Campo
[0001] A presente divulgação se refere geralmente a engrenagens axiais de eixo paralelo e, mais especificamente, a uma disposição de coroa de engrenagem.
Fundamentos
[0002] Trens de engrenagens que requerem compartilhamento de torque entre múltiplos pinhões podem ser encontrados na indústria automotiva, tal como em diferenciais e transmissões. Diferenciais de deslizamento limitado que utilizam engrenagens de eixo paralelo dependem de eventos de casamento de engrenagens, e do atrito das mesmas, para criar o atrito desejado e desvio de torque. O alinhamento da engrenagem, entretanto, é controlado frouxamente pelo encaixe e pela folga envolvidos entre o alojamento e as engrenagens. Estes desalinhamentos, quando combinados com cargas de alto torque, podem causar eventos de casamento de engrenagens abaixo do ideal. Historicamente, a flutuação dentro destes eventos de casamento pode causar ruído indesejável.
Sumário
[0003] Uma configuração de engrenagem de eixo paralelo construída de acordo com um exemplo da presente divulgação pode incluir uma primeira engrenagem tendo um primeiro dente de engrenagem que inclui uma coroa de guia através de uma largura de face da mesma. A coroa de guia pode incluir (i) uma primeira coroa de guia definida a partir de uma linha de centro para um ponto de transição e (ii) uma segunda coroa de guia definida do ponto de transição para um primeiro ponto de extremidade. A coroa de guia pode incluir uma magnitude de queda que é maior na segunda coroa de guia do que na primeira coroa de guia.
[0004] De acordo com características adicionais, a configuração de engrenagem de eixo paralelo pode incluir ainda uma segunda engrenagem que está em relação engrenada com a primeira engrenagem. A primeira e a segunda engrenagens podem ser engrenagens helicoidais. A configuração de engrenagem de eixo paralelo pode incluir ainda um diferencial de eixo paralelo que aloja a primeira e a segunda engrenagens. A primeira engrenagem pode incluir um revestimento de depósito de vapor químico na mesma. O depósito de vapor químico pode ser revestimento BALINIT® C Star.
[0005] Uma configuração de engrenagem de eixo paralelo construída de acordo com características adicionais da presente divulgação pode incluir uma primeira engrenagem tendo um primeiro dente de engrenagem que inclui uma coroa de ataque através de uma largura de face da mesma. A coroa de guia pode incluir (i) uma primeira coroa de guia definida a partir de uma linha de centro para um ponto de transição e (ii) uma segunda coroa de guia definida do ponto de transição para um primeiro ponto de extremidade. A primeira e a segunda coroas de ataque têm magnitudes distintas em toda a largura de face.
[0006] De acordo com características adicionais, a segunda coroa de ataque pode incluir uma magnitude de queda que é maior na segunda coroa de ataque do que na primeira coroa de ataque. Em uma configuração, a primeira coroa de ataque é zero. A configuração de engrenagem de eixo paralelo pode incluir ainda uma segunda engrenagem que está em relação engrenada com a primeira engrenagem. A primeira e a segunda engrenagens podem ser engrenagens helicoidais. A configuração de engrenagem de eixo paralelo pode incluir adicionalmente um diferencial de eixo paralelo que aloja a primeira e a segunda engrenagens. A primeira engrenagem pode incluir um revestimento de depósito de vapor químico na mesma. O depósito de vapor químico pode ser revestimento BALINIT® C Star.
[0007] Uma configuração de engrenagem de eixo paralelo construída de acordo com características adicionais da presente divulgação pode incluir uma primeira engrenagem e uma segunda engrenagem recebida num alojamento numa relação engrenada. A primeira engrenagem pode incluir um primeiro dente de engrenagem que inclui uma primeira coroa de ataque de dente de engrenagem através de uma largura de face da mesma. A primeira coroa de ataque de dente de engrenagem pode incluir (i) uma primeira coroa de ataque definida a partir de uma linha de centro até um ponto de transição e (ii) uma segunda coroa de ataque definida a partir do ponto de transição até um primeiro ponto de extremidade. A primeira coroa de ataque de dente de engrenagem inclui uma magnitude de queda que é maior na segunda coroa de ataque que na primeira coroa de ataque. A segunda engrenagem pode ter um segundo dente de engrenagem que inclui uma segunda coroa de ataque de dente de engrenagem através de uma largura de face da mesma. A segunda coroa de ataque de dente de engrenagem pode incluir (i) uma primeira coroa de ataque definida a partir de uma linha de centro até um ponto de transição e (ii) uma segunda coroa de ataque definida a partir do ponto de transição até um primeiro ponto de extremidade. A segunda coroa de ataque de dente de engrenagem inclui uma magnitude de queda que é maior na segunda coroa de ataque do que na primeira coroa de ataque. As segundas coroas de ataque das respectivas primeira e segunda coroas de ataque de dente de engrenagem alinham entre si fornecendo intensidades de carga que inibem microssoldagem entre as engrenagens e o alojamento.
[0008] De acordo com outras características, o diferencial de eixo paralelo pode alojar as primeiras e segundas engrenagens. A primeira e a segunda engrenagens podem cada qual incluir um revestimento de depósito de vapor químico nas mesmas. O depósito de vapor químico pode ser revestimento BALINIT® C Star. A primeira e a segunda engrenagens podem ser engrenagens helicoidais. Em uma configuração, a primeira coroa de ataque de pelo menos uma da primeira e da segunda coroas de ataque de dente de engrenagem é não zero.
Breve descrição dos desenhos
[0009] A presente divulgação se tornará mais plenamente compreendida a partir da descrição detalhada e dos desenhos em anexo, em que:
[0010] A FIG. 1 é uma vista explodida de um diferencial de eixo paralelo que pode incorporar engrenagens de pinhão de acordo com um exemplo da presente divulgação;
[0011] A FIG. 2 é uma vista em perspectiva de uma engrenagem de pinhão de acordo com um exemplo de técnica anterior;
[0012] A FIG. 3 é uma visa lateral da engrenagem de pinhão da FIG. 2;
[0013] A FIG. 4 é uma vista explodida de uma primeira e segunda engrenagens de pinhão e uma primeira e segunda engrenagens laterais utilizadas no diferencial de eixo paralelo da FIG. 1;
[0014] A FIG. 5 é uma vista lateral de um evento de casamento exemplar para engrenagens de pinhão correspondentes de acordo com um exemplo da técnica anterior;
[0015] A FIG. 6 é uma vista lateral de um par de engrenagens de pinhão em engrenamento tendo áreas de arranhamento e deformação de acordo com um exemplo da técnica anterior; e
[0016] A FIG. 7 é um perfil de inspeção de ataque da engrenagem de pinhão da FIG. 2;
[0017] A FIG. 8 é um perfil de inspeção de ataque de uma engrenagem de pinhão tendo coroa de ataque construída de acordo com um exemplo da presente divulgação;
[0018] A FIG. 9 é um perfil de inspeção de ataque de uma engrenagem de pinhão tendo coroa de ataque construída de acordo com um segundo exemplo da presente divulgação;
[0019] A FIG. 10 é um perfil de inspeção de ataque de uma engrenagem de pinhão tendo coroa de ataque construída de acordo com um terceiro exemplo da presente divulgação;
[0020] A FIG. 11 é um perfil de inspeção de ataque da engrenagem de pinhão mostrada na FIG. 9 identificando características adicionais de acordo com a presente divulgação;
[0021] A FIG. 12 é um perfil de inspeção de ataque de uma engrenagem de pinhão da FIG. 11 e identificando uma faixa de tolerância de coroa de acordo com um exemplo da presente divulgação;
[0022] A FIG. 13 é uma distribuição de intensidade de carga de um par de engrenagens de pinhão em engrenamento de acordo com a técnica anterior; e
[0023] A FIG. 14 é uma distribuição de intensidade de carga de um par de engrenagens de pinhão em engrenamento construído de acordo com um exemplo da presente divulgação;
Descrição detalhada
[0024] Será agora feita referência em detalhes a exemplos da presente divulgação. Será entendido que os exemplos a seguir não se destinam a limitar a divulgação. Pelo contrário, a presente divulgação se destina a cobrir alternativas, modificações e equivalentes, que podem ser incluídos dentro do espírito e escopo da divulgação. Por exemplo, embora a seguinte discussão seja dirigida para coroamento de engrenagens de pinhão engrenadas, os mesmos princípios podem ser aplicados a outras engrenagens engrenadas, tal como engrenagens laterais em um diferencial.
[0025] Com referência inicial às FIGS. 1 a 4, um diferencial de eixo paralelo construído de acordo com um exemplo da técnica anterior é mostrado e geralmente identificado no numeral de referência 10. O diferencial de eixo paralelo 10 pode incluir uma ou mais engrenagens laterais 12, uma pluralidade de engrenagens de pinhão 14, uma carcaça de diferencial 20, uma primeira tampa 22, uma segunda tampa 24 e uma pluralidade de prendedores 28. As engrenagens de pinhão 14 são engrenagens de pinhão helicoidais. Um trem de engrenagem 30 pode compreender uma ou mais engrenagens laterais 12 e uma pluralidade de engrenagens de pinhão 14. Durante a operação, a pluralidade de engrenagens de pinhão 14 pode engatar nas duas engrenagens laterais 12. As engrenagens laterais 12 podem transmitir torque das respectivas engrenagens de pinhão 14 para uma saída, tal como eixos de árvore (não mostrados). Cada engrenagem lateral 12 pode ter um eixo de rotação e uma abertura interna axialmente alinhada 34 através da qual um eixo de árvore pode conectar à engrenagem lateral 12 através de uma interconexão ranhurada. Ambas as engrenagens laterais 12 podem compreender dentes helicoidais 36 configurados para engrenar rotativamente com dentes helicoidais correspondentes 40 dispostos nas engrenagens de pinhão 14.
[0026] Com referência específica à FIG. 3, a engrenagem de pinhão 14 pode incluir um ataque axial 42. A engrenagem de pinhão 14 pode incluir uma primeira zona 44, uma segunda zona 46 e uma terceira zona 48. A segunda zona 46 pode ser centralmente localizada na engrenagem de pinhão 14. A primeira e a terceira zonas 44 e 48 podem ser localizadas em extremidades opostas da engrenagem de pinhão 14. A engrenagem de pinhão 14 inclui coroamento na direção no sentido do comprimento. A quantidade de coroamento média é denominada como Cβ. A coroa média é definida dentro da segunda zona 46. Como será apreciado pela discussão aqui, a primeira zona 44 e a terceira zona 48 em uma engrenagem de pinhão construída de acordo com a presente divulgação terá uma queda definida em comprimento e magnitude.
[0027] AS FIGS. 5 e 6 ilustram um par de engrenagens de pinhão engrenadas 14 de acordo com a técnica anterior. Os respectivos dentes 40 das engrenagens de pinhão engrenadas 14 engatan numa área de interface 50. Em alguns exemplos, como ilustrado na FIG. 6, as engrenagens de pinhão 14 podem desenvolver arranhamento 52 e/ou deformação plástica 54 nas mesmas durante o uso.
[0028] Como será apreciado a partir da seguinte discussão, a presente divulgação é dirigida a uma disposição de coroa de dente de engrenagem nas engrenagens de pinhão 40. A disposição de coroa de dente de engrenagem divulgada aqui permite eventos de engrenamento de engrenagens mais consistentes os quais reduzem o nível de ruído, vibração e manipulação (NVH) do diferencial de eixo paralelo 10. Mais ainda, a presente divulgação pode ser mostrada para inibir carregamento de extremidade do trem de engrenagem 30 e compensar quaisquer desalinhamentos.
[0029] Voltando agora para a FIG. 7, um perfil de ataque de linha de base de acordo com um exemplo da técnica anterior é mostrado e geralmente identificado na referência 70. Uma largura de face 72 é horizontal ou linear ao longo do perfil de ataque 70. Nenhum coroamento é fornecido no perfil de ataque 70.
[0030] A FIG. 8 ilustra um perfil de ataque 80 tendo uma largura de face 82 que inclui uma primeira coroa de ataque 84 e uma segunda coroa de ataque 86 de acordo com os presentes ensinamentos. A primeira coroa de ataque 84 é definida a partir de uma linha de centro 88 até um ponto de transição 90. A segunda coroa de ataque 86 é definida a partir do ponto de transição 90 até um primeiro ponto de extremidade 92. No exemplo mostrado na FIG. 8, a primeira coroa de ataque 84 pode ser zero. Explicado de forma diferente, a primeira coroa de ataque 84 pode não ter nenhum coroamento. A segunda coroa de ataque 86 pode ter uma queda. A queda pode corresponder a uma área de contato de dente de engrenagem reduzida com uma engrenagem de casamento (tendo uma queda de coroa de ataque similar). Será apreciado à luz da divulgação que a queda pode estar localizada em uma ou ambas a primeira e a terceira zonas 44, 48 (FIG. 3). O perfil de ataque 80 pode ser semelhante entre a linha de centro 88 e um segundo ponto de extremidade 94. Em tal configuração, embora somente uma extremidade possa ser engrenada com uma engrenagem de pinhão correspondente, ter uma coroa de ataque similar em ambas as extremidades da engrenagem de pinhão pode ajudar com a montagem, pois a engrenagem pode ser instalada na carcaça do diferencial 20 com qualquer extremidade primeiro.
[0031] A FIG. 9 ilustra um perfil de ataque 100 tendo uma largura de face 102 que inclui uma primeira coroa de ataque 104 e uma segunda coroa de ataque 106. A primeira coroa de ataque 104 é definida a partir de uma linha de centro 108 até um ponto de transição 110. A segunda coroa de ataque 106 é definida a partir do ponto de transição 110 até um primeiro ponto de extremidade 112. No exemplo mostrado na FIG. 9, a primeira coroa de ataque 104 pode ser não zero (em comparação com a primeira coroa de ataque 84 mostrada na Fig. 8). O perfil de ataque 100 pode ser semelhante entre a linha de centro 108 e um segundo ponto de extremidade 114. Em tal configuração, embora somente uma extremidade possa ser engrenada com uma engrenagem de pinhão correspondente, ter uma coroa de ataque similar em ambas as extremidades da engrenagem de pinhão pode ajudar com a montagem, pois a engrenagem pode ser instalada na carcaça do diferencial 20 com qualquer extremidade primeiro.
[0032] A FIG. 10 ilustra um perfil de ataque 120 tendo uma largura de face 122 que inclui uma primeira coroa de ataque 124. A primeira coroa de ataque 124 é definida a partir de uma linha de centro 128 até um primeiro ponto de extremidade 132. No exemplo mostrado na FIG. 10, a primeira coroa de ataque 124 pode ser não zero (em comparação com a primeira coroa de ataque 84 mostrada na FIG. 8). No exemplo mostrado na FIG. 10, a primeira coroa de ataque 124 pode ser contínua a partir da linha de centro 128 até ao ponto de extremidade 132. Adicionalmente explicado, a primeira coroa de ataque 124 pode ser semelhante à primeira coroa de ataque 104 descrita na FIG. 9, no entanto, a primeira coroa de ataque 124 pode continuar até o primeiro ponto de extremidade 132 sem uma transição definida. O perfil de ataque 120 pode ser semelhante entre a linha de centro 128 e um segundo ponto de extremidade 134. Em tal configuração, embora somente uma extremidade possa ser engrenada com uma engrenagem de pinhão correspondente, ter uma coroa de ataque similar em ambas as extremidades da engrenagem de pinhão pode ajudar com a montagem, pois a engrenagem pode ser instalada na carcaça do diferencial 20 com qualquer extremidade primeiro. É apreciado, entretanto, que embora o perfil de ataque 120 seja mostrado tendo ambas as extremidades do pinhão coroadas (tal como para assistir com a montagem), a engrenagem de pinhão 14 pode ser construída como tendo somente uma extremidade com uma coroa de ataque.
[0033] Com referência agora às FIGS. 11 e 12, serão descritas características adicionais da presente divulgação. A FIG. 11 mostra características do perfil de ataque 80 (FIG. 8), do perfil de ataque 100 (FIG. 9) e do perfil de ataque 120 (FIG. 10) juntos. Uma magnitude de queda M é identificada entre a primeira coroa de ataque 124 e a segunda coroa de ataque 106. Em um exemplo, a magnitude de queda M pode ser maior que uma distância 150 entre uma linha de fundação 152 e uma linha de centro 108, 128. Em um exemplo, a magnitude de queda M pode ser um múltiplo de 1,5 maior que uma distância 150. Outras configurações são contempladas. Uma distância de queda L é identificada entre os pontos de transição 90, 110 e os primeiros pontos de extremidade 92, 112. A distância de queda L pode ser determinada com base numa dada aplicação. A FIG. 12 ilustra uma faixa de tolerância de coroamento exemplar 170 tendo uma tolerância superior 172 e uma tolerância inferior 174. A faixa de tolerância de coroamento 170 identifica uma área que o perfil de ataque pode ocupar, embora ainda fornecendo os níveis de NVH reduzidos num dado trem de engrenagem.
[0034] A FIG. 13 ilustra uma distribuição de intensidade de carga 200 para uma engrenagem de pinhão disposta num diferencial de eixo paralelo de acordo com a técnica anterior. Notavelmente, uma largura de face ativa mostra elevadas intensidades de carga 202 e 204 em áreas engrenadas consistente com uma área de interface engrenada 50 (Fig. 5 e 6). As elevadas intensidades de carga 202 e 204 produzem NVH desfavorável. A FIG. 14 ilustra uma distribuição de intensidade de carga 210 para uma engrenagem de pinhão tendo uma coroa de ataque de acordo com um dos exemplos da presente divulgação e disposta em um diferencial de eixo paralelo. Notavelmente, uma largura de face ativa mostra intensidades de carga reduzidas 212 e 214 em áreas engrenadas consistente com uma área de interface engrenada 50. As intensidades de carga reduzidas 212 e 214 fornecem características de NVH melhoradas. As intensidades de carga reduzidas evitam microssoldas e quebra subsequente dessas microssoldas causando trepidação de NVH. As microssoldas podem ocorrer em exemplos da técnica anterior entre os dentes de pinhão 40 e o alojamento 20.
[0035] De acordo com outros exemplos da presente divulgação, um revestimento de depósito de vapor químico pode ser adicionalmente ou alternativamente aplicado às engrenagens de pinhão 14 que pode ser demonstrado fornecer qualidades de NVH melhoradas. Um tal produto é um revestimento de depósito de vapor químico comercializado por Balzers de Liechtenstein. Um exemplo é o revestimento BALINIT ® C Star comercializado por Oerlikon Balzers. O revestimento de depósito de vapor químico pode reduzir o atrito e/ou a pressão entre as engrenagens de pinhão 14 e o alojamento. A este respeito, o revestimento pode reduzir a propensão das microssoldas se formarem entre as engrenagens de pinhão 14 e o alojamento 20 e a ação de prender- deslizar resultante que de outra maneira causaria ruído. Em exemplos da técnica anterior, alta pressão, falta de lubrificante suficiente e similaridade de propriedades de materiais, tal como dureza, teor de liga e acabamento de superfície são características que podem encorajar microssoldas. O revestimento de depósito de vapor químico, tal como identificado acima, separa e protege os materiais de substrato de contato entre si neste cenário de operação. A prevenção de tal microssoldagem e desgaste adesivo tem demonstrado melhorar também o desempenho de NVH do diferencial. Em outros exemplos, alívio de ponta pode ser adicionado na direção do perfil de involuta (medindo da raiz até ponta). Isto ajuda ainda a melhorar o gráfico de intensidade de carga na FIG. 14. Tal alívio de ponta pode ser produzido com cortadores de placa especialmente projetados. A descrição precedente dos muitos exemplos foi fornecida para fins de ilustração e descrição. Ela não se destina a ser exaustiva ou limitar a divulgação. Elementos ou características individuais de um aspecto particular são geralmente não limitados a esse exemplo particular, mas, quando aplicável, são intercambiáveis e podem ser usados em um exemplo selecionado, mesmo se não especificamente mostrado ou descrito. O mesmo pode também ser variado em muitas maneiras. Tais variações não devem ser consideradas como desvio da divulgação, e todas essas modificações se destinam a ser incluídas dentro do escopo da divulgação.

Claims (8)

1. Configuração de engrenagem de eixo paralelo, caracterizada pelo fato de compreender: - uma primeira engrenagem (14) tendo um primeiro dente de engrenagem que inclui uma coroa de guia (80, 100, 120) através de uma largura de face (82, 102, 122) da mesma, a coroa de guia (80, 100, 120) compreendendo: - uma primeira coroa de guia (84, 104, 124) definida de uma linha de centro (88, 108, 128) até um ponto de transição (90, 110); e - uma segunda coroa de guia (86, 106) definida do ponto de transição (90, 110) até um primeiro ponto de extremidade (92, 112, 132); e sendo que a coroa de guia inclui uma magnitude de queda (M) que é maior na segunda coroa de guia (106) do que na primeira coroa de guia (124).
2. Configuração de engrenagem de eixo paralelo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de compreender ainda uma segunda engrenagem (12) que está em relação engrenada com a primeira engrenagem (14).
3. Configuração de engrenagem de eixo paralelo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de a primeira e a segunda engrenagens (14, 12) serem engrenagens helicoidais.
4. Configuração de engrenagem de eixo paralelo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de compreender ainda: - um diferencial de eixo paralelo (10) que aloja a primeira e a segunda engrenagens (14, 12).
5. Configuração de engrenagem de eixo paralelo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a primeira engrenagem (14) incluir um revestimento de depósito de vapor químico na mesma.
6. Configuração de engrenagem de eixo paralelo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de a primeira coroa de guia ser zero.
7. Configuração de engrenagem de eixo paralelo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizada pelo fato de o primeiro dente de engrenagem da primeira engrenagem (14) incluir uma primeira coroa de guia (84, 104, 124) de dente de engrenagem através de uma primeira largura de face (82, 102, 122) da mesma, a primeira coroa de guia (84, 104, 124) de dente de engrenagem compreendendo: - uma primeira coroa de guia (84, 104, 124) definida de uma primeira linha de centro (88, 108, 128) até um primeiro ponto de transição (90, 110); e - uma segunda coroa de guia (86, 106) definida a partir do primeiro ponto de transição (90, 110) para um primeiro ponto de extremidade (92, 112, 132) sendo que a primeira coroa de guia (84, 104, 124) de dente de engrenagem inclui uma primeira magnitude de queda (M) de engrenagem que é maior na segunda coroa de guia (86, 106) do que na primeira coroa de guia (84, 104, 124); e - uma segunda engrenagem (12) tendo um segundo dente de engrenagem sendo que inclui uma segunda coroa de guia (86, 106) de dente de engrenagem através de uma segunda largura de face da mesma, a segunda coroa de guia (86, 106) de dente de engrenagem compreendendo: - uma primeira coroa de guia (84, 104, 124) definida de uma segunda linha de centro até um segundo ponto de transição; e - uma segunda coroa de guia (86, 106) definida a partir do segundo ponto de transição para um primeiro ponto de extremidade sendo que a segunda coroa de guia (86, 106) de dente de engrenagem inclui uma segunda magnitude de queda (M) de engrenagem que é maior na segunda coroa de guia (86, 106) do que na primeira coroa de guia (84, 104, 124); e sendo que a primeira e a segunda engrenagens são recebidas em um alojamento (20) numa relação de engrenada.
8. Configuração de engrenagem de eixo paralelo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de a primeira coroa de guia de pelo menos uma da primeira e da segunda coroas de guia de dente de engrenagem ser não zero.
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