BRPI0305772B1

BRPI0305772B1 - Articulação corrediça

Info

Publication number: BRPI0305772B1
Application number: BRPI0305772-0A
Authority: BR
Inventors: Werner Jacob; Martin D Jacob
Original assignee: Shaft Form Engineering Gmbh
Priority date: 2002-08-14
Filing date: 2003-07-09
Publication date: 2015-06-23
Also published as: US20060166749A1; WO2004018888A1; EP1529171B1; NO20041501L; DE10237169A1; US7530897B2; AU2003250007A1; YU30404A; EP1529171A1; BR0305772A; DE10237169B4; CN1688829A; CN100338370C

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "ARTICULAÇÃO CORREDIÇA". A presente invenção refere-se a uma articulação corrediça como é utilizada, por exemplo, em eixos articulados de automóveis ou semelhantes, com um cubo externo que envolve um espaço oco e que na sua face interna possui pistas de esferas que se estendem paralelamente ao eixo da articulação corrediça, um cubo abrigado no espaço oco que possui na sua face externa pistas de esferas que se estendem paralelamente ao eixo da articulação corrediça que ficam opostas às pistas de esferas do cubo externo e juntos com estes, aos pares, recebem respectivamente uma esfera e com uma gaiola disposta entre o cubo externo e o cubo interno que guia as esferas em direção axial.

Em eixos articulados que são utilizados, por exemplo, como eixos longitudinais ou eixos laterais em automóveis para a transmissão de um momento de acionamento da caixa de câmbio para as rodas de acionamento, é comum permitir uma alteração de comprimento do eixo para fins de montagem ou para compensar movimentos axiais durante a operação. Na patente DE 199 11 111 C1 é sugerida, por exemplo, uma disposição com uma junta homocinética fixa que possui um pivô corrediço e um segmento de bucha corrediça que envolve este que são conjugados um para o outro e possuem ranhuras para abrigar esferas. Através destas esferas o pivô corrediço é ligado de modo resistente à torção com o segmento de bucha corrediça, ao passo que é possível um movimento axial do pivô corrediço relativamente ao segmento de bucha corrediça. O espaço construtivo necessário para uma disposição deste tipo, porém, é grande em virtude da separação da articulação da unidade corrediça.

Da patente DE-OS 2 114 536 é conhecido uma articulação do tipo inicialmente mencionado que como junta homocinética possibilita a compensação de ângulos de flexão de duas extremidades de eixo e ao mesmo tempo possibilita como articulação corrediça possibilita uma alteração axial de distância das extremidades de eixo uma em relação à outra. A gaiola desta articulação possui uma face esférica externa que é guiada em uma face esférica interna do cubo externo, de modo que a gaiola é retida em direção axial no cubo externo. Em virtude disto, um movimento das esferas abrigadas nas pistas de esferas relativamente ao cubo externo não é possível, de modo que as esferas não podem rolar nas pistas de esferas e sim, um movimento relativo entre o cubo externo e o cubo interno somente é possível pelo deslocamento das esferas nas pistas de esferas do cubo interno. O deslocamento das esferas nas pistas de esferas cria momentos de fricção altos na articulação que produzem um aquecimento na operação e um desgaste mais rápido.

Portanto, a presente invenção tem a tarefa de fornecer uma articulação corrediça do gênero inicialmente mencionado, onde a fricção durante a operação é reduzida mas que ao mesmo tempo permite o movimento relativo necessário para a montagem do cubo interno em relação ao cubo externo.

De acordo com a presente invenção, esta tarefa é solucionada pelo fato de que o cubo interno é livremente deslocável em relação ao cubo externo em direção axial, por um primeiro trecho, rolando as esferas nas pistas de esferas entre um primeiro esbarro e um segundo esbarro, e deslocável por um segundo trecho, deslizando as esferas nas pistas de esferas. Em uma área definida que é delimitada por dois esbarros as esferas podem então rolar nas pistas de esferas para permitir um movimento axial entre o cubo interno e o cubo externo. Em virtude do rolar das esferas nas pistas de esferas ocorre apenas uma perda por fricção negligenciável se comparado com o deslocamento das esferas nas pistas de esferas. O trecho, onde es esferas podem rolar nas pistas de esferas, no caso é dimensionado de tal modo que pode absorver os deslocamentos axiais do cubo interno em relação ao cubo externo que durante a operação usualmente ocorrem. Se, por exemplo, durante a montagem, se tornar necessário um deslocamento maior do cubo interno em relação ao cubo externo, então as esferas podem ser deslocadas de modo corrediça nas pistas de esferas adicionalmente aos primeiros trechos onde as esferas rolam nas pistas de esferas por mais um trecho nas pistas de esferas. As perdas de fricção que no caso ocorrem em um único deslocamento durante a montagem não produzem, porém, ne- nhum desgaste maior ou nenhum aquecimento maior.

De preferência, a gaiola é livremente deslocável em direção axial em relação ao cubo interno e em relação ao cubo externo. Deste modo é garantido que as esferas nas pistas de esferas também não são impedidas pela gaiola de rolar e que ocorram perdas de fricção adicionais entre a gaiola e as esferas.

De acordo com uma forma de execução da presente invenção, a gaiola é guiada no cubo interno. Isto pode ser conseguido, por exemplo, pelo fato de que a gaiola é uma gaiola dobrável com nervuras de guia de gaiola que engrenam nas pistas de esferas do buço interno. Além disto, a gaiola também pode ser prevista como gaiola dobrável com nervuras de guia de gaiola que engrenam em ranhuras de centralização do cubo interno que são formadas nas nervuras entre as pistas de esferas.

Como alternativa para isto é possível que a gaiola seja guiada no cubo externo, por exemplo, com a gaiola possuindo nervuras de guia de gaiola que se projetam para fora que engrenam em ranhuras de centralização do cubo externo formadas nas ranhuras entre as pistas esféricas.

Uma produção especialmente econômica da articulação corredi-ça de acordo com a presente invenção toma-se possível quando o cubo externo é uma peça de deformação de chapa, onde as pistas de esferas são feitas sem levantamento de aparas. Deste modo também é reduzido o peso da articulação, de modo que as forças centrífugas geradas pela articulação e as vibrações geradas deste modo podem ser mantidas pequenas durante a operação.

De acordo com uma forma de execução preferida da presente invenção, o cubo interno possui um furo central com uma dentadura de encaixe. Nesta realização do cubo interno, a articulação corrediça pode ser encaixada sobre um pivô de eixo de contorno correspondente para produzir uma união de modo resistente à torção entre o pivô de eixo e o cubo interno e uma centralização da articulação corrediça. No caso, uma centralização da articulação corrediça através do cubo interno é especialmente vantajosa, uma vez que com as mesmas tolerâncias em comparação com uma centralização, por exemplo, por meio de um flange no cubo externo, ocorre um de- sequiiíbrio menor, em virtude do que são gerados durante a operação forças centrífugas menores e, portanto, vibrações menores e ruídos. O primeiro trecho, onde as esferas rolam nas pistas de esferas, de acordo com a presente invenção é delimitado por dois esbarros que podem ser formados pelas extremidades das pistas de esferas do cubo externo. Como alternativa ou adicionalmente, este primeiro trecho, onde as esferas podem rolar nas pistas de esferas, pode ser delimitado por um ou vários anéis de retenção dispostos no cubo interno servindo de esbarro.

Em seguida, a presente invenção é explicada detalhadamente com a ajuda dos exemplos de execução e fazendo referência ao desenho.

Eles mostram: Figura 1 - uma vista em corte da articulação corrediça de acordo com uma primeira forma de execução.

Figura 2 - um corte através da articulação corrediça segundo a figura 1 ao longo de linha II - II.

Figura 3 - uma vista em corte de uma articulação corrediça de acordo com uma segunda forma de execução.

Figura 4 - um corte através da articulação corrediça segundo a figura 3, ao longo da linha IV - IV.

Figura 5 - uma vista em corte de uma articulação corrediça de acordo com uma outra forma de execução.

Figura 6 - uma vista de detalhe ampliada de uma articulação corrediça segundo uma outra forma de execução.

Figura 7 - em recorte uma vista de corte através da articulação corrediça da figura 5, ao longo da linha VII - VII.

Nas figuras é mostrada uma articulação corrediça 1 com um cubo externo 2 essencialmente cilíndrico, um cubo interno 3 abrigado no espaço oco definido pelo cubo externo 2 e uma gaiola 4 que é guiado entre o cubo externo 2 e o cubo interno 3. A gaiola 4 possui nove janelas 5, uniformemente distribuídas na circunferência da gaiola 4 e contendo respectiva-mente uma esfera 6.

No cubo externo 2 são realizadas, correspondendo às janelas 5 da gaiola 4, nove pistas de esferas 7 que se estendem essencialmente pa- ralelamente ao eixo A2 da articulação corrediça 1. As pistas de esferas 7, no caso, em um lado são delimitadas por um escalão 8 do cubo externo 2 e no outro lado, por um esbarro de delimitação 9 formado por um suporte de fole de passagem 10.

Também no cubo interno 3 são realizadas nove pistas de esferas 11 que vão paralelamente ao eixo A3 do cubo interno 3 em que em uma centralização do cubo interno 3 no cubo externo 2 coincide com seu eixo A2 como eixo articulado. As esferas 6 estão dispostas nas pistas de esferas 7 e 11, mutuamente conjugadas aos pares do cubo externo 2 e do cubo interno 3, de modo que 0 cubo externo 2 é juntado com 0 cubo interno 3 de modo resistente à torção, mas axialmente deslocável. A gaiola 4, na forma de execução mostrada nas figuras 1 e 2, possui nervuras de guia de gaiola 12 que se projetam em direção radial para fora que engrenam nas respectivas ranhuras de centralização 13 do cubo externo 2. As ranhuras de centralização 13 do cubo externo 2, no caso, são realizadas nas nervuras 14 entre as pistas de esferas 7. A gaiola 4 é guiada livremente deslocável em direção axial relativamente ao cubo externo 2 e ao cubo interno 3. O cubo interno 3 da articulação corrediça 1 possui um furo central 15 que possui uma dentadura de ficha 16 para abrigar um pivô de eixo não-mostrado. Através do furo 15 com a dentadura de ficha 16, a articulação corrediça 1 também pode ser centralizada em relação ao pivô de eixo.

Ao contrário da forma de execução mostrada nas figuras 1 e 2, na articulação corrediça de acordo com as figuras 3 e 4 a gaiola 4 é guiada no cubo interno 3. Para tal a gaiola 4 é realizada como uma gaiola dobrável, isto é, a gaiola 4 possui, conforme mostra a figura 4, uma seção transversal com perfil ondulado. No caso, a gaiola 4 se apóia parcialmente em nervuras 17 na face externa do cubo interno 3 que existem entre as pistas de esferas 11 do cubo interno 3. Ao mesmo tempo, a gaiola 4 com as nervuras de guia de gaiola 18 projeta-se parcialmente para dentro das pistas de esferas 11 do cubo interno 3, de modo que a gaiola 4 é guiada no cubo interno 3 de modo resistente à torção e deslocável em direção axial.

Também na forma de execução mostrada nas figuras 5 até 7 da articulação corrediça 1 a gaiola 4 é guiada no cubo interno 3. A centralização da gaiola 4 no cubo interno 3 ocorre, no caso da gaiola 4 também realizada como gaiola dobrada por meio de nervuras de guia de gaiola 19 que engrenam em ranhuras de centralização 20 correspondentes que são formadas nas nervuras 17 entre as pistas de esferas 11 do cubo interno 3.

Conforme mostra especialmente a vista do detalhe da figura 6, o movimento das esferas 6 não é somente limitado pelos esbarros 8 e 9 no cubo externo 2 e sim, também no cubo interno 3 nas pistas de esferas 11 é colocado pelo menos um anel de retenção 21 que impede que as esferas 6 saiam em direção axial das pistas de esferas 11 do cubo interno 3. A distância dos anéis de retenção 21 entre si é maior do que a distância dos dois esbarros 8 e 9 no cubo externo 2 da articulação corrediça 1.

As esferas 6 são abrigadas de tal modo nas pistas de esferas 7 e 11 que podem rolar na sua posição central mostrada na figura 6 entre os dois esbarros 8 e 9 sob deslocamento simultâneo do cubo interno 3 relativamente ao cubo externo 2. O centro das esferas 6 pode ser movido a partir da posição mostrada na figura 6, quando as esferas 6 rolam pelo trecho h, para a esquerda ou para a direita, antes que as esferas 6 parem em um dos esbarros 8 ou 9, desenhados em linha pontilhada da figura 6. O cubo interno 3 desloca-se, no caso, em direção axial, relativamente ao cubo externo 2, pelo trecho l2 que tem o dobro do tamanho do trecho h, de modo que o trecho U, pelo qual o cubo interno 3 pode ser deslocado para o cubo externo 2 pelo rolamento das esferas 6, é o dobro do trecho l2.

Quando o cubo interno 3 for movido relativamente ao cubo externo 2 na figura 6 para a direita, a esfera 6 esbarra no lado de fora no esbarro 9 e ao mesmo tempo encosta no anel de retenção 21 esquerda da figura 6 do cubo interno 3. Um outro movimento relativo entre o cubo interno 3 e o cubo externo 2 é impedido deste modo. Na direção oposta, em um movimento do cubo interno 3 para a esquerda na figura 6, a esfera 6 primeiro encontra o esbarro 8 do cubo externo 2. A esfera 6, no caso, ainda não encosta no anel de retenção 21 direito da figura 6 do cubo interno 3. Com isto é possível deslocar 0 cubo interno 3 relativamente ao próprio cubo externo 2 mais para a esquerda na figura 6, quando a esfera 6 já encosta no esbarro 8 no cubo externo 2. Neste deslocamento posterior do cubo interno 3 relativamente ao cubo externo 2, a esfera 6, porém, não pode mais rolar nas pistas de esferas 7 ou 11, uma vez que já encosta no esbarro 8. O deslocamento posterior do cubo interno 3 em relação ao cubo externo 2 ocorre, portanto, com a esfera 6 deslizando dentro da pista de esfera 11 do cubo interno 3, até que a esfera 6 encosta no anel de retenção 21 direito na figura 6 do cubo interno 3. Este trecho adicional que o cubo interno 3 pode ser deslocado em relação ao cubo externo 2 em direção axial quando a esfera 6 já encosta em um esbarro 8 do cubo externo 2 é marcado com b na figura 6.

Durante a operação, a esfera 6 rola nas pistas de esferas 7 ou 11 em deslocamentos axiais por +/-12 da posição central mostrada na figura 6 do cubo interno 3 relativamente ao cubo externo 2, de modo que a resistência de deslocamento é minimizada. Para a montagem da articulação cor-rediça 1, porém, 0 cubo interno 3 pode ser deslocado adicionalmente em direção axial pelo trecho l3 relativamente ao cubo externo 2, sendo que a esfera 6 desliza na pista de esfera 11 do cubo interno 3. O cubo externo 2 de preferência é realizado como uma peça de chapa de deformação, isto é, as pistas de esferas 7 e eventualmente as ranhuras de centralização 13 são colocadas no cubo externo 2 sem levantamento de aparas. Também no cubo interno 3 as pistas de esferas 11 e / ou a dentadura de ficha 16 prevista no furo 15 podem ser feitas sem levantamento de aparas, por exemplo, em um processo de estampagem.

Como materiais para a gaiola 4 são apropriados, por exemplo, material sintético ou chapa de aço.

Para vedação da articulação corrediça 1, uma chapa de proteção 22 pode ser prevista no cubo externo 2. Também é possível, vedar para fora a articulação corrediça 1 no lado oposto à chapa de proteção 22 com um fole de passagem 23 que é fixado no cubo externo 2 pelo suporte de fole de passagem 10. A articulação corrediça 1 é especialmente apropriada como articulação corrediça de ângulo mínimo para pequenos ângulos de flexão entre o cubo externo 2 e o cubo interno 3. Os ângulos de flexão operacionais precisam ser escolhidos de tal modo que não ocorre nenhum bloqueio automá- tico.

LISTAGEM DE REFERÊNCIAS 1 Articulação corrediça 2 Cubo externo 3 Cubo interno 4 Gaiola 5 Janela na gaiola 4 6 Esfera 7 Pistas de esferas no cubo externo 2 8 Esbarro 9 Esbarro 10 Suporte de fole de passagem 11 Pista de esferas do cubo interno 3 12 Nervura de guia de gaiola 13 Ranhura de centralização 14 Nervura do cubo externo 2 15 Furo central do cubo interno 3 16 Dentadura de ficha 17 Nervura do cubo interno 3 18 Nervura de guia de gaiola 19 Nervura de guia de gaiola 20 Ranhura de centralização do cubo interno 3 21 Anel de retenção 22 Chapa de proteção 23 Fole de passagem A2 Eixo do cubo externo 2 A3 Eixo do cubo interno 3 h Trecho de deslocamento do centro da esfera 6 12 Trecho de deslocamento do cubo interno 3 para o cubo externo 2 (= 2 vezes l-i) 13 Outro trecho para 0 deslocamento do cubo interno 3 relativamente ao cubo externo 2 U Trecho de deslocamento total do cubo externo 2 relativamente ao cubo interno 3 com a esfera 6 rolando (2 vezes l2).

Claims

1. Articulação corrediça com um cubo externo (2) envolvendo um espaço oco e possuindo na sua face interna pistas de esferas (7) que se estendem paralelamente ao eixo (A2, A3) da articulação corrediça (1), com um cubo interno (3) disposto no espaço oco que na sua face externa possui pistas de esferas (11) que se estendem paralelamente ao eixo (A2, A3) da articulação corrediça (1), as quais estão opostas às pistas de esferas (7) do cubo externo (2) e que juntas com estas abrigam aos pares respectivamente uma esfera (6), e com uma gaiola (4) disposta entre o cubo externo (2) e 0 cubo interno (3) que guia as esferas (6) em direção axial, caracterizada pelo fato de que 0 cubo interno (3) é livremente deslocável em direção axial em relação ao cubo externo (2) por um primeiro trecho (U), rolando as esferas (6) nas pistas de esferas (7, 11) entre um primeiro esbarro (8) e um segundo esbarro (9, 21) e é deslocável por um outro trecho (I3), deslizando as esferas (6) nas pistas de esferas (7, 11), em que a gaiola (4) é livremente deslocável relativamente ao cubo interno (3) e relativamente ao cubo externo (2) em direção axial.

2. Articulação corrediça de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a gaiola (4) possui nervuras de guia de gaiola (19) que engrenam em ranhuras de centralização (20) do cubo interno (3) que são formadas nas nervuras (17) entre as pistas de esferas (11).

3. Articulação corrediça de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a gaiola (4) possui nervuras de guia de gaiola (12), que engrenam em ranhuras de centralização (13) do cubo externo (2) que são formadas nas nervuras (14) entre as pistas de esferas (7).

4. Articulação corrediça de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a gaiola (4) é somente pivotável com relação ao cubo externo (2) ou ao cubo interno (3).

5. Articulação corrediça de acordo com uma das reivindicações de 2 a 4, caracterizada pelo fato de que a gaiola (4) é livremente deslocável relativamente ao cubo interno (3) e relativamente ao cubo externo (2) em direção axial.

6. Articulação corrediça de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que o cubo externo (2) é uma peça de deformação de chapa onde as pistas de esferas (7) são feitas sem levantamento de aparas.

7. Articulação corrediça de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que o cubo interno (3) possui um furo central (15) com uma dentadura de ficha (16).

8. Articulação corrediça de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que os dois esbarros (8, 9) que delimitam o primeiro trecho (U) onde as esferas (6) rolam nas pistas de esferas (7, 11) são formados pelas extremidades das pistas de esferas (7) do cubo externo (2).

9. Articulação corrediça de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que os dois esbarros que delimitam o primeiro trecho (U) onde as esferas (6) rolam nas pistas de esferas (7, 11) são formados por pelo menos um anel de retenção (21) disposto nas pistas de esferas (11) do cubo interno (3).

10. Articulação corrediça de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a gaiola (3) possui nervuras de guia de gaiola.

11. Articulação corrediça de acordo com uma das reivindicações de 2 a 4, caracterizada pelo fato de que as pistas de esfera (7, 11) são diferentes da forma das ranhuras de centralização (13, 20).

12.

Articulação corrediça de acordo com uma das reivindicações de 2 a 4, caracterizada pelo fato de que o tamanho das seções transversais das ranhuras de centralização (13, 20) é menor que 0 tamanho da seção transversal das pistas de esfera (7, 11).