BRPI0517727B1

BRPI0517727B1 - Joint unit

Info

Publication number: BRPI0517727B1
Application number: BRPI0517727-8A
Authority: BR
Inventors: Kunze Ralf; Knopp Sören; Buhl Manfred; Helms Heinfried
Original assignee: Zf Friedrichshafen Ag
Priority date: 2004-11-19
Filing date: 2005-11-16
Publication date: 2018-01-09
Also published as: NO20073137L; CN101061000A; WO2006053538A1; US7708488B2; BRPI0517727A; DE102004055961A1; EP1812252A1; ATE461061T1; US20090154988A1; EP1812252B1; KR20070084449A; CN100586748C; KR101228662B1; DE502005009253D1

Abstract

unidade de articulação. a invenção refere-se a uma unidade de articulação de uma guia de uma suspensão de roda em um veículo automotor, com uma carcaça (1) e um pino (2), que por meio de uma superfície do mancal (3) esferólde está apoiado deslizando na carcaça, sendo que a unidade de articulação apresenta um dispositivo de captura (4) para evitar a separação completa entre a carcaça (1) e o pino (2), que na operação normal sobretensiona sem contato uma parte da carcaça (1). de acordo com a invenção, o dispositivo de captura (4) apresenta, pelo menos, uma tira de captura flexível ou, pelo menos, um arco de segurança (4.1, 4.2) com um recesso (4.1.1, 4.2.1), no qual na operação normal se projeta um pino de captura (1.1,1.2) sem contato da carcaça ou, pelo menos, dois arcos de segurança (4.1 e 4.2).

Description

(54) Título: UNIDADE DE ARTICULAÇÃO (51) lnt.CI.: B60G 7/00; F16C 11/06 (30) Prioridade Unionista: 19/11/2004 DE 10 2004 055 961.9 (73) Titular(es): ZF FRIEDRICHSHAFEN AG (72) Inventor(es): RALF KUNZE; SÕREN KNOPP; MANFRED BUHL; HEINFRIED HELMS

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para UNIDADE DE ARTICULAÇÃO.

Descrição

A invenção refere-se a uma unidade de articulação de acordo com o preâmbulo da reivindicação de patente número 1.

De acordo com a exigência e a função, as suspensões de rodas em veículos automotores apresentam diversos mancais e articulações. Deste modo, por exemplo, as articulações esféricas são apropriadas para possibilitar um movimento relativo entre dois componentes em vários graus de liberdade. Também são conhecidas unidades de articulação que apresentam camadas de elastômero para o amortecimento de vibrações introduzidas através da roda. Por conseguinte, por meio de unidades de articulação conhecidas, as propriedades do veículo automotor podem ser influenciadas e, neste caso, em particular, as propriedades da suspensão da roda, não somente com relação à guia da roda em geral, mas também com respeito a um aumento de conforto.

No caso de unidades de articulação em componentes de um mecanismo de movimentação trata-se de componentes de segurança altamente solicitados que são em geral projetados de acordo com o Safe-LifePrinzip/ Princípio de Salvaguarda da Vida, portanto, com maior segurança de operação segura para toda a vida útil de um veículo automotor. Apesar disto, podem ser imaginadas ocorrências puramente teóricas ou contextos casuais desfavoráveis, nos quais pode ocorrer uma falha total de unidades de articulação deste tipo. Isto seria possível, por exemplo, em conseqüência de um desgaste do casquilho do mancai ocorrido ou através de formação de corrosão no pino esférico, pois, após a falha do sistema de vedação, poderíam entrar sujeiras ou água no interior da articulação. A conseqüência podería ser que, uma unidade de articulação danificada deste tipo é completamente separada, isto é, a união entre a carcaça e o pino iria se soltar.

Unidades de articulação conhecidas são constituídas de uma carcaça e de um pino, sendo que, o pino apoiado na carcaça por meio de uma superfície do mancai esferoidal pode executar um movimento de desli zamento dentro da carcaça. A superfície do mancai esferoidal, que pode ser um componente do pino, ou pode ser ligada com este no sentido de uma montagem, representa uma forma da geometria do mancai tradicional no estado da técnica. Assim, por exemplo, da Patente DE OS 23 50 087 ou da Patente EP 1 036 280 A1 tem origem uma unidade de articulação deste tipo. Uma vez que, no caso das unidades de articulação conhecidas, os componentes estão ligados entre si, móveis um em relação ao outro, a consideração do desgaste que ocorre entre os componentes relativamente móveis representa uma característica da qualidade essencial. Em conseqüência disso, são feitos consideráveis esforços para manter o desgaste o menor possível ao longo de toda a vida útil da unidade de articulação, ou para eliminá-lo totalmente. Por este motivo, as unidades de articulação conhecidas são vedadas de modo dispendioso, a fim de evitar a penetração de água ou de sujeiras nos componentes internos da articulação. As soluções disponíveis estão amadurecidas e garantem, pelo menos, uma segurança de funcionamento das unidades de articulação bem além da vida útil do veículo automotor, de tal modo que, pode ser excluída uma falha da unidade de articulação.

Todavia, por exemplo, durante trabalhos de reparo e manutenção necessários na suspensão da roda de um veículo automotor poderá ocorrer que, por engano e de modo despercebido, sejam danificadas partes da unidade de articulação. Se este caso realmente ocorrer, então a penetração de água e/ou de sujeiras já mencionadas, no interior da unidade de articulação não poderia mais ser excluída com segurança. Contudo, isto teria como conseqüência um forte desgaste precoce dos componentes da unidade de articulação. No caso extremo poderia ser imaginada até a separação completa entre a carcaça e o pino. Contudo, por motivos de segurança, um caso deste tipo precisa ser excluído. Até o momento não são conhecidas soluções do estado da técnica, que impedem uma separação completa entre a carcaça e o pino, de tal modo que, um veículo desgastado deste tipo ainda poderia ser levado à oficina mais próxima, por exemplo, com uma função de operação de emergência.

À invenção cabe a tarefa de aperfeiçoar uma unidade de articulação deste tipo, de tal modo que, mesmo no caso de uma ocorrência de separação completa entre a carcaça e o pino, além disso, seja garantida uma função de operação de emergência da unidade de articulação.

Esta colocação da tarefa é solucionada com as características da reivindicação de patente 1. Outras execuções da invenção são reproduzidas nas reivindicações subordinadas em seguida.

De acordo com a invenção, para evitar a separação completa entre a carcaça e o pino é sugerido que, a unidade de articulação seja equipada com um dispositivo de captura. O dispositivo de captura pode apresentar, pelo menos, uma tira de captura flexível ou, pelo menos, um arco de segurança com um recesso no qual, na operação normal se projeta um pino de captura sem contato da carcaça ou apresenta, pelo menos, dois arcos de segurança.

Se for empregada uma tira de captura flexível, a fim de converter a idéia da invenção, então essa tira pode sobretensionar a carcaça também através de contato de toque direto. Em conseqüência da flexibilidade assegurada da tira de captura, não ocorre um prejuízo notável das características da unidade de articulação. Contudo, é preferido empregar uma tira de captura flexível que sobretensiona sem contato a carcaça, pelo menos, uma parte, e preenche sua função propriamente dita, somente com o empenho de não soltar os componentes da articulação um do outro. Com uma tira flexível desse tipo, o dispositivo de captura pode ser conformado de maneira muito simples, e com isso, pode ser colocado à disposição com preço favorável também como construção de equipamento adicional para uma unidade de articulação de acordo com a invenção.

Além disso, uma execução da invenção também pode ser vista no fato de equipar a carcaça com, pelo menos, um pino de captura que, na operação normal se projeta sem contato em um recesso para isso disponível no arco de segurança coordenado. O emparelhamento de componentes sem contato entre o pino de captura e o arco de segurança, por isso, é necessário, uma vez que, na operação normal a unidade de articulação preci4 sa poder executar sua função sem prejuízo da suspensão da roda do veículo automotor.

Uma forma de execução mecânica bem simples de um dispositivo de captura pode consistir no fato de que o dispositivo de captura apresenta, pelo menos, dois arcos de segurança. Esses arcos de segurança sobretensionam a carcaça da unidade de articulação, pelo menos, parcialmente, de tal modo que no caso de uma separação condicionada pelo desgaste entre a carcaça e o pino, o dispositivo de captura está na situação de fixar os componentes que se soltam um do outro, em uma posição de operação de emergência.

A fim de assegurar que, a função de uma unidade de articulação de acordo com a invenção descrita aqui, que se encontra no veículo automotor, permanece garantida de forma irrestrita, o dispositivo de captura na operação normal deveria sobretensionar sem contato, pelo menos, uma parte da carcaça. Com isso não ocorre, de preferência, nenhum contato ou apenas um contato insignificante entre o dispositivo de captura de acordo com a invenção e a carcaça da unidade de articulação, de tal modo que os componentes móveis entre si da suspensão da roda não são afetados em sua liberdade de movimento. Como operação normal, nesse caso, é entendida a forma de funcionamento sem falha da unidade de articulação correspondente à sua finalidade de emprego.

Com isso, no total pode ser colocado à disposição um sistema de segurança redundante para uma unidade de articulação de uma guia, de uma suspensão da roda em um veículo automotor. O sistema, por isso, é redundante, uma vez que sob circunstâncias e condições de emprego normais de um veículo automotor, a segurança de uma unidade de articulação é projetada tão alta que, uma falha completa está excluída.

De acordo com a invenção é colocado à disposição um sistema de segurança muito simples, de preferência, mecânico que, além disso, permite o emprego de unidades de articulação conhecidas, uma vez que esse sistema não afeta essas unidades quanto ao seu funcionamento. Por conseguinte, também é possível uma reequipagem adicional das unidades

de articulação conhecidas com o dispositivo de captura, de tal modo que, com isso, é possível um aumento adicional da segurança de veículos automotores.

Um aperfeiçoamento da invenção deve ser visto no fato de que os arcos de segurança sobretensionam a carcaça em forma de garra e, na operação normal sem contato. Esta variante traz consideráveis vantagens de peso.

Além disso, tem-se comprovado como vantajoso, quando o dispositivo de captura está fixado diretamente em um flange de conexão da unidade de articulação, ou está moldado neste flange de articulação, isto é, é executado em peça única com esse flange. Neste caso, sem dispêndios adicionais consideráveis, uma unidade de articulação bastante conhecida em si pode ser equipada posteriormente com um dispositivo de captura de acordo com a invenção. Isto é, então, particularmente possível, quando o dispositivo de captura é montado no flange de conexão. Caso contrário, seria necessário trocar o flange de conexão completo.

Além disso, é particularmente vantajoso se, a tira de captura for componente de um fole de vedação disposto entre a carcaça e o pino, que protege os componentes de articulação internos contra sujeiras. Com isto, de maneira simples, a tira de captura pode ser um componente integral do fole de vedação ou ser ligado posteriormente com ele. Para, no caso de uma de execução deste tipo da tira de captura como componente ou adicionalmente ao fole de vedação, garantir a função do dispositivo de captura, deveria ser dada especial atenção à fixação das áreas das bordas do fole do vedação na carcaça ou no pino, uma vez que o cumprimento da função de acordo com a invenção depende, em essência, destas áreas de fixação.

De um modo em si conhecido, o pino de uma unidade de articulação de acordo com a invenção pode estar fixado no flange de conexão, ou pode ser executado em peça única com esse flange, sendo que, além disso, a superfície do mancai esferóide pode ser um componente de uma esfera de articulação montada no pino ou executada nesse pino.

Do mesmo modo existe a possibilidade de, para a solução de

I acordo com a invenção, empregar uma esfera de articulação que é recebida em um casquilho do mancai colocado na carcaça. De modo correspondente deve ser visto um caso de emprego particular da unidade de articulação de acordo com invenção descrita aqui, pelo fato de que essa unidade forma a articulação central de uma guia triangular de uma suspensão graduada de veículo automotor, em particular, de um veículo automotor utilitário, e, por conseguinte, a carcaça está ligada com braços de guia da guia triangular.

A seguir serão descritas em detalhes formas de execução de uma unidade de articulação de acordo com a invenção por meio de figuras.

São mostrados:

figura 1 um corte parcial esquemático simplificado através de uma unidade de articulação de acordo com a invenção, em uma primeira variante de execução no exemplo de uma articulação central de guia triangular de um veículo automotor utilitário, figura 2 uma representação em perspectiva de uma articulação central de guia triangular de acordo com a figura 1, figura 3 uma segunda execução de uma unidade de articulação de acordo com a invenção no exemplo de uma articulação central para uma guia triangular de um veículo automotor utilitário, figura 4 uma terceira execução de uma unidade de articulação de acordo com a invenção, do mesmo modo, representada por meio de uma articulação central de uma guia triangular de um veículo automotor utilitário e figura 5 uma quarta forma de execução de uma unidade de articulação de acordo com a invenção com um dispositivo de captura, novamente no exemplo de uma articulação central de uma guia triangular de um veículo automotor utilitário.

No exemplo de execução, representado na figura 1, de uma unidade de articulação de acordo com a invenção, que está mostrada parcialmente cortada e esquematicamente simplificada, podem ser esclarecidas as características essenciais de acordo com a invenção, sem que esta ou uma outra representação de figura signifique uma restrição ao objeto concreto mostrado. Nas figuras individuais são empregados, a seguir, números de iV referência individuais desde que eles sejam empregados para os mesmos componentes ou grupos de construção.

A unidade de articulação da figura 1 apresenta uma carcaça 1. A carcaça 1 está equipada com uma área de conexão em forma de pino, na qual somente pode ser visto um braço de guia 8 de um par de guias 7, 8 de uma guia triangular para um veículo automotor utilitário. Neste caso, a carcaça 1 é executada como execução aberta em um lado. Ela apresenta um espaço oco interno, no qual está colocado um casquilho do mancai 6. O casquilho do mancai possibilita, dentro da unidade de articulação, uma função de apoio amortecedora de vibrações e, ao mesmo tempo, que apresenta propriedades de deslizamento. Por sua vez, considerando o lado voltado para a articulação, o casquilho do mancai 6 recebe a superfície do mancai 3 esferoidal de uma esfera de articulação 3.1. A esfera de articulação 3.1 está fixada através de montagem em um pino 2 por meio de uma união por parafuso 10. Para a segurança do casquilho do mancai 6 contra uma saída axial da abertura da carcaça 1 é usado um anel de segurança 11.

No lado externo, a carcaça 1 possui um pino de captura 1.1 que é executado separado da superfície da carcaça. A parte separada do pino de captura 1.1 atravessa, sem tocar, um recesso 4.1.1 de um arco de segurança 4.1, sendo que, o arco de segurança 4.1 no exemplo de execução de uma unidade de articulação aqui mostrado representa o dispositivo de captura 4. Durante a montagem da unidade de articulação no eixo de um veículo automotor utilitário, o arco de segurança 4.1 é fixado junto com o flange de conexão 5 por meio de uma união por parafuso.

Para a vedação contra sujeiras dos componentes de articulação internos da unidade de articulação mostrada na figura 1, é usado um fole de vedação 9. Este fole apresenta duas áreas de fixação 9.1 e 9.2, por meio das quais ele é fixado vedando na carcaça 1 e no pino 2.

Durante a operação normal da unidade de articulação representada não ocorre nenhum contato entre o pino de captura 1.1 e o arco de segurança 4.1. Para isto, o recesso 4.1.1 (melhor reconhecido na figura 2), semelhante a um furo oval, apresenta dimensões suficientes no arco de se8 gurança 4.1. Para o caso da ocorrência de uma separação entre a carcaça 1 e o pino 2, isto iria levar a um movimento axial da carcaça 1 na direção do eixo central do mancai, de tal modo que, o pino de captura 1.1 iria se deslocar na direção da área em forma de arco superior do arco de segurança 4.1. De acordo com isto, esta mobilidade da carcaça na direção axial em relação ao pino 2 seria possível até que o pino de captura 11 tenha preenchido sua função e venha a encostar no arco de segurança 4.1. O motorista do veiculo iria inevitavelmente perceber uma interferência deste tipo na suspensão da roda, de tal modo que o veículo pode ser levado a uma oficina com a função de operação de emergência proporcionando através disto a troca dos componentes necessários.

Na figura 2 é mostrada, na vista em perspectiva, a unidade de articulação representada na figura 1. Os braços de guia 7 e 8 representados parcialmente são componentes de uma guia triangular para veículos automotores utilitários. Além disso, o pino de captura 1.1 moldado na carcaça 1 pode ser reconhecido no lado situado oposto aos braços de guia 7 e 8. Este pino de captura 1.1 atravessa o recesso 4.1.1 do dispositivo de captura 4 que é executado, no presente caso, como arco de segurança 4.1. O arco de segurança 4.1 é fixado, da maneira já mencionada, junto com o flange de conexão 5 sobre o corpo do eixo, do eixo traseiro de um veículo automotor utilitário.

Além disso, na figura 2 pode ser reconhecido o lado externo do fole de vedação 9 disposto entre a carcaça 1 e o pino 2, que protege o interior dos componentes de articulação contra a penetração de sujeiras. O fole de vedação 9 é mantido vedando, por meio de suas áreas de fixação 9.1 e 9.2, nas partes da unidade de articulação 1 mencionadas anteriormente.

A figura 3 mostra, em contraste com as formas de execução descritas anteriormente, uma variante de uma unidade de articulação 1 com dois dispositivos de captura situados opostos fixados no flange de conexão 5, que no presente caso são constituídos de um arco de segurança 4.1 ou

4.2 cada. O arco de segurança 4.1 dispõe de um recesso 4.1.1 semelhante a um furo oval, enquanto que no arco de segurança 4.2 está previsto um recesso 4.2.1 deste tipo. Estes recessos 4.1.1 e 4.2.1 são atravessados, respectivamente, por um pino de captura 1.1 e 1.2. Neste caso, o pino de captura 1.1 ou 1.2 fixado na carcaça 1 pode ser movido livremente dentro dos recessos mencionados, sem que ocorra um contato de toque entre o pino de captura e o arco de segurança 4.1 ou 4.2 durante o tempo em que é garantida uma operação normal, isto é, é assegurado o modo de funcionamento seguro da unidade de articulação representada. Do mesmo modo que no caso da variante de execução descrita anteriormente, a articulação central mostrada na figura 3 possui um fole de vedação 9 com sua área de fixação 9.1 e 9.2. Nesta variante, os arcos de segurança 9.1 e 9.2 também são fixados junto com o flange de conexão 5.

Uma outra forma de execução de uma unidade de articulação 1 de acordo com a invenção é mostrada na figura 4. Em contraste com as variantes de uma unidade de articulação descritas anteriormente, aqui os arcos de segurança 4.1 e 4.2 são executados em forma de arco, e sobretensionam o correspondente pino de captura 1.1 e 1.2 como parte da carcaça 1 em um plano extenso. Aproximadamente no centro os arcos de segurança

4.1 e 4.2 dispõem de uma geometria que possibilita ao pino de captura 1.1 ou 1.2, durante a separação entre a carcaça 1 e o pino 2, entrar em contato com o arco de segurança 4.1 ou 4.2 em uma posição definida e, com isto, garantir a função de operação de emergência da unidade de articulação de acordo com a invenção. A fixação dos arcos de segurança 4.1 e 4.2 ocorre como já foi descrito anteriormente - através da fixação do flange de conexão 5 sobre o eixo do veículo automotor utilitário.

A vista em perspectiva de uma unidade de articulação que pode ser deduzida da figura 5 também garante, de modo simples, uma função de operação de emergência para o caso em que a carcaça 1 se separar do pino 2. Neste caso, não foi previsto nenhum pino de captura na carcaça. Pelo contrário, o dispositivo de captura 4 é constituído de dois arcos de segurança 4.1 e 4.2, respectivamente situados opostos um ao outro, que sobretensionam, sem tocar, uma parte da superfície da carcaça 1 até que a unidade de articulação preencha sua função. As seções extremas dos arcos de segurança 4.1 e 4.2 apresentam, considerando a direção axial do eixo central tf.

do mancai, uma distância em relação à superfície da carcaça 1. No caso da ocorrência de uma separação entre a carcaça 1 e o pino 2, ocorre um contato de toque entre a superfície da carcaça 1 e as áreas extremas executadas em forma de garra dos arcos de segurança 4.1 e 4.2. Para evitar um deslizamento destas áreas extremas executadas em forma de garra, na execução mostrada é feita, respectivamente, uma elevação 12, 13 coordenada, em forma de rebordo na superfície da carcaça 1. Esta elevação 12 ou 13 em forma de rebordo não é forçosamente necessária, contudo foi considerada conveniente na execução representada.

Lista dos números de referência carcaça

1.1 pino de captura

1.2 pino de captura pino superfície do mancai

3.1 esfera de articulação dispositivo de captura

4.1 arco de segurança

4.1.1 recesso

4.2 arco de segurança

4.2.1 recesso flange de conexão casquilho do mancai braço de guia braço de guia fole de vedação

9.1 área de fixação

9.2 área de fixação união por parafuso anel de segurança elevação elevação

0⁷

Claims

REIVINDICAÇÕES

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FIG 1

1. Unidade de articulação de uma guia de uma suspensão de roda em um veículo automotor, com uma carcaça (1) e um pino (2), que por meio de uma superfície do mancai (3) esferóide está apoiado deslizando na carcaça, sendo que a unidade de articulação apresenta um dispositivo de captura (4) para evitar a separação completa entre a carcaça (1) e o pino (2), que na operação normal sobretensiona sem contato uma parte da carcaça (1), caracterizada pelo fato de que o dispositivo de captura (4) apresenta, pelo menos, uma tira de captura flexível ou, pelo menos, um arco de segurança (4.1, 4.2) com um recesso (4.1.1, 4.2.1), no qual na operação normal se projeta um pino de captura (1.1, 1.2) sem contato da carcaça ou, pelo menos, dois arcos de segurança (4.1 e 4.2).

2/5 οο

FIG 2

2. Unidade de articulação de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que, os arcos de segurança (4.1 e 4.2) sobretensionam a carcaça (1) em forma de garra e, na operação normal sem contato.

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FIG 3

3. Unidade de articulação de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o dispositivo de captura (4) está fixado em um flange de conexão (5) da unidade de articulação, ou está moldado no flange de articulação (5).

4/5

FIG 4

4. Unidade de articulação de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a tira de captura é componente de um fole de vedação (9) disposto entre a carcaça (1) e o pino (2), que protege os componentes de articulação internos contra sujeiras.

5. Unidade de articulação de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que o pino (2) está fixado no flange de conexão (5) ou é executado nele, e a superfície do mancai (3) esferóide é componente de uma esfera de articulação (3.1) montada no pino (2) ou executada nesse pino.

6. Unidade de articulação de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que a esfera de articulação (3.1) é recebida em um casquilho do mancai (6) colocado na carcaça (1).

7. Unidade de articulação de acordo com uma das reivindica2 tf ções anteriores, caracterizada pelo fato de que a unidade de articulação forma a articulação central de uma guia triangular de uma suspensão de veículo automotor, em particular, de um veículo automotor utilitário, e a carcaça (1) está ligada com braços de guia (7, 8).

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FIG 5