BRPI0608094B1

BRPI0608094B1 - Dentado frontal de uma coroa de dentes, e disposição do rolamento da roda

Info

Publication number: BRPI0608094B1
Application number: BRPI0608094-4A
Authority: BR
Inventors: Roland Langer; Peter Niebling; Ernst Masur; Ralf Heiss; Benno Füller
Original assignee: Schaeffler Technologies Ag & Co. Kg (New Ag)
Priority date: 2005-03-04
Filing date: 2006-02-24
Publication date: 2020-03-31
Also published as: EP2363301B1; CN100558567C; BRPI0608094A2; EP1853436B1; DE102005009938B4; CN101132934A; EP1853436A1; KR101332449B1; WO2006092119A1; KR20070114799A; JP2008536737A; US20080175526A1; DE102005009938A1; BRPI0608094A8; EP2363301A1; US8444322B2

Abstract

endentação frontal para um cubo de roda acionável. a presente invenção refere-se a uma endentação frontal (9) de uma coroa de dentes se estendendo em direção circunferencial em torno de um eixo de rotação (la) em uma disposição de mancal de roda (1) para um cubo de roda (2) açionável, sendo que a endentação frontal (9) é prevista para um engate isento de lolga em uma contra-endentação (10) voltada para a endentação frontal (9) e sendo que os dentes (13) da endentação frontal (9) são de tal maneira executados em forma de cunha que as linhas geométricas (14, 15, 16) da endentação frontal (9) se encontram centralmente em um ponto comum no eixo de rotação (la) e os dentes (13) se estendem assim em direção radial no eixo de rotação (1a).

Description

DENTADO FRONTAL DE UMA COROA DE DENTES, E DISPOSIÇÃO DO ROLAMENTO DA RODA

DESCRIÇÃO

CAMPO DA INVENÇÃO [001] A presente invenção refere-se a um dentado frontal de uma coroa de dentes se estendendo em direção circunferencial em torno de um eixo de rotação em uma disposição do rolamento da roda para um cubo de roda acionável, em que o dentado frontal é previsto para um engate isento de folga em um dentado de acoplamento voltado para o dentado frontal e sendo que os dentes do dentado frontal são de tal maneira executados em forma de cunha que as linhas geométricas do dentado frontal se encontram centralmente em um ponto comum no eixo de rotação e os dentes se estendem assim em direção radial no eixo de rotação.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO [002] Uma dentado frontal desse tipo é detalhadamente descrita na DE 31 16 720 C1. Na dentado frontal de acoplamento correspondente de um eixo de transmissão do veículo acopla na ranhura da face. A ranhura de acoplamento é formada como uma regra em um sino ou topo de sino de uma articulação de velocidade constante.

[003] Quando da montagem do elemento de transmissão na disposição de cubo de roda, o elemento de transmissão e o cubo de roda auto centrante em relação ao outro em relação ao eixo de rotação em função da geometria dos dentados radiais. Por conseguinte, é assegurada uma elevada precisão do verdadeiro funcionamento na ligação durante a operação de condução. A montagem da parte de articulação em relação ao cubo se configura, de um lado,

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2/11 devido à auto-centragem de modo simples, mas, de outro lado, requer uma força de protensão axial muito elevada.

[004] Os flancos de todos os dentes da face da ranhura estão envolvidos com ambos os flancos de todos os dentes da ranhura de acoplamento. As ranhuras são fixadas axialmente por meio de um ou mais elementos de aparafusamento. Os torques são transmitidos para o cubo da roda através de uma conexão de transmissão de força e de forma que é produzida a partir da pressão da superfície.

[005] A união da parte de articulação com um cubo de roda é então especialmente vantajosa quando devam ser transmitidos elevados momentos do acionamento para a roda ou, sob determinadas circunstâncias, também no fluxo de momento inverso. Os pares de dentes internos e dentes externos que geralmente são usados são muitas vezes restritos em termos de espaço de instalação e, portanto, em relação à força, de modo que o dentado frontal é uma alternativa confiável e de economia de espaço de instalação para o primeiro. Um projeto rígido para a transmissão de torques elevados à roda pode então ter efeitos negativos quando, no caso de sobrecarga, uma ruptura do cubo de roda conduz, no caso mais desfavorável, à perda da roda do veículo.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO [006] Por conseguinte, o objetivo da invenção é prover um dentado frontal, por meio de um projeto no qual as desvantagens acima mencionadas sejam evitadas.

[007] Este objetivo é conseguido na medida em que os flancos dos dentes do dentado frontal estão providos para o encaixe e estão inclinados cada um com um ângulo de flanco superior a 20° e inferior a 30°. No caso de um dentado

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3/11 configurado simetricamente, o ângulo do flanco é metade do ângulo do dente. Os flancos estão inclinados ao ângulo do flanco em relação a um plano de afastamento imaginário que se afasta do eixo de rotação.

[008] Nos rolamentos da roda, os limites são colocados nas dimensões e as mudanças nas dimensões do dentado frontal por motivos de espaço de instalação. O diâmetro da circunferência primitiva (circunferência média do dentado frontal em torno do eixo de rotação) do dentado é, portanto, estipulado em limites muito estreitos como uma regra. Consequentemente, o comportamento do dentado, por exemplo, em relação às cargas dos torques de acionamento, dificilmente pode ser influenciado ou não pode ser influenciado por mudanças na circunferência primitiva do dentado. A geometria dos dentes individuais do dentado é influenciada pelo do ângulo de flanco por meio da invenção de tal forma que um número ótimo de dentes pode ser fixado em uma circunferência predefinida em relação ao conjunto e com relação às cargas dos torques. O ângulo do flanco dos flancos ativos que estão em jogo livre na ranhura de acoplamento é de preferência 22,5 graus. Como resultado deste projeto, as forças de pré-esforço durante a montagem são mantidas baixas em função dos componentes de força axial relativamente baixa no dentado. A seção transversal de cada dente individual na raiz do dente é configurada de tal forma que o dentado frontal transmite altos torques durante a operação nominal, mas cede em um momento de fratura predefinido.

[009] Há condições para um refinamento da invenção para as aberturas dos dentes do dentado frontal para ser arredondado côncavo com pelo menos um raio de raiz, pelo

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4/11 menos entre, em cada caso, dois dos flancos que estão opostos um ao outro na abertura do dente (do flanco ao flanco), e para a ponta do dente do respectivo dente ser arredondado com pelo menos um raio da ponta convexo, pelo menos, de um flanco para o outro flanco do respectivo dente. Além disso, há provisões para que o raio da ponta seja sempre maior do que o raio da raiz. Devido a isso, a ponta do dente do dentado de acoplamento não entra em contato com a base da abertura do dente do dentado frontal e a ponta do dente do dentado frontal não entra em contato com a base da abertura do dente do dentado de acoplamento. É assegurado que os flancos ativos se apoiem um contra o outro sem jogar. O dentado frontal e o dentado de acoplamento de acordo com a invenção podem ser de configuração idêntica. Se o dentado é preferencialmente introduzido sem cortar pela formação com o que são conhecidos como ferramentas de corte instantâneo, a mesma ferramenta pode ser usada para ambos os dentados.

[010] Além disso, a magnitude dos raios influencia a altura dos dentes do dentado frontal e, portanto, a resistência do dentado às cargas. Os refinamentos da invenção fornecem, portanto, um quociente da maior altura teórica do dente do respectivo dente e o raio da ponta deve ser pelo menos o número cinco e no máximo o número nove:

< Hth/R < 9.

[011] No plano simétrico ou do passo, a altura teórica do dente é o maior espaçamento axial entre a primeira aresta de corte no plano da ponta e a segunda aresta de corte no plano radicular do dente. Em cada caso, dois planos geométricos que se encostam mutuamente encontram-se

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5/11 mutuamente nas bordas cortadas, cujos planos geométricos descrevem pelo menos a parte dos flancos que está em acoplamento com o dentado de acoplamento. Consequentemente, os planos geométricos dos flancos de um dente que incluem duas vezes o ângulo do flanco entre eles no lado da ponta do dente encontram-se na primeira seção de corte. Os planos geométricos de cada caso dois flancos de dentes mutuamente adjacentes, cujos flancos ficam opostos um ao outro em cada caso um vão entre dentes, encontram-se no lado da raiz do dente na segunda aresta de corte.

[012] Ao mesmo tempo ou como alternativa, um quociente da maior altura teórica do dente do correspondente e do raio da raiz é pelo menos o número sete e, no máximo, o número onze:

< Hth/r < 11.

[013] Ao mesmo tempo ou como alternativa, o quociente da maior altura teórica do dente do correspondente dente e a largura da raiz do dente teórico é pelo menos o valor de 0,9 e, no máximo, o valor 1,3:

0,9<Hth/Bth < 1,3.

[014] A largura teórica da raiz do dente é, em cada caso, o espaçamento entre duas arestas de corte mutuamente adjacentes no lado da raiz do dente.

[015] Através da geometria acima mencionada, é proporcionado um ponto de ruptura predeterminado no dentado frontal no rolamento do cubo da roda na ligação de binário entre o eixo da articulação e a roda, cujo ponto de quebra predeterminado está disposto de partes que são relevantes para a segurança, por exemplo, de uma maneira que é distante

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6/11 do rolamento da roda. Como resultado, a seção transversal global do material do dentado frontal, cuja seção transversal geral é carregada por torques em torno do eixo de rotação, tem uma menor resistência às deformações, cuja menor resistência leva a produzir deformação do dentado de maneira direcionada no caso de torques que são produzidos por sobrecarga. Cada outra seção transversal do material do eixo da roda que é carregada pelos mesmos torques e é distante do dentado frontal tem módulos de seção mais altos. A seção transversal total é a soma de todas as seções transversais individuais dos dentes, raízes dos dentes e/ou secções transversais no material do cubo da roda nas transições para os dentes, que as secções transversais individuais são carregadas proporcionalmente por torques ao mesmo Tempo com a ação do respectivo torque total. Portanto, no caso de sobrecarga, no pior caso, a movimentação para o cubo da roda é interrompido pela destruição do acoplamento do dente, mas o rolamento da roda permanece intacto.

[016] Como alternativa, o par que compreende os dentes frontais é projetado como um acoplamento de catraca de segurança. O cubo da roda e o elemento de transmissão são apertados axialmente com a pretensão um contra o outro por meio de pelo menos um parafuso roscado. No geral ou em cada seção arbitrária/seção transversal de seu material, mas em todos os casos no ponto mais fracos de pelo menos uma seção transversal arbitrária, o parafuso roscado tem uma menor resistência à deformação como resultado de carregamentos de torques do que qualquer seção arbitrária de a unidade de rolamento de roda que é carregada pelos torques ou por forças que resultam dos torques. Esta medida é atuante, em

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7/11 particular, nesses casos, em que o dentado frontal ou o par é de configuração tão rígida em função do grande diâmetro da circunferência de passo que não é adequado como ponto de ruptura predeterminado.

[017] Um parafuso central ou uma pluralidade de parafusos que estão dispostos em torno do eixo de rotação têm uma secção transversal global que é concebida de acordo com a magnitude do momento de fratura requerido. No caso de sobrecargas, os torques que atuam sobre a ranhura são convertidos no dentado em forças axiais devido à geometria do flanco de acordo com a invenção, que as forças axiais expandem o parafuso axialmente de tal forma que os flancos dos dentes se elevem em um outro e, finalmente, se separar um do outro, com o resultado de que a conexão rotacional é cancelada. O parafuso roscado pode ser deformado axialmente, pelo menos elasticamente, mas também de forma plástica, de modo que tenha uma menor resistência ao plástico e a deformação elástica, pelo menos na direção axial, do que uma seção transversal global do dentado que é carregada em ao mesmo tempo pelo pré-esforço axial e os torques. A resistência é uma força axial na conexão de parafuso que é menor ou igual a uma força de liberação axial, na qual as ranhuras que se encaixam entre si começam a ser liberadas umas das outras contra a força de pré-esforço.

[018] Também é concebível realizar uma combinação do ponto de ruptura predeterminado no dentado frontal e um parafuso de elemento de expansão no dentado frontal.

[019] Nesta invenção, a resistência deve ser entendida como a capacidade de uma seção plana do material

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8/11 para resistir a cargas de flexão (módulo de seção, torção, tensão e compressão). As cargas são, em primeiro lugar, introduzidas como um momento sobre o eixo de rotação e são então convertidas no dentado em componentes de força axial e tangencial.

DESCRIÇÃO DAS FIGURAS [020] A figura 1 mostra uma disposição do rolamento da roda (1) com um cubo de roda (2), duas fileiras de corpos de rolamento (3) e um flange de veículo (4). O cubo de roda (2) tem um flange (5) para fixar uma roda de veículo (não mostrada) e é montada através dos corpos de rolamento (3) de tal modo que pode rodar em torno do eixo de rotação 1a em relação ao flange (4)do veículo que é fixada ao veículo. Um anel interno (6) está assentado no cubo da roda (2) , em que o anel interno (6) passa uma fila dos corpos de rolamento (3). O anel interno (6) é mantido axialmente no cubo da roda (2) por meio de um rebordo (7). O rebordo (7) é configurado integralmente com uma seção rebaixada 8 do cubo de roda (2) e é dobrado sobre o exterior radialmente para o exterior.

[021] No lado do rebordo (7) voltado em direção axial, em um exemplo de execução, uma dentado frontal (9) de acordo com a invenção está introduzido sem aparas mediante deformação, como prensagem a frio, estampagem ou laminação. O dentado frontal é emparelhado com um dentado de acoplamento (10) correspondente em um elemento de transmissão (11) não representado em detalhe. As dentações (9) e (10) apresentam entre si o mesmo número de dentes (13), estão axialmente voltadas uma para a outra, engatam mutuamente sem folga e estão sujeitas mutuamente e axialmente entre si por meio de

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9/11 um parafuso roscado (12).

[022] As formas de realização exemplificativas dos dentes (9 e 10) são mostradas na forma simplificada nas FIGS. 2, 2a e 3. A FIG. 2 mostra o dentado (9, 10) em perspectiva e também mostra aqui como o dente individual (13) de configuração em forma de cunha é desenhadas a ponta, a raiz e lado do flanco por linhas geométricas orientadas radialmente (14, 15, 16) que se encontram no ponto de interseção P.

[023] Como pode ser visto, em articular, da FIG. 2a, o flanco (18, 19) do dente (13) é caracterizado por um plano que é inclinado pelo ângulo do flanco α em relação ao plano imaginário E. O plano E se estende na direção com um espaçamento decrescente A de dois espaços dentários adjacentes (17) no lado circunferencial. O plano E se estende na direção radial a partir do flanco (20) e na raiz do dente um espaçamento decrescente A/2 de dois vãos entre dentes adjacentes (17) no lado circunferencial. O espaçamento tornase menor à medida que se aproximam do eixo central de rotação (1a) . O plano E encontra os planos Z1 que descrevem a inclinação dos dois flancos (18 e 19) em P. A aresta (15) converge em direção ao ponto P, a partir da maior altura do dente H no lado de fora. Consequentemente, a altura do dente H diminui a partir da extremidade externa com uma distância radial decrescente do eixo de rotação 1a.

[024]	A FIG.	3	mostra	a	secção transversal
através dos dentes	(13)	do	dentado	no	local com a maior
altura do dente H	. O vão	dos	dentes	17	da ranhura da face

é preenchido quase completamente pelos dentes da ranhura de acoplamento (10) e as aberturas da ranhura de acoplamento

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10/11 (10) são preenchidas quase completamente pelos dentes (13) da ranhura da face (9) Um espaço axial permanece entre o topo do dente (22) e o topo (23) do vão entre os dentes. Os planos Z1 que são comuns a um dos respectivos dentes (13) se cruzam uns dos outros no lado da ponta de corte no cume (20) e são cada um inclinados por α em relação ao plano E. As cristas cortadas (20) estão dispostas com um passo T idêntico um em relação ao outro. Os planos Z1 se cruzam um ao outro na crista de corte (21) no lado da raiz. As cristas de corte (20 ou 21) ficam nos planos K e F. A altura da ponta teórica Hth entre o plano de ponta radial K e o plano de raiz radial F é dependente do ângulo α no caso de uma circunferência U constante no dentado (9).A altura H que é perpendicular na figura e é axial na ranhura da face (9) é dependente do raio da ponta do raio r e do raio da raiz R no caso de uma altura inalterada Hth. R (raio da raiz) é maior que r (raio do topo) (R> r) . O acoplamento do par dos dentados (9 e 10) é, portanto, assegurado, uma vez que um espaçamento entre o topo do dente (22) e o centro (23) da abertura do dente (17) permanece sempre nos vãos entre os dentes (17) .Torques Md sobre o eixo de rotação 1a causam componentes de força Fr, Fa e Fu no dente. Fa é sobreposta por uma outra componente de força axial que é causada pelo pretensão nos dentes que são pretensão uma contra a outra por meio do parafuso roscado 12.

Lista de Referências disposição do rolamento da roda

1a eixo de rotação cubo de roda corpo de rolamento

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11/11 flange de veículo flange anel interno rebordo seção dentado frontal dentado de acoplamento elemento de transmissão parafuso roscado dente linha geométrica linha geométrica linha geométrica vão entre dentes flanco de dente flanco de dente aresta de corte aresta de corte ponta do dente centro

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. DENTADO FRONTAL (9) DE UMA COROA DE DENTES, se estendendo em direção circunferencial em torno de um eixo de rotação (1a) em uma disposição do rolamento da roda (1) para um cubo de roda (2) acionável, sendo que o dentado frontal (9) é previsto para um engate isento de folga em um dentado de acoplamento (10) voltado para o dentado frontal (9) e sendo que os dentes (13) do dentado frontal (9) são de tal maneira configurados em forma de cunha que as linhas geométricas (14, 15, 16) do dentado frontal (9) se encontram centralmente em um ponto comum no eixo de rotação (1a) e os dentes (13) se estendem assim em direção radial no eixo de rotação (1a), caracterizado pelos flancos (18, 19) dos dentes (13) do dentado frontal (9) estarem providos para o encaixe e estarem inclinados respectivamente com um ângulo de flanco (α) superior a 20° e inferior a 30° em relação a um plano de afastamento imaginário que se afasta do eixo de rotação e divide simetricamente cada um dos dentes (13).
2. DENTADO FRONTAL, de acordo com a reivindicação

1, caracterizado pelos vãos entre dentes (17) do dentado frontal (9) serem arredondados côncavos com pelo menos um raio da raiz, pelo menos entre, em cada caso, dois dos flancos (18, 19) que estão opostos um ao outro no vão entre dentes (17).
3. DENTADO FRONTAL, de acordo com a reivindicação

2, caracterizado pela ponta do dente (22) de cada um dos dentes (13) ser arredondada com pelo menos um raio da ponta convexo, pelo menos de um flanco (17) para outro flanco (17) de cada um dos dentes (13), sendo que o raio da ponta é maior do que o raio da raiz.
4. DENTADO FRONTAL, de acordo com a reivindicação

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1, caracterizado por um quociente da maior altura teórica do respectivo dente (13) e do raio da ponta ser pelo menos o número cinco e no máximo o número nove, sendo que a altura teórica do dente no plano de passo é o maior espaçamento axial entre a primeira aresta de corte (20) e a segunda aresta de corte (21) , e sendo que nas arestas de corte (20, 21) se interceptam respectivamente dois planos geométricos opostos um ao outro, e sendo que cada um dos planos limita geometricamente um dos flancos (18,19), sendo que na primeira aresta de corte (20) se interceptam os planos geométricos dos flancos (18, 19) de um dente (13) no lado da ponta do dente (22), e na segunda aresta de corte (21) se interceptam os planos geométricos de respectivamente dois flancos (18, 19) opostos um ao outro em respectivamente um vão entre dentes (17) de dentes (13) que encontram-se no lado da raiz do.
5. DENTADO FRONTAL, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por um quociente da maior altura teórica do dente do respectivo dente (13) e do raio da raiz ser pelo menos o número sete e no máximo o número onze, sendo que a altura teórica do dente no plano de passo é o maior espaçamento axial entre a primeira aresta de corte (20) e a segunda aresta de corte (21) , e sendo que nas arestas de corte (20, 21) se interceptam respectivamente dois planos geométricos opostos um ao outro, e sendo que cada um dos planos limita geometricamente um dos flancos (18,19), sendo que na primeira aresta de corte (20) se interceptam os planos geométricos dos flancos (18, 19) de um dente (13) no lado de topo do dente (22) e na segunda aresta de corte (21) se interceptam os planos geométricos de respectivamente dois flancos (18, 19) opostos um ao outro em cada caso um vão entre dentes (17) de dentes (13) que

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3/4 encontram-se no lado da raiz do dente.
6. DENTADO FRONTAL, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por um quociente da maior altura teórica do dente do respectivo dente (13) e da largura teórica da raiz do dente corresponder pelo menos ao valor de 0,9 e no máximo ao valor 1,3, sendo que a altura teórica do dente é no plano de afastamento o maior espaçamento axial entre uma primeira aresta de corte (20) e uma segunda aresta de corte (21), e sendo que nas arestas de corte (20, 21) se interceptam respectivamente dois planos geométricos opostos um ao outro, e sendo que cada um dos planos limita geometricamente um dos flancos (18, 19), sendo que na primeira aresta de corte (20, 21) se interceptam os planos geométricos dos flancos (18, 19) de um dente (13) no lado da ponta de dente (22) e na segunda aresta de corte (21) se interceptam os planos geométricos de respectivamente dois flancos (18, 19) mutuamente opostos um ao outro um vão entre dentes (17) de dentes (13) ao lado da raiz do dente, e sendo que a largura teórica da raiz do dente é em cada caso o espaçamento entre duas das segundas arestas de seção (21) adjacentes.
7. DENTADO FRONTAL, de acordo com a reivindicação

1, caracterizado por uma seção transversal total do material do dentado frontal (9), carregada por torques em torno do eixo de rotação (1a), ter uma menor resistência às deformações do que qualquer outra seção transversal do material do cubo de roda (2) carregada pelos mesmos torques, sendo que a seção transversal total é a soma de todas as seções transversais individuais, proporcionalmente carregadas por torques, do material do dentado frontal (9) executada em uma só peça com o cubo de roda (2).

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8. DISPOSIÇÃO DO ROLAMENTO DA RODA (1), com um dentado frontal (9), conforme definido na reivindicação 1, em que o dentado de acoplamento (10) é formado em um elemento de transmissão fixado axialmente com o cubo de roda (2) , sendo que o cubo de roda (2) e o elemento de transmissão estão mutuamente fixados axialmente com protensão por meio de ao menos um parafuso roscado (12), caracterizada por ao menos uma seção de dilatação qualquer do parafuso roscado (12) axialmente fixado apresentar menor resistência à deformação por torques sobre o dentado frontal (9) do que qualquer seção transversal do material do cubo de roda (2) carregada pelos mesmos torques.
9. DISPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo dentado frontal (9) ser executado em um rebordo (7) do cubo da roda (2) no qual um anel interno (6) está assentado, em que o anel interno (6) passa uma fila dos corpos de rolamento (3), mantido axialmente no cubo da roda (2), sendo que o rebordo (7) é configurado integralmente com uma seção rebaixada (8) do cubo de roda (2) e é dobrado sobre o exterior radialmente para o exterior.