BRPI0610845B1

BRPI0610845B1 - elemento de acoplamento tendo uma denteação frontal, e unidade de rolamento de rodas

Info

Publication number: BRPI0610845B1
Application number: BRPI0610845A
Authority: BR
Inventors: Füller Benno; Masur Ernst; Niebling Peter; Heiss Ralf; Langer Roland
Original assignee: Schaeffler Kg; Schaeffler Technologies Ag; Schaeffler Technologies Gmbh & Co Kg
Priority date: 2005-04-20
Filing date: 2006-04-19
Publication date: 2019-02-05
Also published as: CN100564915C; US20080156610A1; EP1872024A1; BRPI0610845A8; EP1872024B1; CN101163899A; KR101498281B1; US20140216125A1; DE102005018127A1; JP2008538735A; BRPI0610845A2; US8876427B2; KR20070121047A; WO2006111140A1; US9289814B2

Abstract

denteação frontal em um elemento de acoplamento para a transmissão de momentos de torção. a presente invenção refere-se a uma denteação frontal (5, 6, 7) em, pelo menos, um elemento de acoplamento (1), para a transmissão de momentos de torção em torno de um eixo de rotação (3), sendo que, a denteação frontal (5, 6, 7) engata em uma denteação oposta (24) correspondente. a denteação frontal (5, 6, 7) está equipada com dentes (14) de material do elemento de acoplamento (1) moldado plasticamente sem levantamento de aparas, pelo menos, parcialmente.

Description

ELEMENTO DE ACOPLAMENTO TENDO UMA DENTEAÇÃO FRONTAL, E UNIDADE DE ROLAMENTO DE RODAS

Descrição

Âmbito da Invenção

A presente invenção refere-se a uma denteação frontal em, pelo menos, um elemento de acoplamento, para a transmissão de momentos de torção em torno de um eixo de rotação, sendo que, a denteação frontal engata axialmente em uma denteação oposta correspondente. A denteação frontal apresenta dentes de material do elemento de acoplamento moldado 10 plasticamente sem levantamento de aparas, pelo menos, parcialmente.

Fundamento da Invenção

Uma denteação frontal desse tipo está prevista em uma unidade de mancal da roda, por exemplo, de acordo com a patente DE 36 36 243 A1. Na unidade de mancal da roda está apoiado um cubo, podendo girar, 15 por meio de um mancal da roda. O cubo está ligado, à prova torção com uma roda de veículo, e pode ser acionado por uma disposição de eixo de articulação. No caso em questão o cubo está acoplado com a disposição de eixo de articulação. Como elemento de acoplamento está previsto o sino de uma articulação, no qual está executada a denteação frontal. A denteação 20 frontal está voltada axialmente para uma denteação oposta correspondente. A denteação oposta, do mesmo modo, é uma denteação frontal e está executada diretamente no cubo ou em um anel interno do mancal da roda que está assentado no cubo. As denteações frontais engatam axialmente uma na outra e estão apertadas axialmente entre si. Através dessa ligação, os 25 momentos de torção em torno do eixo de rotação podem ser transmitidos da disposição de eixo de articulação para o cubo e, com isso, para a roda do veículo, ou na direção inversa. As denteações em geral são apertadas axialmente entre si de tal modo que, os flancos do dente são carregados de maneira uniforme. Todavia, isso pressupõe que, a geometria da denteação 30 seja executada muito exata, de tal forma que a parte que suporta atuando axialmente e no lado da circunferência seja muito alta.

Petição 870180065796, de 30/07/2018, pág. 6/15

0?

De acordo com a patente DE 36 36 243 A1 está previsto que, as denteações frontais sejam moldadas por moldagem a frio de determinadas áreas do material dos elementos de acoplamento. Para isso, através da condução de ferramentas de molde, o material é deslocado plasticamente da direção axial e, parcialmente, também através de giro das ferramentas em relação ao eixo de rotação, na direção radial. A resistência do material contra o deslocamento é particularmente alta no elemento de acoplamento da disposição de eixo de articulação, uma vez que o material precisa ser moldado diretamente a partir da superfície do elemento de acoplamento e, com isso, a partir de um acúmulo de material relativamente grande e maciço. As forças necessárias para o andamento de moldagem são muito altas. As máquinas com a alta potência necessária correspondente são onerosas. É difícil executar dentes individuais da denteação com a exatidão necessária e com uma alta cota de suporte dos dentes, uma vez que, em virtude das altas forças de moldagem uma grande parte do material se desvia radialmente para fora, e não passa na ferramenta de molde.

Sumário da Invenção

Por esse motivo, a tarefa da invenção é criar uma denteação frontal com alta cota de suporte, que possa ser fabricada com custos vantajosos.

Essa tarefa é solucionada com as características da reivindicação 1 pelo fato de que, a denteação frontal é executada em, pelo menos, uma seção que se sobressai axialmente para fora do elemento de acoplamento. A seção de qualquer forma apresenta em um lado frontal axial, pelo menos, em parte, os dentes da denteação frontal. A denteação frontal também pode ser a denteação oposta do outro elemento de acoplamento no acoplamento do momento de torção.

A seção executada em peça única com o elemento de acoplamento é projetada de tal modo que, durante a moldagem precisa ser deslocado apenas o material, que é necessário para a execução da denteação. O material restante do elemento de acoplamento não impede mais o andamento da moldagem, uma vez que, primeiramente o acúmulo do material é restrito ao mínimo necessário. As forças necessárias para o andamento da moldagem são reduzidas. Podem ser empregadas máquinas de custos favoráveis com dados característicos de potência menores. Os dentes são melhor executados, e apresentam uma cota de suporte mais alta.

A invenção se refere a todos os acoplamentos para a transmissão de movimentos de rotação e momentos de torção, nos quais engatam axialmente um no outro, pelo menos, dois elementos de acoplamento por meio de denteações frontais axiais - de preferência, acoplamentos de momento de torção em unidades do mancal da roda, que apresentam um cubo acionado por meio da disposição de eixo de articulação.

A geometria da seção é opcional. Assim, é possível que a seção seja centrada em relação ao eixo de rotação em um elemento de acoplamento, em essência, com rotação simétrica, e seja executada em torno desse eixo, por exemplo, como um tronco de cone.

Uma execução da invenção prevê que, a seção passe com rotação simétrica em formato anular em torno do eixo de rotação. Isso é de grande vantagem, em particular, então, se radialmente entre a seção que se sobressai axialmente para fora do elemento de acoplamento e uma parte do elemento de acoplamento for executada uma ranhura anular aberta axialmente, isto é, se a seção de formato anual circundar de forma concêntrica, pelo menos, uma parte do elemento de acoplamento.

Outras execuções da invenção se referem à forma geométrica da seção antes da moldagem. Assim está previsto que, antes da moldagem dos dentes a seção seja limitada, pelo menos, radialmente por contornos que se aproximam radialmente um do outro, e com isso, se reduza na seção transversal em uma direção. Nas áreas mais estreitas da seção, durante a moldagem precisa ser deslocado menos material. O pouco material flui controlado nos moldes da ferramenta, e não se desvia de forma descontrolada. Com isso, com formas desse tipo a precisão e a qualidade do andamento de moldagem podem ser influenciadas de modo visado.

A seção é formada, de preferência, de tal modo que, os contornos dali, onde a seção se sobressai axialmente para fora do elemento de /[Ο acoplamento, se aproximam radialmente um do outro de forma crescente, na direção do lado frontal. Neste caso, em quaisquer seções longitudinais alinhadas axialmente ao longo do eixo de rotação os contornos, em primeiro lugar, são delineados por linhas de contorno que ficam opostas radialmente uma à outra, que se aproximam uma da outra na direção do lado frontal.

Em uma forma de execução possível da seção, a linha de contorno radialmente externa na seção longitudinal passa primeiramente caindo em relação ao eixo de rotação na direção do lado frontal, e por fim no lado frontal passa em uma linha de contorno radialmente interna. Este, então, é o 10 caso, se em uma seção de formato anular o diâmetro externo do contorno externo radial se reduzir sempre linearmente aumentando na direção do lado frontal, ou regressivamente ou com trajeto que se altera arbitrariamente.

Também está previsto que, uma linha de contorno radialmente interna na seção longitudinal passe prímeiramente subindo através do eixo 15 de rotação na direção do lado frontal, e então no lado frontal passe em uma linha de contorno radialmente externa. Este, então, é o caso, se o diâmetro interno de uma seção de formato anular aumentar sempre linearmente na direção do lado frontal, ou regressivamente ou com trajeto que se altera arbitrariamente.

É vantajoso se ambos os trajetos mencionados anteriormente forem realizados juntos em uma seção.

Com a diminuição da distância do lado frontal, o material a ser deslocado torna-se menor, de modo crescente. Durante a incidência da ferramenta de molde sobre o lado frontal, inicialmente é deslocado pouco ma25 terial. Com isso, o material manifesta, no início, pouca resistência ao andamento de moldagem e desvia para o lado na ferramenta de molde. Neste caso, o material não flui de forma indesejada para fora, mas para a ferramenta de molde, e se distribuí, então, na ferramenta de molde, pelo menos, parcialmente nas direções radiais. A ferramenta de molde é melhor preen30 chida com o material. Quanto mais perto a ferramenta de molde se aproximar axialmente da base, tanto maior se torna a resistência contra o fluir. A base é a passagem na qual a seção se sobressai da massa do material do

elemento de acoplamento, ou passa nele. O material que se encontra no molde é distribuído de maneira uniforme na ferramenta de molde, e enche essa ferramenta quase completamente. O molde dos dentes na denteação pronta, por conseguinte, é melhor executado.

O molde dos dentes é executado de modo otimizado se, o esboço da seção, antes da moldagem dos dentes for limitado por contornos, já descritos anteriormente, que se aproximam radialmente um do outro. Neste caso, as dimensões da seção, antes da moldagem e as dimensões dos dentes após a moldagem estão em uma relação predeterminada. Assim, com uma forma de execução da invenção está previsto que, o maior intervalo entre os contornos antes da moldagem dos dentes está em uma base, onde a seção se sobressai do elemento de acoplamento. O comprimento total menor dos dentes moldados, observados na projeção axial é, no máximo, em torno de 1/5 do intervalo maior observado na projeção axial. O comprimento total observado na projeção também pode ser menor ou igual ao intervalo axial na projeção axial. O comprimento total é medido no plano da base do dente da denteação frontal.

De modo alternativo ou simultâneo a isso, antes da moldagem dos dentes na projeção radial a seção é, pelo menos, duas vezes tão longa quanto a altura do dente teórica dos dentes moldados. Na projeção radial, neste caso, está projetado o maior comprimento entre o lado frontal e a base, na qual a seção se sobressai axialmente do elemento de acoplamento. A altura do dente teórica é o intervalo axial maior medido em uma ferramenta de molde para a moldagem dos dentes, entre o plano da base do dente e o plano da cabeça do dente.

Através da invenção é possível, por meio das medições teóricas prontas dos dentes individuais ou da denteação, executar a peça bruta na forma da seção, de maneira simples, com respeito às forças de moldagem e do fluxo do material.

Como denteação frontal e seus dentes, neste caso, deve ser entendida toda disposição de elevações que se sobressaem axialmente adjacentes uma da outra no lado frontal, que cooperam de modo organizado

ou arbitrário na proximidade com cavidades axiais (por exemplo, lacunas do dente) entre as elevações, e que correspondem com uma denteação oposta correspondente. De preferência, está previsto o molde conhecido da denteação frontal, no qual os dentes e as lacunas do dente dos dentes estão ad5 jacentes um ao outro, no lado da circunferência, e estão alinhados radialmente de acordo com o comprimento. A denteação é fabricada, de preferência, por meio de moldagem a frio de aço, contudo, também é possível o emprego de todos os outros processos de moldagem possíveis, o emprego de metais leves ou de ligas de metal leve e materiais sintéticos.

Também está previsto o acabamento posterior com levantamento de aparas da denteação depois da moldagem.

Descrição dos Desenhos

A invenção será descrita em mais detalhes, a seguir, com auxílio de exemplos de execução.

A figura 1 mostra um exemplo de execução de um exemplo de execução de um elemento de acoplamento 1 na forma de um sino de articulação 2 de uma disposição de eixo de articulação não representada em detalhes. O sino de articulação 2 executado com simetria de rotação, em essência, em torno do eixo de rotação 3 está representado parcialmente em 20 um corte longitudinal axial ao longo do eixo de rotação 3. O elemento de acoplamento 1 está equipado com uma seção 4, que na figura 1 está representada em um estado inicial antes da moldagem, e nas figuras 3, 4 e 5, está representada com denteação 5, 6, ou 7 moldada.

A seção 4 é um rebordo de formato anular que se sobressai axi25 almente em uma base E’ em peça única do material do sino de articulação

2, cujo eixo de simetria 8 está sobre o eixo de rotação 3. Radialmente entre a seção 4 e entre uma parte 9 do elemento de acoplamento 1 é formada uma ranhura anular 10. A ranhura anular 10 está aberta na direção axial, para a qual está voltado o (ado frontal 11 na seção 4.

A seção 4 está limitada radialmente pelos contornos 12 e 13 que se aproximam um do outro. Os contornos 12 e 13 partem dos pontos X e Y. O plano E que passa através dos pontos X e Y, nesse caso, é observado como a base E’ da seção 4, na qual a seção 4 passa no elemento de acoplamento 1. O contorno 12 está descrito nas seções longitudinais ao longo do eixo de rotação 3 de acordo com as figuras 1, 2, 3 e 4 através das linhas de contorno 12’ e 13’. A linha de contorno 13’ externa que passa radialmente externa se situa em frente à linha de contorno 12’ interna que passa radialmente interna, pelo menos, radialmente até que as linhas de contorno 12’ e 13’ passem radialmente uma na outra no lado frontal 11.

A figura 2 mostra o detalhe Z da seção 4 da figura 1, antes da moldagem da denteação 5, bem como, a seção 4 moldada pela moldagem a frio com a denteação 5 na posição oposta, representada não em escala e ampliada.

A linha de contorno 13’ passa a partir de X inicialmente como reta, e é inclinada em torno do ângulo α na direção do eixo de rotação. O ângulo α é, de preferência, 5^o < α < 20°. Na continuação do trajeto, a linha de contorno 13’ se curva na direção do eixo de rotação e passa pela linha de contorno 12’. A linha de contorno 12’ sobe a partir de Y como reta, e está inclinada com o ângulo β em relação ao eixo de rotação. O ângulo β é, de preferência, 15° < β < 30°. A linha de contorno 12’ se dobra na continuação do trajeto a partir do ponto T, e passa com uma subida mais íngreme, bem como, a partir do ponto S com subida menor, e se curva finalmente na direção radial, a fim de passar na linha de contorno 13’. De modo alternativo é possível que, as linhas de contorno 12’ e 13’, ao invés de através de retas sejam descritas através de trajetos ou de combinações curvadas de retas e trajetos curvados.

As linhas pontuadas 16 e 17 na representação com os dentes 14 da denteação 5 moldados, indicam de forma esquemática grosseira, os contornos de um molde negativo 15 da ferramenta para um dente individual 14. Neste caso, o molde negativo 15 teoricamente é completamente preenchido de material, que foi deslocado da seção 4. A linha 16 limita a base do dente, e por conseguinte, está na representação também para um plano da base do dente 16’ colocado através dos pontos P e Q. O plano da base do dente 16’ é a passagem, na qual o dente passa na seção 4 e marca, ao mesmo

tempo, na vista, o vértice na base das lacunas do dente. A linha 17 marca a linha teórica da cabeça do dente ou o plano da cabeça do dente 17’.

O maior intervalo C’ entre os contornos 12 e 13 antes da moldagem dos dentes está em uma base E’ entre os pontos X e Y. Na projeção axial, do trajeto C' resulta o intervalo C. O comprimento total dos dentes L, no plano da base do dente 16’ é o trajeto L entre os pontos P e Q. A projeção axial de L é o trajeto A. De acordo com uma execução da invenção está previsto que, o trajeto A é, no máximo, um sétimo maior que o trajeto C. Os pontos X e Y , portanto, durante a moldagem dos dentes dificilmente emigram para a direção radial. Com isso, o material deslocado plasticamente durante a moldagem flui para a formação do dente 14 quase que exclusivamente para o molde negativo 15.

O comprimento maior W da seção 4 reproduzido na projeção radial D, antes da moldagem dos dentes 14 é, pelo menos, duas vezes tão longo quanto a altura do dente B teórica dos dentes 14 moldados. Neste caso, na projeção radial está projetado o maior intervalo W entre o lado frontal 11 e a base E’. A altura do dente B teórica é o intervalo axial B maior medido em uma ferramenta de molde para a moldagem dos dentes, entre o plano da base do dente 16’ e o plano da cabeça do dente 17’.

O plano da base do dente 16’ da denteação 5, na seção longitudinal de acordo com a figura 2, está inclinado ao contrário do sentido dos ponteiros do relógio com um ângulo agudo δ afastado do plano Η. O plano H é um plano, que é atravessado perpendicularmente pelo eixo de rotação 3. O plano da cabeça do dente 17’ está inclinado com o sentido dos ponteiros do relógio em torno do ângulo agudo φ em relação ao plano H. Na representação de acordo com a figura 3, de uma forma alternativa da seção 4, após a moldagem de uma denteação 6, o plano da base do dente 16’ está no plano H e, por conseguinte, é atravessado perpendicularmente pelo eixo de rotação 3. O plano da cabeça do dente 17’, neste caso, está inclinado no sentido dos ponteiros do relógio em torno do ângulo agudo φ afastado do plano da base do dente 16’ e, com isso, do plano.

Na representação de acordo com a figura 4, o plano da cabeça do dente 17’ de uma denteação 7, é atravessado perpendicularmente pelo eixo de rotação 3 e, por conseguinte, está no plano Η. O plano da base do dente 16’, neste caso, está inclinado ao contrário do sentido dos ponteiros do relógio no ângulo agudo δ afastado do plano da base do dente 17’.

A figura 5 mostra, em uma seção longitudinal, como o elemento de acoplamento 1 está acoplado, à prova torção com um cubo 18, na forma do sino de articulação 2. O cubo 18 é parte de uma unidade do mancal da roda, da qual está representado apenas um anel interno 19 com uma pista de rolamento 20 para corpos de rolamento, e um flange 21 no cubo 18 para 10 a fixação de uma roda de veículo não representada. No flange 21 está executada uma outra pista de rolamento 22 para uma outra série de corpos de rolamento, o cubo 18 está acoplado com o sino de articulação 2. Para isso, a denteação frontal 5 e uma denteação oposta 24 correspondente engatam axialmente uma na outra, e por meio de elementos de parafuso 23 são aper15 tadas axialmente entre si. Entre o sino de articulação 2 e o cubo 18 podem ser transmitidos momentos de torção em torno do eixo de rotação 3.

li

Áb

Listaaem de Referência
1	elemento de acoplamento	16	linha
2	sino de articulação	16’	plano da base do dente
3	eixo de rotação	17	linha
4	seção	17’	plano da cabeça do dente
5	denteação frontal	18	cubo
6	denteação frontal	19	anel interno
7	denteação frontal	20	pista de rolamento
8	eixo de simetria	21	flange
9	parte	22	pista de rolamento
10	ranhura anular	23	elemento de parafuso
11	lado frontal	24	denteação oposta
12	contorno
12’	linha de contorno
13	contorno
13’	linha de contorno
14	dente
15	molde negativo

Claims

1. Elemento de acoplamento (1) tendo uma denteação frontal (5, 6, 7), em pelo menos, um para a transmissão de momentos de torção em torno de um eixo de rotação (3), com a denteação frontal (5, 6, 7) engata axialmente em uma denteação oposta (24) correspondente, a denteação frontal (5, 6, 7) sendo formada por dentes (14) composto de material, que é pelo menos, parcialmente formada plasticamente em um processo sem corte, do elemento de acoplamento (1), com a denteação frontal (5, 6, 7) sendo formada por pelo menos uma seção (4) que projeta axialmente para fora do elemento de acoplamento (1), e que tem dentes (14), pelo menos proporcionalmente em um lado frontal (11) axial, com a seção (4) rodando de modo anular rotacionalmente simétrico em torno do eixo de rotação (3), caracterizado por uma ranhura anular (10) axialmente aberta ser formada entre a seção (4), que se projeta axialmente a partir do elemento de acoplamento (1) , e uma parte do elemento de acoplamento.

2. Elemento de acoplamento (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo elemento de acoplamento (1) que pode ser atribuído a uma disposição de eixo cardan para acionar pelo menos uma roda de veícu- lo.

3. Elemento de acoplamento (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela seção (4) ser formada de maneira materialmente integral com o elemento de acoplamento (1).

4. Elemento de acoplamento (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela linhas de contorno (12, 13), a partir do ponto em que a seção (4) se projetar axialmente a partir do elemento de acoplamento (1), convergem um sobre o outro radialmente em um grau crescente na direção do lado frontal (11), e as linhas de contorno (12, 13) finalmente se fundem um no outro no lado frontal (11) da seção (4).

5. Elemento de acoplamento (1), de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelos contornos (12, 13) serem delineados, em seções longitudinais arbitrárias que estão alinhadas axialmente ao longo do eixo rotacional (3), inicialmente por linhas de contorno (12', 13') que estão situadas

Petição 870180065796, de 30/07/2018, pág. 7/15

2 opostas uma da outra radialmente, com uma linha de contorno radialmente externa (13) na seção longitudinal inicialmente em execução, de modo a cair em direção ao eixo de rotação (3) na direção do lado frontal (11), e finalmente fundindo no lado frontal (11) em uma linha de contorno radialmente interna (12').

6. Elemento de acoplamento (1), acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelos contornos (12, 13) serem delineados, em seções longitudinais arbitrárias que estão alinhadas axialmente ao longo do eixo rotacional (3), inicialmente por linhas de contorno (12', 13') que estão situadas opostas uma da outra radialmente, com uma linha de contorno radialmente externa (12) na seção longitudinal inicialmente em execução, de modo a cair em direção ao eixo de rotação (3) na direção do lado frontal (11), e finalmente fundindo no lado frontal (11) em uma linha de contorno radialmente interna (13').

7. Elemento de acoplamento (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelos dentes (14) e os espaços dentais dos dentes (14) entre os dentes (14) que estão adjacentes um ao outro no lado periférico, estarem alinhados radialmente no sentido do comprimento.

8. Elemento de acoplamento (1), de acordo com a reivindicação

7, caracterizado por, após a formação dos dentes (14), a seção (4) é delimitada pelo menos radialmente por contornos (12, 13) que convergem em outro radialmente.

9. Elemento de acoplamento (1), de acordo com a reivindicação

8, caracterizado pelo maior intervalo (C') entre as linhas de contorno (12, 13) da seção (4) após a formação do dentes (14) estar em uma base (E'), com a seção (4) projetando a partir do elemento de acoplamento (1) na base (E'), e aqui, o menor comprimento total (L) do dentes (14) formados na projeção (A) axial sendo maior que a projeção (C) axial do espaçamento (C ') em no máximo um quinto, e com o comprimento total (L) dos dentes (14) sendo medido no plano da raiz do dente (16 ') da denteação (5, 6, 7).

10. Elemento de acoplamento (1), de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por, após a formação dos dentes (14), o maior compriPetição 870180065796, de 30/07/2018, pág. 8/15 mento (W) refletido na projeção radial (D) da seção (4) é pelo menos duas vezes maior que altura do dente (B) teórica dos dentes (14) formados, em que na projeção (D), o maior comprimento (W) é projetado entre o lado frontal (11) e uma base (E'), na qual a seção (4) se projeta axialmente a partir

5 do elemento de acoplamento (1), e a altura do dente (B) teórica sendo o maior espaçamento axial, medido em um molde de formação para formar os dentes (14), entre plano da base do dente (16') e o plano da cabeça do dente (17).

11. Elemento de acoplamento (1), de acordo com qualquer uma 10 das reivindicações 1 a 10, caracterizado por ser um sino de articulação (2).

12. Unidade de rolamento de rodas, tendo um elemento de aco- plamento (1), conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11 e um cubo (18), caracterizado pelo elemento de acoplamento (1) ser atribuído a um arranjo de eixo cardan para acionar pelo menos uma roda de veícu15 lo, e a denteação oposta (24) ser atribuído ao cubo (18), com o cubo (18) sendo montado de forma rotativa juntamente com a roda do veículo por meio de um rolamento de roda.