BRPI0610853A2 - unidade articulada do mancal da roda - Google Patents

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BRPI0610853A2
BRPI0610853A2 BRPI0610853-9A BRPI0610853A BRPI0610853A2 BR PI0610853 A2 BRPI0610853 A2 BR PI0610853A2 BR PI0610853 A BRPI0610853 A BR PI0610853A BR PI0610853 A2 BRPI0610853 A2 BR PI0610853A2
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Roland Langer
Ralf Heiss
Benno Fueller
Peter Niebling
Ernst Masur
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Schaeffler Kg
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Abstract

UNIDADE ARTICULADA DO MANGAL DA RODA. A invenção refere-se a uma unidade articulada do mancal da roda (1) com, pelo menos, um anel interno (4) assentado sobre um cubo da unidade articulada do mancal da roda (1), sendo que, o anel interno (4) é mantido axialmente no cubo (5), através de um colar (6) moldado do cubo (5), e neste caso, o colar (6) apresenta uma denteação (7) no engate com uma denteação oposta (8) correspondente em um componente de articulação (9), e sendo que, a denteação (7) e a denteação oposta (8) estão apertadas uma contra a outra por meio de, pelo menos, um elemento de parafuso (17) que se apóia no cubo (5), e que engata em uma rosca (12) no com- ponente de articulação (9).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "UNIDADEARTICULADA DO MANCAL DA RODA".
DESCRIÇÃO
Campo da Invenção
A presente invenção refere-se à unidade articulada do mancai
da roda com, pelo menos, um anel interno assentado em um cubo da uni-dade articulada do mancai da roda, sendo que, o anel interno é mantido axi-almente no cubo, através de um colar moldado do cubo, e neste caso, o co-lar apresenta uma denteação no engate com uma denteação oposta corres-pondente em um componente de articulação, e sendo que, a denteação e adenteação oposta estão apertadas uma contra a outra por meio de, pelomenos, um elemento de parafuso que se apóia no cubo, e que engata emuma rosca no componente de articulação.
Fundamento da Invenção
Uma unidade articulada do mancai da roda desse tipo está des-crita na patente DE 36 36 243 A1. Em geral, o elemento de parafuso é umpino com uma cabeça e com uma rosca em um corpo. A cabeça do pinoencosta plana aparafusada com uma superfície de encosto plana, em geralvertical, em uma correspondente superfície de apoio plana vertical do cubo.
O componente de articulação é, por exemplo, um sino de uma articulaçãode marcha síncrona. Na base do componente de articulação ou em um res-salto correspondente do componente de articulação é formada uma roscainterna.
por meio do corpo através de um furo de passagem correspondente, e éaparafusado na rosca interna. Em geral, através do aparafusamento doselementos, devido às denteações, a ligação é altamente submetida à tensãoprévia axial. As altas forças levam a deformações na ligação por rosca.
Neste caso, a base do componente de articulação se deformana direção da cabeça do elemento de parafuso. As deformações no compo-nente de articulação influenciam a posição e a forma do componente de ar-ticulação eventualmente de modo desvantajoso. As deformações plásticasou elásticas na rosca ou nas proximidades da rosca são transmitidas para adenteação e influenciam o engate de modo desvantajoso.
Durante o aparafusamento, a cabeça do pino se retrai axialmen-te na direção da rosca para o furo de passagem. A superfície de encostoplana do pino na superfície de apoio "toma a forma de prato" e se ergue dasuperfície de apoio no flange. O pino está encostado no chanfro ou no cantoque limita a superfície de apoio em relação ao furo de passagem. Neste ca-so, o cubo e a cabeça só se tocam através do toque de canto. A cabeça seretrai tanto mais quanto maior for o intervalo radial entre o corpo e a paredeinterna do furo de passagem. Distribuições irregulares de tensões no mate-rial da ligação por rosca e suas vizinhanças podem levar à redução da ten-são prévia axial e a picos de tensão prejudiciais na ligação. Sujeira e águapodem chegar na cunha anular entre a superfície de encosto e a superfíciede apoio.
Sumário da Invenção
Por esse motivo, a tarefa da invenção é criar uma unidade arti-culada do mancai da roda, com a qual sejam evitadas as desvantagensmencionadas anteriormente.
Essa tarefa é solucionada de acordo com as características dareivindicação 1 pelo fato de que, a estrutura rígida do componente de articu-lação é interrompida radialmente, por meio de uma ranhura, entre a rosca ea parte do componente de articulação, no qual a denteação, por exemplo,uma denteação inclinada ou frontal, é formada. A ranhura se estende axial-mente desde a direção da cabeça para o componente de articulação. A den-teação e, pelo menos, a parte do componente de articulação estão separa-das uma da outra radialmente, através da fenda de folga da ranhura, e pas-sam primeiro na extremidade axial da ranhura no material do componentede articulação.
Neste caso, a denteação está desacoplada da rosca contratransmissão de material de deformações elásticas e/ou plásticas. Em virtudeda separação radial da rosca e da denteação, as deformações no materialda seção com a rosca não podem prosseguir ou quase não podem prosse-guir até a denteação. Para isto, conforme o número de elementos de para-fuso empregados, o componente de articulação apresenta um ou vários res-saltos, nos quais, de modo aleatório, são executadas uma ou várias dasroscas. De preferência, os ressaltos executados em peça única com o com-ponente de articulação e no componente de articulação se sobressaem nadireção axial da cabeça do respectivo elemento de parafuso. Na mesma di-reção axial se sobressai ou sobressaem ressaltos da parte de articulação,que apresentam no cubo, pelo menos, componentes da denteação opostapara o engate na denteação.
A disposição é muito compacta e necessita axialmente de poucoespaço de montagem quando o primeiro ressalto penetra axialmente, pelomenos, com a rosca interna no cubo, até que, pelo menos, a rosca estejaenvolvida pela denteação do cubo. Neste caso, o furo de passagem apre-senta, em geral, um diâmetro grande apropriado para isto, ou está alargadona área, na qual o ressalto penetra axialmente.
De preferência, o primeiro ressalto é executado de forma anularcom simetria de rotação em relação ao eixo de rotação da unidade articula-da do mancai da roda. Uma execução prevê que, o primeiro ressalto sejadelimitado radialmente externo, pelo menos, parcialmente pela superfície derevestimento externo de um tronco de cone. Deste modo, a distribuição detensão da tensão prévia axial é otimizada no ressalto.
Uma outra forma de execução da invenção prevê que, o primei-ro ressalto e o segundo ressalto passem juntos no componente de articula-ção para uma garganta oca, que é formada no final da ranhura axial de for-ma anular. De preferência, a garganta oca está arredondada de modo liberalcom raios.
Além disso, a tarefa da invenção é solucionada pelas caracterís-ticas de uma reivindicação independente, que se refere à forma do contatodo elemento de parafuso no cubo ou em, pelo menos, um elemento inter-mediário que está encostado entre a cabeça e o cubo. De modo alternativotambém está prevista uma combinação das características da reivindicação1 descritas anteriormente com as características da reivindicação indepen-dente.
Está previsto que, a cabeça do elemento de parafuso seja sub-metida à tensão prévia axial através de, pelo menos, uma superfície inclina-da em relação ao eixo de rotação da unidade articulada do mancai da roda.
De acordo com a invenção o cubo/o elemento intermediário - o elementointermediário, por exemplo, em forma de um disco - ou a cabeça do elemen-to de parafuso apresenta uma superfície de apoio/ superfície de encosto emforma de uma superfície de entrada que - desviando da posição vertical -está voltada para o eixo de rotação da unidade articulada do mancai da ro-da. A superfície executada de forma anular está inclinada em relação a umplano vertical, ou passa dobrada para fora deste plano. O plano vertical pas-sa no contato entre a cabeça e a superfície de apoio/superfície de encosto.De preferência, a superfície de apoio/superfície de encosto é descrita atra-vés da superfície de revestimento interna/ superfície de revestimento exter-na de um tronco de cone interno/ tronco de cone externo e é puxada, a partirda borda do lado frontal, na direção da rosca para o furo de passagem. Demodo alternativo, tanto as superfícies de encosto no lado do flange, comotambém as superfícies de encosto no lado da cabeça estão equipadas comsuperfícies anulares cônicas deste tipo e correspondem entre si.
No caso em que a superfície de apoio é executada cônica, asuperfície de encosto é alinhada verticalmente ou, de modo alternativo, éinclinada no sentido oposto à superfície de apoio. Neste caso, a superfíciede encosto é submetida à tensão prévia axial contra a superfície de apoioinclinada em relação ao eixo de rotação da unidade articulada do mancai daroda e, inicialmente, com pequena tensão prévia axial, está somente emcontato de canto com esta. Com o aumento do momento de aperto, a cabe-ça do parafuso é puxada para o furo de passagem. Neste caso, a superfíciede encosto "toma a forma de prato" e se ajusta à superfície de apoio. O en-costo otimizado da unidade articulada do mancai da roda durante a opera-ção está garantido.
No caso em que, a superfície de encosto é executada cônica, asuperfície de apoio é alinhada verticalmente ou, de modo alternativo, é incli-nada no sentido oposto à superfície de encosto. Neste caso, a superfície deapoio é submetida à tensão prévia axial contra a superfície de encosto incli-nada em relação ao eixo de rotação e, inicialmente, com pequena tensãoprévia axial, está somente em contato de canto com esta. Com o aumentodo momento, a cabeça do parafuso é puxada para o furo de passagem,sendo que, no lado do flange e no lado da cabeça, os contornos se ajustamum ao outro.
Descrição dos Desenhos
A seguir, a invenção será esclarecida em detalhes por meio deexemplos de execução. A figura 1 mostra um corte parcial longitudinal atra-vés de um exemplo de execução de uma unidade articulada do mancai daroda 1 ao longo do eixo de rotação 2 da unidade articulada do mancai daroda 1. A unidade articulada do mancai da roda 1 apresenta duas pistas derolamento 3 e 34 para fileiras de corpos de rolamento não representados.
Uma pista de rolamento 3 está executada em um anel interno 4. O anel in-terno 4 está assentado radialmente sobre um cubo 5 da unidade do mancaida roda 1. O anel interno 4 está seguro axialmente sobre o cubo 5 por meiode um colar 6. No colar 6 está executada uma denteação frontal 7 não des-crita em detalhes. A denteação frontal 7 engata em uma denteação oposta 8em um componente de articulação 9 em forma de um sino de articulação. Adenteação oposta 8 está executada em um ressalto 10 que se sobressaiaxialmente do sino de articulação. No componente de articulação 9 está e-xecutado um outro ressalto 11 com uma rosca interna 12.
Ambos os ressaltos 10 e 11 são executados de forma anular ecom simetria de rotação. O ressalto 10 com a denteação oposta 8 envolve oressalto 11 e na denteação oposta 8 está separado do ressalto 11 radialatravés de uma fenda de folga 13. A fenda de folga 13 é formada em umaranhura axial 14. A ranhura axial 14 está arredondada com um raio em umagarganta 15.
O ressalto 11 apresenta um contorno 16 externo cônico que estáinclinado em torno do ângulo agudo α em relação ao eixo de rotação 2. Noressalto 11 está aparafusado um elemento de parafuso 17 em forma de umpino 36. O cubo 5 e o componente de articulação 9 estão apertados axial-mente na rosca interna 12 por meio do elemento de parafuso 17. Para isto,neste caso, no lado frontal, o pino 36 com sua cabeça 18 encosta direta-mente no cubo 5, e penetra com o corpo 19 no furo de passagem 20 axial-mente até o ressalto 11.
A junta 21 entre o componente de articulação 9 e o colar 6 estácoberta radialmente externa por méio de um anel de cobertura 22 de mate-rial sintético. O anel de cobertura 22 impede a penetração de umidade e desujeira na junta 21. De modo alternativo ou simultâneo, durante a monta-gem, na junta é colocado um meio de vedação elástico ou que endurece,por exemplo, uma pasta de vedação. No furo de passagem 20, radialmenteentre o corpo 19 e a parede interna 23, está apertado um anel de vedação24. Nas figuras 3 e 4 estão descritas outras execuções de vedações da liga-ção por rosca. As figuras 3 e 4 mostram formas alternativas do detalhe Z dafigura 1 ampliadas e não em escala. A figura 3 mostra um anel em O 25 emuma ranhura de aperto 26 entre a borda 27 da cabeça 18 e o flange 28 nocubo 5. Na representação de acordo com a figura 4 um anel em O 35 estáapertado axialmente entre a cabeça 18 e o canto 29 para o furo de passa-gem 20. Também pode ser imaginado que, na ligação por rosca entre asroscas sejam integrados elementos de vedação elásticos como anéis em O,ou pastas de vedação, e que no contato entre a cabeça e o flange sejamintroduzidas pastas de vedação ou outros meios de vedação.
A figura 2 mostra o detalhe Z da figura 1 ampliado e não em es-cala. Uma superfície 30 no lado frontal, neste caso, a superfície de apoio 30,está inclinada em torno do ângulo φ em relação a um plano vertical 31 ima-ginado no sentido anti-horário e assim, partindo do lado frontal 32 do flange28, na direção axial indicada pela seta, para a rosca interna 12, é executadoretraído para o furo de passagem 20. Neste caso, a superfície de encosto 33na cabeça 18 está no plano vertical 31. Também pode ser imaginado que, asuperfície de encosto seja executada inclinada e a superfície de apoio estejano plano vertical.
No caso de uma tensão prévia axial elevada, a superfície de en-costo 33 "toma a forma de prato", isto é, em seu menor diâmetro, a superfí-cie de encosto 33 é puxada axialmente para dentro na direção da seta parao furo de passagem 20. No caso de uma tensão prévia axial, a superfície deencosto 33, então, não está mais no plano vertical 31, porém, está próximainclinada para este plano em torno de um ângulo φ.
Números de referência
1. unidade articulada do mancai da roda
2. eixo de rotação
3. pista de rolamento
4. anel interno
5. cubo
6. colar
7. denteação
8. denteação oposta
9. componente de articulação
10. ressalto
11. ressalto
12. rosca interna
13. fenda de folga
14. ranhura axial
15. garganta
16. contorno
17. elemento de parafuso
18. cabeça
19. corpo
20. furo de passagem
21. junta
22. anel de cobertura
23. parede interna
24. anel de vedação
25. anel em O
26. ranhura de aperto
27. borda
28. flange
29. canto
30. superfície de apoio
31. plano vertical
32. lado frontal
33. superfície de encosto
34. pista de rolamento
35. anel em O
36. pino

Claims (12)

1. Unidade articulada do mancai da roda (1) com, pelo menos,um anel interno (4) assentado em um cubo da unidade articulada do mancaida roda (1), sendo que, o anel interno (4) é mantido axialmente no cubo (5),através de um colar (6) moldado do cubo (5), e neste caso, o colar (6) apre-senta uma denteação (7) no engate com uma denteação oposta(8) corres-pondente em um componente de articulação (9), e sendo que, a denteação(7) e a denteação oposta (8) estão apertadas uma contra a outra por meiode, pelo menos, um elemento de parafuso (17) que se apóia no cubo (5), eque engata em uma rosca (12) no componente de articulação (9), caracteri-zada pelo fato de que, no componente de articulação (9) está formado, pelomenos, um primeiro ressalto (11) se sobressaindo axialmente, sendo que, oressalto (11) apresenta internamente a rosca (12), e pelo fato de que, nocomponente de articulação (9) está formado, pelo menos, um segundo res-salto (10) se sobressaindo axialmente, sendo que, o segundo ressalto (10)se sobressai axialmente na mesma direção que o primeiro ressalto(11) e,neste caso, pelo menos, a denteação oposta (8) e o primeiro ressalto (11)estão separados radialmente um do outro por meio de uma fenda de ar (13).
2. Unidade articulada do mancai da roda de acordo com a rei-vindicação 1, caracterizada pelo fato de que, o primeiro ressalto (11) e o se-gundo ressalto (10) são executados de um só material com o componentede articulação (9).
3. Unidade articulada do mancai da roda de acordo com a rei-vindicação 1, caracterizada pelo fato de que, o primeiro ressalto (11) mergu-lha axialmente no cubo (5) pelo menos, até que, pelo menos, a rosca (12)seja cercada radialmente pela denteação (7).
4. Unidade articulada do mancai da roda de acordo com a rei-vindicação 1, caracterizada pelo fato de que, o primeiro ressalto (11) é exe-cutado em formato anular, e circunda o eixo de rotação (2) da unidade arti-culada do mancai da roda (1), sendo que, o primeiro ressalto (11) está deli-mitado radialmente externo, pelo menos, parcialmente pela superfície derevestimento externo de um tronco de cone.
5. Unidade articulada do mancai da roda de acordo com a rei-vindicação 1, caracterizada pelo fato de que, o primeiro ressalto (11) é exe-cutado em formato anular, e circunda o eixo de rotação (2) da unidade arti-culada do mancai da roda (1), e pelo fato de que, o primeiro ressalto (11)passa pelo componente de articulação (9) em uma garganta (15), sendoque, o primeiro ressalto (11) está ligado com o segundo ressalto (10) atravésda garganta (15).
6. Unidade articulada do mancai da roda de acordo com a rei-vindicação 1, na qual o elemento de parafuso (17) se apóia no cubo (5) com,pelo menos, uma cabeça (18), caracterizada pelo fato de que, a cabeça (18)está submetida à tensão prévia axial contra, pelo menos, uma superfície deapoio 30 inclinada em relação ao eixo de rotação (2) da unidade articuladado mancai da roda (1).
7. Unidade articulada do mancai da roda de acordo com a rei-vindicação 6, caracterizada pelo fato de que, a superfície de apoio (30) éexecutada conicamente interna.
8. Unidade do mancai da roda de acordo com a reivindicação 7,caracterizada pelo fato de que, a superfície de apoio (30) é retraída de radi-almente externa para radialmente interna axial na direção da rosca (12).
9. Unidade articulada do mancai da roda (1) com, pelo menos,um anel interno (4) assentado em um cubo da unidade articulada do mancaida roda (1), sendo que, o anel interno (4) é mantido axialmente no cubo (5),através de um colar (6) moldado do cubo (5), e neste caso, o colar (6) apre-senta uma denteação (7) no engate com uma denteação oposta(8) corres-pondente em um componente de articulação (9), e sendo que, a denteação(7) e a denteação oposta (8) estão apertadas uma contra a outra por meiode, pelo menos, um elemento de parafuso (17) que se apóia no cubo (5), eque engata em uma rosca (12) no componente de articulação (9), caracteri-zada pelo fato de que, a cabeça (18) está submetida à tensão prévia axialatravés de, pelo menos, uma superfície (30) inclinada em relação ao eixo derotação (2) da unidade articulada do mancai da roda (1).
10. Unidade articulada do mancai da roda de acordo com a rei-vindicação 9, caracterizada pelo fato de que, a superfície (30) é executadaconicamente interna.
11. Unidade articulada do mancai da roda de acordo com a rei-vindicação 10, caracterizada pelo fato de que, a superfície (30) é retraída deradialmente externa para radialmente interna na direção da rosca (12).
12. Unidade articulada do mancai da roda de acordo com a rei-vindicação 9, caracterizada pelo fatò de que, a superfície (30) é uma super-fície de apoio no cubo (5).
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