BRPI0612558A2

BRPI0612558A2 - articulação esférica

Info

Publication number: BRPI0612558A2
Application number: BRPI0612558-1A
Authority: BR
Inventors: Hans-Gerd Brunneke
Original assignee: Zahnradfabrik Friedrichshafen
Priority date: 2005-06-29
Filing date: 2006-06-19
Publication date: 2010-11-23
Also published as: KR20080022136A; KR101312779B1; CN101213379A; EP1896738A1; WO2007000138A1; US7661902B2; DE102005030747A1; DE102005030747B4; CN101213379B; US20080249630A1; JP2008545104A

Abstract

ARTICULAçãO ESFéRICA. A presente invenção refere-se a uma articulação esférica. Ela se refere, em particular, à execução especial do suporte do mancal de uma articulação esférica desse tipo. Para a garantia de uma alta resistência estrutural do suporte do mancal e, com isso, da articulação, por um lado, e para a redução do som do corpo transmitido sob o ponto de vista do conforto aumentado, por outro lado, é sugerido executar o suporte do mancal, pelo menos, com duas camadas e, nesse caso, fabricar a camada interna de metal e a camada externa de um material sintético, por exemplo, de polioximetileno.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "ARTICULAÇÃO ESFÉRICA".

Descrição

A presente invenção refere-se a uma articulação esférica. Ela serefere, em particular, à execução especial do suporte esférico ou suporte domancai de uma articulação esférica desse tipo, para a redução da transmis-são do som.

Articulações esféricas transmitem e recebem forças de váriasdireções. Na construção de veículos são empregadas, por exemplo, na áreada direção ou da barra de direção. Articulações esféricas de acordo com ogênero são constituídas de um pino esférico, isto é, com um pino com umaesfera executada em uma extremidade axial, de um suporte do mancai querecebe a esfera e de uma carcaça que recebe o suporte do mancai e partesdo pino esférico. A esfera do pino esférico desliza entre o suporte do mancaisubmetido à tensão prévia, Iubrificado continuamente, que através da carca-ça está protegido contra umidade e sujeira, bem como, contra a saída domeio lubrificante. Com isso, no caso de emprego mencionado, no veículoautomotor, em particular, as superfícies internas do suporte do mancai, querecebe a esfera, estão sujeitas a altas cargas. Por isso, os suportes do man-cal, em geral, são fabricados de metal. Certamente na moderna construçãode veículos também são apresentadas constantemente exigências crescen-tes para o conforto, que podem ser preenchidas parcialmente somente demodo insuficiente com um suporte do mancai metálico. Uma desvantagem,neste caso, consiste no fato de que, através de articulações esféricas comum suporte de metal é transmitido som do corpo em uma medida indesejadado chassi para a célula do passageiro, ou é fornecido para o ambiente. Comrespeito à transmissão do som do corpo, as articulações esféricas com umaconcha de material sintético apresentam vantagens óbvias. Também comrespeito à capacidade de carga, as articulações desse tipo podem satisfazeràs exigências em muitos casos mediante o emprego de materiais sintéticosmodernos. Todavia sua desvantagem consiste no fato de que, suas proprie-dades de operação de emergência são claramente limitadas. Isto é, no casode um defeito ou de uma falha da vedação da carcaça de uma articulaçãoesférica correspondente, em cuja seqüência a sujeira penetra na articulaçãoou o meio lubrificante sai de seu ponto do mancai propriamente dito, portan-to, do espaço intermediário das superfícies da esfera que deslizam uma aolado da outra do pino de articulação e do suporte do mancai, e dentro depouco tempo pode ser registrada uma falha total da articulação esférica.

Através da patente DE 103 29 804 A1 tornou-se conhecida umaarticulação esférica com um suporte do mancai não metálico, na qual o su-porte do mancai é executado com duas camadas. De acordo com a soluçãorepresentada na publicação, as duas camadas que formam o suporte apre-sentam diversos módulos de elasticidade, sendo que, a camada externa a-fastada da esfera é constituída de um material elástico de mola, e a camadainterna, próxima à esfera é constituída de um material com superfície resis-tente ao desgaste. Todavia, com a exceção da indicação que, o suporte domancai é constituído de um material não metálico, não são fornecidas quais-quer indicações concretas para os materiais das duas camadas que formamo suporte do mancai. Por isso, sob o ponto de vista técnico de produção,deve-se partir do fato de que, as camadas são constituídas de um materialsintético, os materiais sintéticos, todavia, apresentam módulos de E1 e resis-tências de superfície diferentes, uma vez que camadas desse tipo de mate-rial sintético diferente podem ser produzidas e ligadas entre si, de modo van-tajoso em um processo de injeção de duas etapas. Neste caso, a exigênciapor uma redução do som do corpo transmitido, é aparentemente correspon-dida. Também as exigências com relação à resistência ao desgaste podemser preenchidas para muitas finalidades de aplicação, certamente medianteo emprego de um material sintético correspondente para a camada interna.Entretanto, provavelmente existe o problema das propriedades insuficientesde operação de emergência no caso dessa solução. Diferentes do metal, osmateriais sintéticos e, com isso, os materiais comparáveis a eles, tendem aofato de que, eventuais sujeiras como, por exemplo, as que devem ser assi-naladas em impermeabilidades de articulações esféricas que ocorrem naárea das superfícies de rolamento, penetram na superfície do material. Emtodo caso, quanto a isso, os metais apresentam propriedades de operaçãode emergência, que dificilmente podem ser obtidas pelos materiais sintéticos.

Por isso, a tarefa da invenção é criar uma articulação esféricaque, por um lado, satisfaça as exigências crescentes de conforto, em parti-cular, de uma redução da transmissão de som do corpo e, por outro lado,além de uma alta capacidade de carga com respeito às forças introduzidasna articulação, apresente boas propriedades em operação de emergência.

A tarefa é solucionada por uma articulação esférica com as ca-racterísticas da reivindicação principal. Execuções e aperfeiçoamentos van-tajosos são fornecidos pelas reivindicações subordinadas.

A articulação esférica sugerida para a solução da tarefa é consti-tuída, de forma em si bastante conhecida, em essência, de uma carcaça dearticulação aberta de um lado, de um pino de articulação, com uma esferade articulação executada em uma de suas extremidades, de um suporte domancai esférico, do mesmo modo, aberto de um lado. A esfera de articula-ção do pino de articulação é recebida pela carcaça de articulação e o supor-te do mancai é disposto entre a carcaça de articulação e a esfera de articu-lação, em sua parede interna Iubrificada continuamente, pelo que é formadauma superfície de deslizamento para a esfera de articulação. Na área dapassagem entre a esfera de articulação e o corpo do pino de articulação quese projeta para fora da carcaça de articulação, a carcaça de articulação éfechada por um anel de fecho e vedada por um fole de vedação, para evitara penetração de sujeira e a saída do meio lubrificante. O suporte do mancaié executado, pelo menos, com duas camadas, sendo que, de acordo com ainvenção, a camada interna do suporte do mancai é constituída de metal esua camada externa é constituída de um material sintético. Por meio dessaexecução é obtida uma alta resistência ao desgaste da articulação esféricaque, além disso, em virtude da superfície interna metálica de seu suporte domancai, apresenta boas propriedades em operação de emergência. No outrolado, por meio da camada de material sintético externa do suporte do mancaié obtida uma redução significativa da transmissão de som do corpo em rela-ção a articulações esféricas com um suporte do mancai de metal puro.

Desde que o suporte do mancai da articulação esférica de acor-do com a invenção, como preferido, seja executado com duas camadas, acamada de material sintético externa, amortecedora, que serve para o desa-coplamento do som, é pulverizada, de preferência, sobre sua camada inter-na metálica. Contudo, também é possível que, a camada interna metálica ea camada externa, constituída de material sintético sejam ligadas entre si pormeio de uma ligação por colagem.

Correspondente a um aperfeiçoamento particularmente vantajo-so da invenção, o suporte do mancai é executado dividido em dois. Nestecaso, as duas partes do suporte do mancai, respectivamente, com duas oumais camadas são ligadas entre si através de uma alma que atua como do-bradiça. Através dessa forma da execução a montagem da articulação esfé-rica, portanto, a união dos componentes é simplificada. Também no caso deuma forte cobertura metálica entre a carcaça de articulação e a esfera dearticulação, como é desejável, e é realizada nessa forma de execução, aesfera de articulação pode ser, com isso, introduzida facilmente no suportedo mancai. Para isso, esse suporte é quase desdobrado, e após a inserçãoda esfera de articulação é fechado. Da cobertura metálica aumentada resultauma resistência à ruptura mais alta para o pino de articulação, de tal modoque, é possível uma carga por tração mais alta das articulações.

De preferência, o suporte do mancai aberto de um lado é dividi-do em duas metades simétricas axiais. De acordo com uma forma de execu-ção correspondente à prática essas metades são formadas por duas semi-conchas metálicas, por repuxamento profundo, que em sua circunferênciaexterna são cobertas por uma camada de material sintético, e estão ligadasentre si por meio de uma alma. Neste caso, as bordas das semiconchas queficam dentro da carcaça de articulação uma ao lado da outra, no lado abertodo suporte do mancai incluem uma abertura de forma circular, enquanto queo eixo de simetria que divide o suporte do mancai passa perpendicular atra-vés do diâmetro dessa abertura de forma circular.

No caso de um aperfeiçoamento também vantajoso da articula-ção esférica de acordo com a invenção, paralela à borda da abertura do su-porte do mancai está disposta uma alma de ligação contínua em sua circun-ferência. Através dessa alma de ligação, que está prensada entre o anel defecho e a carcaça de articulação, o suporte do mancai disposto na carcaçade articulação é fixado na carcaça de articulação e é seguro contra uma torção.

De preferência, em sua superfície voltada para a esfera de arti-culação, a camada metálica interna do suporte do mancai apresenta, pelomenos, uma ranhura, que forma um reservatório para um meio lubrificante.

Para um aumento maior da resistência ao desgaste, a superfícievoltada para a esfera de articulação da camada metálica interna do suportedo mancai pode ser cromada, ou pode ser endurecida adicionalmente. Tam-bém um tratamento de QP, portanto, uma nitruração da superfície internametálica do suporte do mancai, de forma vantajosa, leva a um aperfeiçoa-mento da resistência ao desgaste.

Como materiais sintéticos para a camada externa (do suporte domancai da articulação esférica executada da forma de acordo com a inven-ção são usados, por exemplo, polioximetilenos (POM) ou poliamidas (PA),ou poliéter étercetona (PEEK).

A seguir a invenção deverá ser esclarecida de novo, em deta-lhes, com auxílio de um exemplo de execução. Nos desenhos corresponden-tes são mostradas:

figura 1 uma articulação esférica executada de acordo com a invençãoem um meio corte axial

figura 2 uma representação isométrica do suporte do mancai da articula-ção esférica de acordo com a figura 1.

A figura 1 mostra uma forma de execução possível de uma arti-culação esférica executada na forma de acordo com invenção em um meiocorte. A articulação esférica é constituída, em essência, do pino de articula-ção 4, 5, do suporte do mancai 1, 1', da carcaça de articulação 6 e de umfole de vedação 7. A esfera de articulação 4 do pino de articulação 4, 5 érecebida pela carcaça de articulação 6 aberta de um lado. Entre a carcaçade articulação 6 e a esfera de articulação 4 está disposto o suporte do man-cai 1, 1' Iubrificado continuamente, do mesmo modo, aberto de um lado, bemcomo, moldado esférico, cuja superfície interna forma a superfície de desli-zamento para a esfera de articulação do pino de articulação. O suporte domancai 1, 11 é executado em duas camadas. Neste caso, correspondendo àinvenção a camada interna 2 é constituída de metal, enquanto que a camadaexterna 3 é constituída de um material sintético.

Através da camada interna 2 metálica do suporte do mancai 1,1'é assegurada uma alta resistência estrutural da articulação esférica. Em re-lação a articulações esféricas, cujos suportes do mancai são constituídosexclusivamente de materiais não metálicos, isto é, em geral de material sin-tético, a articulação esférica executada na forma de acordo com a invenção,devido à superfície interna metálica de seu suporte do mancai 1,1', alémdisso, possui propriedades de operação de emergência aperfeiçoadas. Aseventuais permeabilidades que surgem do fole de vedação, cuja seqüência éa penetração de sujeira na articulação ou a saída do meio lubrificante de seuponto do mancai, deste modo, diferente do caso de articulações esféricascom um suporte do mancai de material sintético, elas não levam a uma des-truição rápida da articulação esférica. O perigo de uma penetração de partí-cuias de sujeira na superfície de rolamento do suporte do mancai 1, 1' é re-duzido em relação aos suportes do mancai de material sintético.

Na forma de execução mostrada na figura 1 o suporte do mancai1, 11 é executado dividido em dois. Ele é constituído de duas metades simé-tricas axiais, que estão ligadas entre si através de uma alma de ligação 8que atua como dobradiça. Deste modo, a montagem da articulação esféricaé simplificada. Na área inferior do suporte do mancai 1,1', além disso, estáexecutada uma alma de ligação 11, contínua em sua circunferência, que es-tá prensada entre o anel de fecho 13 e a carcaça de articulação 6. Atravésda alma de ligação 11 disposta de maneira paralela à borda de abertura 9,9'do suporte de mancai, o suporte do mancai 1, 1' é fixado na carcaça de arti-culação 6, durante a montagem, e deste modo assegura o emprego da arti-culação esférica de acordo com a especificação, contra uma torção indese-jada.

Para um aumento maior de sua resistência ao desgaste, a su-perfície da camada metálica interna 2 do suporte do mancai 1,1" pode ser,por exemplo, endurecida ou tratada com QP, isto é, nitrurada. Sua camadaexterna 3 é constituída, por exemplo, de POM (polioximetileno). Devido àelasticidade desse material, as vibrações, em particular, do som do corpo,transmitidas pelo pino de articulação 4, 5 através do suporte do mancai 1,1'para a carcaça de articulação 6, são amortecidas de forma vantajosa. Emvirtude da execução do suporte do mancai 1, 1' de acordo com a invenção,com isso, a articulação esférica une, de forma extraordinária, o cumprimentodas exigências de sua capacidade de carga com a conversão das exigênciasexistentes com relação ao conforto. A camada externa 3 constituída de ma-terial sintético do suporte do mancai 1, 1" é pulverizada, de preferência, so-bre a camada metálica interna 2. Todavia as primeiras experiências têmmostrado que, também poderia ser possível colar a camada externa 3 com acamada interna.

A figura 2 mostra o suporte do mancai 1,1' executado de formade acordo com a invenção, em uma execução de duas partes, mais umavez, em uma representação isométrica. As duas semiconchas, como podeser reconhecido, são executadas em duas camadas, e são ligadas entre siatravés de uma alma 8, que atua como dobradiça. Na representação, alémdisso, pode ser reconhecida, a alma de ligação 11 já mencionada, contínuana circunferência do suporte do mancai. Além disso, é evidente que, na su-perfície interna metálica do suporte do mancai 1,1' está incorporada umaranhura 12. Através dessa ranhura 12 é formada uma reserva de graxa paraa lubrificação constante da articulação.

Listagem de Referência

1,1' suporte do mancai

2, 2' camada interna (metálica)

3, 3' camada externa (de material sintético)

4, 5 pinos de articulação

4 esfera de articulação5 corpo do pino de articulação

6 carcaça de articulação

7 fole de vedação

8 alma, alma de ligação

9, 9' borda, borda da abertura

10 abertura

11 alma de ligação

12 ranhura, reservatório de lubrificante

13 anel de fecho

Claims

1. Articulação esférica constituída de uma carcaça de articulação(6) aberta de um lado, de um pino de articulação (4, 5), cuja esfera de articu-lação (4) executada em uma de suas extremidades é recebida pela carcaçade articulação (6), de um suporte do mancai (1, 1') disposto entre a carcaçade articulação (6) e a esfera de articulação (4), do mesmo modo, aberto deum lado e, em essência, esférico, com uma parede interna Iubrificada conti-nuamente, bem como, com um anel de fecho (13) e com um fole de vedação(7), os quais fecham e vedam o lado aberto da carcaça de articulação (6), naárea da passagem entre a esfera de articulação (4) e o corpo (5) do pino dearticulação (4, 5) que se projeta para fora da carcaça de articulação, sendoque, o suporte do mancai (1, 1') é executado, pelo menos, com duas cama-das, caracterizada pelo fato de que, a camada interna (2, 2') do suporte domancai (1, 1') é constituída de metal e sua camada externa (3, 3') é constitu-ida de um material sintético.

2. Articulação esférica de acordo com a reivindicação 1, caracte-rizada pelo fato de que, o suporte do mancai (1, 1') é executado com duascamadas, sendo que, a camada interna metálica (2, 2') e a camada externa,constituída de material sintético (3, 3') são ligadas entre si por meio de umaligação por colagem.

3. Articulação esférica de acordo com a reivindicação 1 ou 2,caracterizada pelo fato de que, o suporte do mancai (1, 1') é executado comduas camadas, sendo que, as duas partes do suporte do mancai (1, 1'), res-pectivamente, com duas ou mais camadas são ligadas entre si através deuma alma (8) que atua como dobradiça.

4. Articulação esférica de acordo com a reivindicação 3, caracte-rizada pelo fato de que, o suporte do mancai (1, 1') aberto de um lado é divi-dido em duas metades simétricas axiais, que são formadas por duas semi-conchas metálicas, por repuxamento profundo, que em sua circunferênciaexterna são cobertas por uma camada de material sintético, e estão ligadasentre si por meio de uma alma (8), sendo que, as bordas (9, 9') das semi-conchas que ficam dentro carcaça de articulação (6) uma ao lado da outra,no lado aberto do suporte do mancai (1, 1') incluem uma abertura (10) deforma circular, e o eixo de simetria (y) que divide o suporte do mancai (1, 1')passa perpendicular através do diâmetro dessa abertura (10) de forma circu-lar.

5. Articulação esférica de acordo com uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizada pelo fato de que, paralela à borda da abertura (9, 9') dosuporte do mancai (1, 1") está disposta uma alma de ligação (11) contínuaem sua circunferência, através da qual é executada uma fixação e uma se-gurança contra torção para o suporte do mancai (1, 1") disposto na carcaçade articulação (6), sendo que, a alma de ligação (11) está prensada entre oanel de fecho (13) e a carcaça de articulação (6).

6. Articulação esférica de acordo com uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizada pelo fato de que, em sua superfície voltada para a esfe-ra de articulação, a camada metálica interna (2, 2') do suporte do mancai (1, 1') apresenta, pelo menos, uma ranhura (12), que forma um reservatório pa-ra um meio lubrificante.

7. Articulação esférica de acordo com uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizada pelo fato de que, a superfície voltada para a esfera dearticulação (4) da camada metálica interna (2, 2') do suporte do mancai (1, 1') é cromada para o aumento de sua resistência ao desgaste.

8. Articulação esférica de acordo com uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizada pelo fato de que, a superfície voltada para a esfera dearticulação (4) da camada metálica interna (2, 2') do suporte do mancai (1, 1') é endurecida para o aumento de sua resistência ao desgaste.

9. Articulação esférica de acordo com uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizada pelo fato de que, a superfície voltada para a esfera dearticulação (4) da camada metálica interna (2, 2') do suporte do mancai (1, 1') é nitrurada para o aumento de sua resistência ao desgaste.

10. Articulação esférica de acordo com uma das reivindicaçõesde 1 a 9, caracterizada pelo fato de que, a camada externa (3, 3") do suportedo mancai (1, 1') é constituída de polioximetileno.

11. Articulação esférica de acordo com uma das reivindicaçõesde 1 a 9, caracterizada pelo fato de que, a camada externa (3, 3') do suportedo mancai (1, 1') é constituída de poliamida.

12. Articulação esférica de acordo com uma das reivindicaçõesde 1 a 9, caracterizada pelo fato de que, a camada externa (3, 3') do suportedo mancai (1, 1') é constituída de poliéter étercetona.