BRPI0615756A2

BRPI0615756A2 - engrenagem cÈnica endentação de conexão

Info

Publication number: BRPI0615756A2
Application number: BRPI0615756-4A
Authority: BR
Inventors: Frank Zerling
Original assignee: Sona Blw Praezisionsschmiede Gmbh
Priority date: 2005-09-10
Filing date: 2006-09-05
Publication date: 2011-05-24
Also published as: CN101258340A; EP1922498A1; EA200800539A1; JP5455369B2; EA013416B1; US20080223162A1; BRPI0615756B1; DE102005043124A1; AU2006289378A1; EP1922498B1; KR20080041239A; SI1922498T1; CA2621561A1; CN101258340B; WO2007028568A1; ATE457434T1; JP2009508061A; DE502006006119D1

Abstract

ENGRENAGEM CÈNICA COM ENDENTAçãO DE CONEXãO. A presente invenção refere-se a uma engrenagem cónica (1) com endentação de conexão, que abrange uma endentação cónica (2) e ao menos uma outra endentação (3) com igual número de dentes, que se conecta sem lacuna a uma de suas extremidades. Ambas as endentações são então executadas à maneira de endentações rolantes evolventes, e a faixa de transição entre ambas as endentações se estende sem aresta, sendo que os parâmetros de endentação da endentação cónica (2) e da endentação de conexão (3) são predeterminados separadamente e divergentes entre si.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "ENGRENA-GEM CÔNICA COM ENDENTAÇÃO DE CONEXÃO".

A presente invenção refere-se a uma engrenagem cônica comendentação de conexão, abrangendo uma endentação cônica e ao menosuma outra endentação com igual número de dentes, que se conecta semlacuna a uma de suas extremidades.

Essa engrenagem cônica com uma endentação de conexão e-xecutada como endentação reta é conhecida da FR 909413. As endenta-ções que se conectam entre si são então separadas por uma aresta.

Uma transição isenta de aresta entre duas endentações só é atéagora conhecida do artigo "Endentações evolventes com propriedades ex-tremas" de Karheinz Roth e Shyi-Jeng Tsai da revista Antriebstechnik, 1997,Jg. 36, caderno 3, pág. 82-90, onde, para efeito da pivotabilidade relativa deduas engrenagens, toroidais, engranzam entre si duas endentações cônicase retas mutuamente correspondentes em seus parâmetros de endentação.

Do estado atual da técnica já são ainda conhecidas engrena-gens cônicas com uma endentação reta muito curta em comparação com ocomprimento axial da endentação cônica, se conectando axialmente semlacuna à endentação cônica, em que o perfil de endentação da endentaçãoreta corresponde ao perfil de endentação cônica projetada em direção axial.Essa endentação reta pode ser utilizada apenas como endentação de encai-xe.

Além disso, do estado atual da técnica são conhecidas engrena-gens cônicas com uma endentação reta que se conecta axialmente distanci-ada, como endentação externa da endentação cônica.

A endentação externa é então executada como mera endenta-ção de encaixe e apresenta um diâmetro externo menor em comparaçãocom o diâmetro externo da endentação cônica bem como número de dentesdiferente da endentação cônica.

Em face disso, constitui objetivo da presente invenção disponibi-lizar uma engrenagem cônica com funcionalidade ampliada.

Esse objetivo é alcançando por uma engrenagem cônica deacordo com a invenção com as características da reivindicação 1. Ambas asendentações, portanto a endentação cônica e a endentação de conexão,àquela conectada sem lacuna, apresentam o mesmo número de dentes, po-dendo as endentações apresentar transição direta uma para dentro da outra.

Os dentes e os flancos dos dentes de ambas endentações são sobrepostosvantajosamente um por um. Além disso, tanto a endentação cônica comotambém a endentação de conexão são executadas à maneira de endenta-ções rolantes evolventes, com o que - em oposição ao estado atual da técni-ca - a endentação de conexão não apenas é apropriada como endentaçãode encaixe, mas sim também para transmissão de força evolvente com umaoutra engrenagem dentada reta. Finalmente, a faixa de transição das enden-tações conectadas entre si sem lacuna é executada isenta de aresta, e osparâmetros de endentação de endentação cônica e endentação de conexãosão previstas separadas e divergentes entre si.

Uma engrenagem cônica de acordo com a invenção é produzidade preferência por meio de um processo de fabricação por deformação. Aoversado estão, portanto, disponíveis processos por deformação conhecidosdo estado atual da técnica, como por exemplo deformação a quente e a frio,também forjamento. Enquanto que, de fato, em princípio, também é possíveluma fabricação com levantamento de aparas, as propriedades de uma en-grenagem cônica de acordo com a invenção, especialmente a isenção dearesta na faixa de transição, podem ser obtidas de maneira particularmentesimples por um processo de fabricação por deformação. Além disso, tanto aendentação cônica como também a endentação de conexão podem entãoser produzidas simultaneamente em uma etapa de trabalho.

Segundo uma primeira configuração vantajosa da invenção, osparâmetros de endentação de ambas as endentações na faixa de transiçãosatisfazem as condições de rolamento evolventes mútuas, com o que é ga-rantido um cuidadoso rolamento de uma engrenagem dentada reta engran-zando com uma das duas endentações também na faixa de transição.

Quanto à endentação de conexão, trata-se, de preferência, deuma endentação externa executada como endentação reta, que se conectaaxialmente à endentação cônica em sua extremidade com maior módulo,isto é, na extremidade de maior diâmetro. Mas também é possível uma en-dentação reta aplicada ao módulo menor contraposto, de tal maneira que amesma pode ser utilizada alternativamente com a endentação cônica medi-ante correspondentes parceiros de endentação respectivamente até à faixade transição.

Na engrenagem cônica de acordo com a invenção, a projeçãoda endentação cônica corresponde vantajosamente às regras da DIN 3971 ea endentação externa é executada como endentação reta de preferênciasegundo as regras da DIN 3960.

A endentação de conexão e/ou a endentação de conexão deuma engrenagem cônica de acordo com a invenção podem apresentar, van-tajosamente, um abaulamento. Como faixa de transição é prevista aquelafaixa, em que as duas endentações apresentam transição mútua sem aresta.No caso de que ambas as endentações apresentem um abaulamento, a fai-xa de transição pode ser definida como aquela faixa das endentações comtransição mútua, que se situa entre as respectivas formações de suporte dasendentações.

A geometria de ambas as endentações pode ser prevista sepa-rada por seleção apropriada dos parâmetros de endentação determinadaspara a respectiva endentação. Para a projeção da endentação cônica, paratanto são especialmente significativos seu ângulo de engate (ακν), seu mó-dulo (mKv). seu fator de deslocamento de perfil (xKv) e seu ângulo de coneprimitivo de referência (δ«ν)· Para uma endentação reta, especialmente seuângulo de engate (ctst), seu módulo (mst), seu fator de deslocamento de perfil(xst) e diâmetro de círculo primitivo de referência (õSt). Os parâmetros anteri-ormente mencionados podem variar eventualmente pela largura da respecti-va endentação, especialmente na faixa de transição das endentações.

Em uma outra configuração vantajosa da invenção, os parâme-tros de endentação de endentação cônica e endentação reta são seleciona-dos de tal maneira em dependência mútua, que tanto uma engrenagem cô-nica rolando na endentação cônica, cuja endentação penetra na endentaçãoreta da engrenagem cônica, como também uma engrenagem reta rolandosobre a endentação reta, cuja endentação reta penetra na endentação côni-ca, pode rolar desimpedidamente.

Além disso, a engrenagem cônica apresenta na faixa de transi-ção das endentações, vantajosamente, um recuo extremo de seus flancosde dente, de tal maneira que o curso de uma linha de flanco na faixa detransição passa em ambos os lados tangencialmente para o curso de umalinha de flanco de endentação cônica ou reta. Assim, na faixa dos flancos dedente é garantida uma transição particularmente suave e uniforme de ambasas endentações.

De novo, vantajosamente, a engrenagem cônica apresenta nafaixa de transição das endentações um recuo extremo do diâmetro do círculode topo de seus dentes, de tal maneira que o curso do diâmetro de círculode topo na faixa de transição passa em ambos os lados tangencialmentepara o curso do diâmetro de círculo de topo da endentação cônica ou reta.

Nem a endentação cônica nem a endentação reta se projetamassim na periferia externa da engrenagem cônica relativamente à respecti-vamente outra parte da engrenagem cônica. Além disso, é assim garantidauma transição suave, sem arestas e redonda com raio eventualmente variá-vel entre ambas as endentações na área externa da engrenagem cônica deacordo com a invenção.

Segundo uma outra configuração vantajosa da invenção, o res-pectivo módulo de endentação reta ou cônica apresenta no ponto de interse-ção do círculo primitivo de referência da endentação reta com o cone primiti-vo de referência da endentação cônica o mesmo valor, o que possibilita umatransição especialmente suave das endentações. Isso é então especialmen-te vantajoso quando os parâmetros de endentação mutuamente divergentesde endentação cônica e reta em uma faixa de endentação das endentaçõesapresentam uma conversão mútua tão gradual quanto possível.

Além disso, a engrenagem cônica pode também, vantajosamen-te, apresentar uma endentação de encaixe interno disposta radialmente den-tro da endentação reta. Isso eleva novamente a funcionalidade de uma en-grenagem cônica de acordo com a invenção. Por parte da endentação deconexão vantajosamente executada como endentação reta resultam assimtrês diversas possibilidades da transmissão de força: de um lado, a trans-missão de força pode ocorrer pela endentação reta, a saber, ou de modorolante ou mediante utilização da endentação reta como endentação de en-caixe externo. No último caso, a endentação reta pode cooperar por exemplocom uma endentação de encaixe interno de um cubo correspondentementeadaptada. De outro lado - quer opcionalmente ou adicionalmente - a enden-tação de encaixe interno pode também ser utilizada para a transmissão deforça.

Quando da projeção das endentações de uma engrenagem cô-nica de acordo com a invenção - levando-se em consideração as condiçõessecundárias desejadas - a endentação reta pode resultar em sua projeçãodependente de parâmetros, de maneira vantajosa, como função dos parâ-metros de endentação da endentação cônica. Com uma função f apropriadatem-se então:

<formula>formula see original document page 6</formula>

sendo que os índices St significam "endentação reta" e KV "endentação cô-nica".

Na tabela a seguir, estão ilustradas as faixas-limite que vêm aocaso para os parâmetros acima bem como as faixas a serem delas de prefe-rência selecionadas:

<table>table see original document page 6</column></row><table>

As faixas preferidas resultam sob consideração da área de apli-cação prevista e dos requisitos, a isso associados, à engrenagem cônica deacordo com a invenção. Especialmente para a faixa preferida do módulo daendentação cônica é potencialmente significativo o compartimento de cons-trução disponível. A faixa de ângulo de engate da endentação cônica estárelacionada à carga de fianco a ser esperada da endentação, o deslocamen-to de perfil à capacidade de carga de base a ser alcançada e o ângulo decone primitivo de referência à relação de número de dentes para com a en-grenagem cônica a engranzar com a endentação cônica. Para a endentaçãoreta são válidos critérios comparáveis.

Como já mencionado anteriormente, em uma faixa de transiçãodas endentações por uma adaptação dos parâmetros variável nessa faixadeve ser vantajosamente providenciado para que as endentações, especi-almente os flancos de dente, tenham uma transição tão suave quanto possí-vel. Na faixa de transição, à função f pode ser vantajosamente aplicada acondição limite de que O módulo da endentação reta apresenta no ponto deinterseção do círculo primitivo de referência da endentação cilíndrica com ocone primitivo de referência da endentação cônica o mesmo valor que o mó-dulo da endentação cônica. Outras condições secundárias para a função fresultam das configurações vantajosas já mencionadas anteriormente.

Além disso, a presente invenção não está restrita a uma engre-nagem cônica de endentação reta com uma endentação reta seguinte. Asconsiderações anteriores podem ser igualmente aplicadas a uma endenta-ção cônica de dente chanfrado com uma endentação reta de dente chanfra-do aí conectada, sendo que então de preferência os ângulos de chanfradurade endentação reta e cônica devem corresponder entre si.

Um exemplo de execução da engrenagem cônica de acordo coma invenção será detalhadamente explicado com auxílio do desenho. Mos-tram:

figura 1 - um corte longitudinal por um exemplo de execução deuma engrenagem cônica de acordo com a invenção,

figura 2 - uma representação em perspectiva da engrenagemcônica segundo a figura 1 e

figura 3 - uma vista do alto frontal da engrenagem cônica segun-do as figuras 1 e 2.

O exemplo de execução de uma engrenagem cônica 1, repre-sentada nas figuras 1 a 3, abrange uma endentação cônica 2 e uma enden-tação reta 3 - que se conecta axialmente àquela em sua extremidade demaior módulo, como endentação de conexão. Ambas as endentações 2, 3são de dentes retos. Além disso, a engrenagem cônica 1 apresenta adicio-nalmente uma endentação de encaixe interna 4, que fica disposta radialmen-te dentro da endentação reta 3 e da endentação cônica 2. Esta pode, porexemplo, servir para a produção de uma união à prova de rotação com umaendentação de encaixe externo de um eixo ou semelhante. A endentaçãocônica 2 e a reta 3 apresentam o mesmo número de dentes, ambas comquatorze dentes. Além disso, endentação cônica 2 e endentação reta 3 sãoexecutadas como endentação rolante evolvente, de modo que é apropriadarespectivamente para transmissão de força com uma segunda engrenagemcônica ou reta engranzando com ela. Além disso, se pode bem ver que en-dentação cônica e reta apresentam transição direta mútua. A faixa de transi-ção 5 das endentações 2, 3 é executada isenta de aresta. Especialmente navista frontal da figura 3 se pode verificar que uma engrenagem reta engran-zando com a endentação reta 3 não poderia ser prejudicada mesmo queesta penetrasse axialmente na endentação cônica 2. Inversamente, tambémuma outra engrenagem cônica quando do rolamento na endentação cônica 2não seria prejudicada pela endentação reta 3, mesmo que esta entrasse oumesmo saísse da endentação reta 3. No ponto de interseção do círculo pri-mitivo de referência dst da endentação reta 3 com o cone primitivo de refe-rência. dkv da endentação cônica 2 o módulo da endentação reta 3 e o módu-lo da endentação cônica 2 correspondem entre si. Os dentes apresentam nafaixa de transição 5 um recuo extremo de seu diâmetro de círculo de tipo, detal maneira que há transição mútua continuamente e sem salto ou aresta docurso do diâmetro de círculo de topo na faixa de transição em ambos os Ia-dos tangencialmente para o curso do diâmetro de círculo de topo de enden-tação cônica 2 e endentação reta 3. Além disso, também os flancos de dentedos dentes da endentação cônica 2 e da endentação reta 3 com transiçãomútua são de tal maneira alisados por uma contínua transição dos respecti-vos parâmetros de endentação nessa faixa que seus flancos de dente sãoisentos de aresta na faixa de transição. Especialmente por um recuo dosflancos de dente na faixa de transição 5 se providencia para que as linhas deflancos nas endentações na faixa de transição 5 passem em ambos os ladostangencialmente para uma linha de flancos de endentação cônica 2 e enden-tação reta 3. A endentação cônica 2 apresenta um abaulamento, que é ilus-trado pela configuração de suporte 7 representada na figura 1 como áreadesenhada. A largura axial dos dentes da endentação reta 3 é maior do quea largura axial dos dentes da endentação cônica 2. A engrenagem cônica 1apresenta em sua extremidade do lado frontal em lados da endentação reta3 um prolongamento 6 radialmente circundante, com o qual por exemplo po-de ser encerrado com travamento devido à forma um ressalto de apoio deum eixo unido com a endentação de encaixe interno 4.

Claims

1. Engrenagem cônica com endentação de conexão, abrangen-do uma endentação cônica e ao menos uma outra endentação com igualnúmero de dentes, que se conecta sem lacuna a uma de suas extremidades,caracterizada pelo fato de que ambas as endentações são executadas àmaneira de endentações rolantes evolventes, e a faixa de transição entreambas as endentações se estende sem aresta, sendo que os parâmetros deendentação da endentação cônica e da endentação de conexão são prede-terminados separadamente e divergentes entre si.

2. Engrenagem cônica de acordo com a reivindicação 1, caracte-rizada pelo fato de que na faixa de transição das duas endentações seusparâmetros de endentação satisfazem as condições de rolamento evolven-tes mútuas.

3. Engrenagem cônica de acordo com a reivindicação 1, caracte-rizada pelo fato de que a endentação de conexão é executada como enden-tação reta, que se conecta à endentação cônica em sua extremidade commaior módulo.

4. Engrenagem cônica de acordo com a reivindicação 3, caracte-rizada pelo fato de que os parâmetros de endentação de endentação cônicae endentação reta são selecionados de tal maneira em dependência mútua,que tanto uma engrenagem cônica rolando na endentação cônica, cuja en-dentação penetra na endentação reta da engrenagem cônica, como tambémuma engrenagem reta rolando sobre a endentação reta, cuja endentaçãoreta penetra na endentação cônica, pode rolar desimpedidamente.

5. Engrenagem cônica de acordo com a reivindicação 4, caracte-rizada pelo fato de que a engrenagem cônica apresenta na faixa de transi-ção das endentações um recuo extremo de seus flancos de dente, de talmaneira que o curso de uma linha de flanco na faixa de transição passa emambos os lados tangencialmente para o curso de uma linha de flanco de en-dentação cônica ou reta.

6. Engrenagem cônica de acordo com a reivindicação 4, caracte-rizada pelo fato de que a engrenagem cônica apresenta na faixa de transi-ção das endentações um recuo extremo do diâmetro do círculo de topo deseus dentes, de tal maneira que o curso do diâmetro de círculo de topo nafaixa de transição passa em ambos os lados tangencialmente para o cursodo diâmetro de círculo de topo da endentação cônica ou reta.

7. Engrenagem cônica de acordo com a reivindicação 4, caracte-rizada pelo fato de que o módulo da endentação reta apresenta no ponto deinterseção do círculo primitivo de referência da endentação reta com o coneprimitivo de referência da endentação cônica o mesmo valor que o móduloda endentação cônica.

8. Engrenagem cônica de acordo com a reivindicação 3, caracte-rizada pelo fato de que o ângulo de engate da endentação reta se situa emuma faixa entre 17o e 30°.

9. Engrenagem cônica de acordo com a reivindicação 3, caracte-rizada pelo fato de que- o módulo da endentação reta apresenta um valorentre 1e 20.

10. Engrenagem cônica de acordo com a reivindicação 3, carac-terizada pelo fato de que o fator de deslocamento de perfil da endentaçãoreta é selecionado com um valor entre -0,5 e +0,5.

11. Engrenagem cônica de acordo com a reivindicação 3, carac-terizada pelo fato de que o ângulo de engate da endentação cônica se situaem uma faixa entre 17o e 30°.

12. Engrenagem cônica de acordo com a reivindicação 3, carac-terizada pelo fato de que o módulo da endentação cônica apresenta um va-lor entre 1 e 20.

13. Engrenagem cônica de acordo com a reivindicação 3, carac-terizada pelo fato de que o fator de deslocamento de perfil da endentaçãocônica é selecionado com um valor entre -0,5 e +0,5.

14. Engrenagem cônica de acordo com a reivindicação 3, carac-terizada pelo fato de que o ângulo de cone primitivo de referência da enden-tação cônica se situa em uma faixa entre 10o e 90°.

15. Engrenagem cônica de acordo com a reivindicação 3, carac-terizada pelo fato de que a engrenagem cônica apresenta ainda uma enden-tação de encaixe interna disposta radialmente dentro da endentação reta.

16. Engrenagem cônica de acordo com a reivindicação 1, carac-terizada pelo fato de que a engrenagem cônica é produzida por deformação.