BRPI0621436A2

BRPI0621436A2 - conjunto de vedação inserìvel em um compartimento definido entre dois elementos relativamente rotativos, em particular os anéis de uma unidade de mancal de cubo para veìculos e unidade de mancal

Info

Publication number: BRPI0621436A2
Application number: BRPI0621436-3A
Authority: BR
Inventors: Claudio Foti; Andrea Serafini; Marco Brunetti
Original assignee: Skf Ab
Priority date: 2006-03-20
Filing date: 2006-03-20
Publication date: 2012-07-10
Also published as: ES2347821T3; EP1994294B1; CN101449073A; US20090108539A1; CN101449073B; JP2009530564A; KR101355715B1; EP1994294A1; WO2007108018A8; JP4777457B2; DE602006014213D1; US20110233874A1; WO2007108018A1; KR20090021142A; ATE467058T1

Abstract

CONJUNTO DE VEDAçãO INSERìVEL EM UM COMPARTIMENTO DEFINIDO ENTRE DOIS ELEMENTOS RELATIVAMENTE ROTATIVOS, EM PARTICULAR OS ANéIS DE UMA UNIDADE DE MANCAL DE CUBO PARA VEíCULOS E UNIDADE DE MANCAL. Um conjunto de vedação (1a, 1b) que inclui: uma primeira proteção (10) que apresenta uma porção de luva (11) e uma porção de flange (12) que se estende radialmente desde a primeira extremidade (13) da porção de luva; e um elemento de vedação (15) feito de material elastomérico que apresenta uma porção raiz anular (16) que se estende radialmente e se sobressaindo a partir de uma aresta periférica (18) da porção de flange e uma primeira borda de vedação anular axial (20) na qual o elemento de vedação apresenta uma segunda borda de vedação anular radial (21), as bordas (20, 21) axialmente se sobressaindo se estendem desde o lado oposto da primeira extremidade da porção de Luva em um mesmo lado como uma extremidade afinada (23) da porção raiz e sendo reciprocamente espalhadas para formar uma seção radial conformada em V que tem vértice voltado para a porção raiz e eixo paralelo à porção de luva; a primeira borda apresentando um assento radial (32) voltado para o lado oposto da segunda borda e que acomoda uma mola toroidal (33) que aplica uma tensão radial deslocada a uma articulação elástica definida pela extremidade afinada da porção raiz, - as bordas de vedação podem ser acopladas a uma segunda e uma terceira proteção anulares que podem ser seletivamente arranjadas coaxiais à primeira proteção (50, 50') e ter dimensões similares.

Description

"CONJUNTO DE VEDAÇÃO INSERÍVEL EM UM COMPARTIMENTO DEFINIDO ENTRE DOIS ELEMENTOS RELATIVAMENTE ROTATIVOS, EM PARTICULAR OS ANÉIS DE UMA UNIDADE DE MANCAL DE CUBO PARA VEÍCULOS E UNIDADE DE MANCAL"

CAMPO TÉCNICO

A presente invenção é relativa a um conjunto de vedação anular do tipo projetado para proteger os mancais de rolamento de um cubo de roda de contaminantes externos tais como água, poeira, lama, com os quais o cubo de roda está constantemente em contato durante a vida operacional.

Em particular, o conjunto de vedação da invenção é adequado para equipar de maneira vantajosa uma unidade de mancai de cubo de um tipo conhecido cujas funções de cubo e fuso são realizadas pelos anéis de um mancai de rolamento que são apropriadamente flangeados de modo a acomodar em um lado uma roda de um veículo e do outro ser fixado ao montante de uma suspensão de veículo.

TÉCNICA FUNDAMENTAL

É conhecido que em aplicações automotivas os mancais de rolamento, em particular aqueles presentes em cubos de roda, e ainda mais particularmente aqueles que formam a unidade de mancai de cubo do tipo anteriormente mencionado, são expostos continuadamente em utilização ao contato com quantidades elevadas de contaminantes: portanto, em tais aplicações, os conjuntos de vedação utilizados para proteger os mancais (incorporados nos próprios mancais, ou mais freqüentemente pertencendo à unidade de mancai de cubo) em adição à finalidade de conter o óleo lubrificante ou graxa dentro do mancai, acima de tudo tem a finalidade de impedir que contaminantes externos penetrem no cubo da roda e/ou no mancai.

Infelizmente, contaminantes tais poeira e lama, também se bloqueados pelo conjunto de vedação, tendem a misturar com graxas que lubrificam as bordas de vedação e desgastar estas últimas até que elas percam toda a sua capacidade de vedação. Para superar tal desvantagem, os conjuntos de vedação conhecidos para as aplicações descritas, apresentam uma borda de vedação radial principal e mais para fora uma borda para poeira para preservar a borda principal de contato com contaminantes.

Contudo, para evitar um desgaste de rápido dela, as bordas anti-poeira são usualmente projetadas de modo a se ajustarem com a superfície de vedação sobre a qual a borda principal opera em conjunto por interferências, com interferência muito pequena ou mesmo com folga menor. Desta maneira, contudo, a graxa lubrificante possivelmente colocada entre as duas bordas é facilmente perdida para fora, e os contaminantes externos também, se em quantidade mínima, podem entrar em contato com a borda de vedação principal e provocar desgaste conseqüente da mesma.

Uma solução do problema consiste em conformar a borda anti poeira de modo a bombear os contaminantes para fora. Contudo, tal solução não é mais satisfatória tendo em vista vida mais longa requerida pelos elementos.

DIVULGAÇÃO DA INVENÇÃO

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E o objetivo da presente invenção fornecer um conjunto de vedação para aplicações exigentes, por exemplo, como cubos de roda de veículos, que é capaz de assegurar, também na presença de doses elevadas de contaminantes externos e preservar, ao mesmo tempo, um baixo custo de produção, um rendimento de vedação elevado e, acima de tudo, que seja capaz de manter tal rendimento elevado essencialmente invariante, também com o desgaste progressivo da borda de vedação.

Portanto, de acordo com a invenção, é fornecido um conjunto de vedação inserível entre dois elementos relativamente rotativos para vedar, de maneira estanque a fluido, um compartimento definido entre ditos elementos de um ambiente externo para o próprio compartimento, como definido na reivindicação 1.

Em particular, o conjunto de vedação compreende uma primeira proteção anular que apresenta uma porção de luva axial para a montagem angularmente integral com um de ditos elementos, e uma porção de flange que se estende radialmente a partir de uma primeira extremidade da porção de luva; e um elemento de vedação feito de material elastomérico que apresenta uma porção raiz anular que sobressaindo radialmente se estende a partir de uma aresta periférica da porção de flange e uma primeira borda anular axialmente vedante, bem como uma segunda borda anular radialmente vedante, ditas bordas sobressaindo e se estendendo axialmente sobre o lado oposto da primeira extremidade da porção de luva, a partir de um mesmo lado como uma extremidade afinada da porção raiz e que é de maneira recíproca e divergente arranjada para formar em seção radial uma forma em V. que tem um vértice voltado no sentido da porção raiz e um eixo paralelo à porção de luva.

As bordas apresentam arestas de vedação respectivas conformadas em V e a primeira borda também apresenta um assento radial voltado para o lado oposto da segunda borda e que acomoda uma mola toroidal que aplica sobre a primeira borda uma tensão radial deslocada a uma articulação elástica definida pela extremidade afinada da porção raiz e que tem centro de rotação arranjado em uma linha que cruza a aresta de vedação da primeira borda, e que forma com um plano radial um ângulo γ na faixa de 20 ° até 60

Além disto, as bordas de vedação podem ser acopladas de maneira deslizante com respectivas superfícies de vedação de uma segunda e terceira proteções anulares arranjáveis de maneira seletiva coaxiais com a primeira proteção e tendo dimensões similares, de modo que ambas, a segunda e terceira proteções podem ser acopladas a uma mesma dita primeira proteção. De acordo com um aspecto da invenção, finalmente o centro de aplicação de dita tensão radial deslocada sobre a primeira borda é deslocada também em relação à dita aresta de vedação conformada em V da primeira borda, sendo arranjada, com relação à mesma, radialmente deslocada mais próximo da porção de luva da primeira proteção.

Desta maneira, os contaminantes externos podem alcançar a primeira borda, que forma a borda de vedação principal somente de maneira muito difícil e depois de um tempo de trabalho relativamente longo, uma vez que eles são mantidos pela segunda borda; além disto, desgaste desta última não tem conseqüências diretas na capacidade de vedação do conjunto de vedação inteiramente cedida à primeira borda, e também porque a primeira borda, graças à sua geometria específica, é capaz de manter uma ação de vedação constante e inalterada também enfrentando o desgaste relativamente elevado da mesma.

Na prática, a primeira borda do conjunto de vedação da invenção torna, dadas algumas diferenças relacionadas à aplicação específica para a qual ela é projetada, uma vedação similar, de acordo com as características da aresta de vedação, a qual pode ser obtida em conjuntos de vedação feitas de acordo com os ensinamentos da EP 098999 que, contudo, são projetados para uma aplicação inteiramente diferente, isto é, para montagem entre o eixo de manivelas e o cárter de manivelas de um veículo com motor a diesel ou a gasolina e/ou o poço de óleo, para conter o óleo, isto é, para aplicação em um ambiente limpo e em velocidades relativamente elevadas.

De acordo com a invenção, ao invés disto, uma variante de tal tecnologia é agora aplicada a um campo completamente diferente, ambiente sujo e velocidades relativamente baixas.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Outros aspectos e vantagens da presente invenção serão evidentes na descrição de sua modalidade não limitativa a seguir, com referência aos desenhos que acompanham, nos quais

A figura 1 mostra uma vista em elevação em seção radial longitudinal de uma primeira configuração de um conjunto de vedação feito de acordo com a invenção;

A figura 2 mostra uma vista em elevação em seção radial longitudinal de uma segunda configuração de um conjunto de vedação feito de acordo com a invenção;

A figura 3 mostra, de maneira esquemática, uma unidade de mancai de cubo, dotada dos conjuntos de vedação nas figuras 1 e 2.

MELHOR MODO DE REALIZAR A INVENÇÃO

Com referência às figuras desde 1 até 3, o número 1 indica um conjunto de vedação inserível em um compartimento 2 definido entre dois elementos relativamente rotativos 3, 4, em particular com os anéis interno 3 e externo 4 de uma unidade mancai de cubo 5 (figura 3) para veículos, para isolar o compartimento 2 do ambiente exterior.

O conjunto de vedação 1 compreende uma primeira proteção anular que apresenta uma porção de luva axial 11 para montar angularmente de maneira integrada com um de ditos elementos, no caso em questão, com o anel externo 4 e uma porção de flange 12 que se estende radialmente a partir de uma primeira extremidade 13 da porção de luva 11.

O conjunto de vedação 1 ainda compreende um elemento de vedação carregado de maneira integrada por uma proteção 10, e feito de material elastomérico, por exemplo, uma borracha natural ou sintética, que apresenta uma porção raiz anular 16 que se salienta radialmente e sobressaindo a partir de uma aresta periférica 18 da porção de flange 10, uma primeira borda anular de vedação axial 20 e uma segunda borda axial de vedação radial 21.

As bordas 20 e 21 se estendem axialmente e sobressaindo sobre o lado oposto da extremidade 13 da porção de luva 11 a partir de um mesmo lado como uma extremidade afinada 23 da porção raiz 16 e são arranjadas de maneira recíproca e divergente para formar em seção radial uma forma em V que tem um vértice voltado no sentido da porção raiz 16 e um eixo paralelo à porção de luva 11.

Cada uma das bordas 20, 21 apresenta arestas de vedação respectivas conformadas em V, 30, 31 e a borda 20 também apresenta um assento radial 32 voltado para o lado oposto da borda 21 e que acomoda uma mola toroidal 33 montada de modo a aplicar sobre a borda 20 uma tensão radial, indicada pela seta nas figuras 1 e 2, deslocada até uma articulação elástica definida pela extremidade afinada 23 da porção raiz 16 e que tem centro de rotação R arranjado em uma linha T que cruza a aresta de vedação 30 da borda 20 (indicada por uma linha tracejada-pontilhada na figura 1) e que forma com um plano radial um ângulo γ na faixa de 20 ° até 60 De acordo com um aspecto da invenção, as bordas de vedação

20, 21 são engatáveis de maneira deslizante por meio de arestas conformadas em V 30, 31 com respectivas superfícies de vedação 40, 41 ou de uma segunda proteção anular 50 (figura 1) ou uma terceira proteção anular 50' (figura 2), ambas podendo ser arranjadas de maneira seletiva coaxiais com a proteção IOe tendo dimensões similares.

O centro de aplicação, indicado por C nas figuras 1 e 2, da tensão radial deslocada mencionada aplicada pela mola 33 na borda 20 é, de acordo com outro aspecto da invenção, arranjada de maneira deslocada com um deslocamento igual a "e", também em relação à aresta de vedação conformada em V 30 da borda 20, no mesmo sentido que é arranjada em uma posição deslocada radialmente mais próxima da porção de luva 11 da primeira proteção 10 com relação à aresta de vedação 30. Pelo efeito da posição duplamente deslocada do ponto C em relação a ambos, ao ponto R e aresta 30, o componente axial puro da tensão aplicada pela mola 33 à borda 20 não cruza a aresta 30; conseqüentemente, uma resultante oblíqua que forma um ângulo com a porção de luva 11 irá cruzar a mesma em utilização.

As bordas 20, 21 são delimitadas no sentido da extremidade afinada 23 da porção raiz anular 16 e no lado oposto, por respectivas ranhuras anulares 50 que têm perfil semi-circular em seção radial, as quais delimitam igualmente e definem a extremidade afinada 23; o centro de rotação R da articulação elástica definida por tal extremidade afunilada 23 da porção raiz anular 16 é escolhido de modo a ser encontrado na interseção de linhas opostas tangentes ao perfil das ranhuras 50, 51 indicadas esquematicamente na figura 2 por linhas interrompidas.

O elemento de vedação 15 ainda apresenta uma terceira borda 60 conformada como uma borda anti-poeira que se estende em direção oposta à borda 20 e sobre o mesmo lado que a borda 31, se sobressaindo a partir da porção raiz 16; esta última também se sobressaindo e de maneira oblíqua em relação à porção de flange 12 a partir da aresta 18 na mesma direção que a segunda borda 21 de modo que, em direção radial, a porção raiz 16 e as bordas 20, 21 e 60 formam essencialmente uma forma em X que tem o centro de rotação R para borda essencialmente arranjado no meio da forma em X.

Com referência às figuras 1 e 2, a primeira proteção IOs pode 20 ser acoplada, de acordo com um aspecto da invenção, seja com uma segunda proteção anular 80 que forma um conjunto de vedação de configuração Ia (figura 1) ou com uma terceira proteção anular 80' que forma um conjunto de vedação de configuração Ib (figura 2).

Ambas as proteções 80 e 80' apresentam cada uma, em seção radiais, uma forma essencialmente em L que compreende uma porção de luva 81 para um conjunto angularmente integrado com o outro de ditos elementos, no caso em questão, o anel interno 3 e uma porção de flange 82, 82 arranjada em utilização voltada e oposta às respectivas porções luva lie flange 12 da primeira proteção 10. As bordas 20 e 21 como está mostrado de maneira esquemática sem escala nas figuras 1 e 2 (nas quais bordas 20, 21 são mostradas em configuração não deformada), operam em conjunto em deslizamento com uma interferência predeterminada, respectivamente, com a 5 porção de flange 82, 82' e a porção de luva 81 de, seletivamente, qualquer das segunda proteção 80 ou terceira proteção 80'.

Em ambos os casos a porção de luva 81 da proteção 80, 80' apresenta no lado oposto da respectiva porção de flange 82, 82' uma aresta 85 dobrada no sentido da porção de flange 12 da primeira proteção 10 conformada de modo a formar, em utilização, um elemento centrífugo ou lançador de contaminantes possivelmente presentes no ambiente exterior ao espaço 2 que é dimensionado de modo a proteger a terceira borda anti-poeira 60 no sentido de dito ambiente exterior, de modo a protegê-lo.

A porção de flange 82 da segunda proteção 80 inclui, no lado oposto a primeira proteção 10, uma armadura metálica essencialmente plana 90 que carrega um anel elastomérico magnético 91 que define uma roda acústica.

Inversamente, a porção de flange 82' da terceira proteção 80' é definida por uma armadora metálica cunhada 92 que apresenta uma dobra 20 conformada em uma porção de luva 81 e uma dobra conformada em L em sua aresta periférica de modo a apresentar as mesmas dimensões axiais que a porção de flange 82 da segunda proteção 80, de modo que as segunda e terceira proteções possam, ambas, serem acopladas à mesma primeira proteção 10.

Graças à estrutura descrita em detalhe, realizando uma quebra matemática e geométrica das forças que atuam sobre a borda 20, é possível demonstrar que a carga S (figura 2) que atua sobre a aresta de vedação 30 é oblíqua e essencialmente independente da largura da área realmente em contato entre a aresta 30 e a superfície 40, de ambas as posições e variações axiais menores da aresta 30, pelo que, a ação de vedação é mantida essencialmente constante, também com o desgaste progressivo da borda 20.

Claims

1. Conjunto de vedação (1) inserível em um compartimento (2) definido entre dois elementos relativamente rotativos (3, 4), em particular os anéis de uma unidade de mancai de cubo (5) para veículos para isolar o compartimento do ambiente externo, o conjunto de vedação (1) compreendendo uma primeira proteção anular (10) que apresenta uma porção de luva (11) axial (11) para a montagem angularmente e de forma integrada a um (4) de ditos elementos, e uma porção de flange (12) que se estende radialmente a partir de uma primeira extremidade (13) da porção de luva (11);e um elemento de vedação (15) feito de material elastomérico que apresenta uma porção de raiz (16) anular que se estende radialmente e se sobressai a partir de uma aresta periférica (18) da porção de flange (12) e uma primeira borda (20) anular de vedação axial (18); dito elemento de vedação (15) apresentando também uma segunda borda de vedação radial (21), ditas bordas (20, 21) axialmente e se de maneira a sobressair se estendendo sobre o lado oposto da primeira (13) extremidade da porção de luva (11) a partir de um mesmo lado como uma extremidade afinada (23) (23) da porção de raiz (16) e sendo arranjadas de maneira recíproca e divergente de modo a formar uma forma em V em seção radial, que tem um vértice voltado para a porção de raiz 20 (16); ditas bordas (20, 21) apresentando respectivas arestas de vedação conformadas em V (30, 31) e a primeira borda (20) (20) ainda apresentando um assento radial (32) voltado para o lado oposto da segunda borda (21) e acomodando uma mola toroidal (33) que aplica sobre a primeira borda (20) (20) uma tensão radial deslocada a uma articulação elástica definida pela extremidade afinada (23) (23) da porção de raiz (16) e que tem centro de rotação (R) arranjado em uma linha (T) que cruza a aresta de vedação (30) da primeira borda (20) e que forma com um plano radial um ângulo γ na faixa de 20° a 60°; caracterizado pelo fato de que, em combinação, (i) dita forma em V definida nem seção radial pela dita primeira (20) e segunda (21) bordas de vedação tem um eixo paralelo à porção de luva (11); e (ii) ambas ditas primeira e segunda (20, 21) bordas de vedação são projetadas para acoplar deslizantemente, por meio das ditas arestas em forma de V, com respeito a superfícies de vedação (40, 41) de ou uma segunda (80) ou terceira (80') 5 proteções anulares, que pode ser arranjadas seletivamente coaxiais com a primeira proteção (10) e tendo dimensões similares; (iii) o centro de aplicação da dita tensão radial deslocada sobre a primeira borda (20) sendo deslocada também com respeito à dita aresta de vedação em forma de V (30) da primeira borda (20).

2. Conjunto de vedação (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que dito centro de aplicação de dita tensão radial deslocada sobre a primeira borda (20) é arranjado com relação à dita aresta de vedação conformada em V (30) da primeira borda (20), radialmente deslocado mais próximo à porção de luva (11) da primeira proteção (10).

3. Conjunto de vedação (1) de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que ditas primeira e segunda bordas anulares (20, 21) são definidas no sentido de dita extremidade afinada (23) da porção de raiz (16) anular e sobre o lado oposto, por respectivas ranhuras anulares (50, 51) que têm perfil semicircular em seção radial, o centro de rotação de dita articulação elástica definido por dita extremidade afinada (23) da porção de raiz (16) anular que é localizada na interseção de linhas opostas tangentes ao perfil de ditas ranhuras (50, 51).

4. Conjunto de vedação (1) de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que dito elemento de vedação (25) apresenta uma terceira borda (60) conformada como uma borda anti-poeira que se estende na direção oposta à dita primeira borda (20) e do mesmo lado de dita segunda borda (21), se sobressaindo a partir de dita porção de raiz (16); esta última se estendendo de maneira oblíqua em relação à dita porção de flange (12) na mesma direção que a segunda borda (21), de modo que dita porção de raiz (16) e ditas primeira, segunda e terceira bordas (20, 21, 60) formam essencialmente em seção radial uma forma em X com dito centro de rotação para a primeira borda (20) arranjado essencialmente no meio do X.

5. Conjunto de vedação (1) de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que ditas segunda (80) e terceira (80') proteções anulares apresentam, cada uma em seção radial, uma forma essencialmente em L que compreende uma porção de luva (81) para o conjunto angular integrado com o outro (3) de ditos elementos e uma porção de flange (82, 82') 10 arranjada em utilização voltada e oposta às ditas porções de luva (11) e de flange (12) de dita primeira proteção (10); ditas primeira e segunda bordas (20, 21) operando em conjunto em deslizamento com interferência predeterminada, respectivamente com á porção de flange (82, 82') e a porção de luva (81) de, seletivamente, qualquer das segunda (80) ou terceira (81') 15 proteções.

6. Conjunto de vedação (1) de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que dita porção de luva (81) das segunda e terceira proteções (80, 80') apresenta no lado oposto da porção de flange (82, 82') uma aresta (85) dobrada no sentido da porção de flange (12) da primeira proteção (10), conformada de modo a formar em utilização um elemento centrífugo de possíveis contaminantes presentes no ambiente externo, e de modo a proteger a dita terceira borda (60) no sentido de dito ambiente externo.

7. Conjunto de vedação (1) de acordo com a reivindicação 5 25 ou 6, caracterizado pelo fato de que dita porção de flange (82) da segunda proteção (80) inclui no lado oposto da primeira proteção (10), uma armadura essencialmente metálica plana (90) que carrega um anel (91) de material elastomérico magnético que define uma roda acústica.

8. Conjunto de vedação (1) de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que dita porção de flange (82') da terceira proteção (80') é definida por uma armadura metálica cunhada (92), que apresenta uma dobra conformada em U na porção de luva (81), e uma dobra conformada em L em sua aresta periférica, de modo a apresentar as mesmas dimensões axiais que a porção de flange (82) da segunda proteção, de modo que as segunda e terceira proteções (80, 80') possam ambas ser acopladas a uma mesma dita primeira proteção (10).

9.

Unidade de mancai (5), em particular para o cubo de uma roda de veículo a motor, caracterizada pelo fato de que compreende um 10 conjunto de vedação (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes,