BRPI0708442A2 - engrenagem de roda helicoidal para guia de cremalheira - Google Patents

Abstract

ENGRENAGEM DE RODA HELICOIDAL PARA GUIA DE CREMALHEIRA. A presente invenção refere-se a uma engrenagem de roda helicoidal para uma direção de cremalheira. A engrenagem de roda helicoidal consiste em um pinhão (1), que se engrena com uma cremalheira no lado da saída de movimento e uma roda helicoidal (2, 3, 4), disposta à prova de torção sobre o pinhão (1), no lado do acionamento, na qual atua um torque provocado por uma força de direção e/ou uma força de direção auxiliar. A roda helicoidal (2, 3, 4) é formada como roda dentada montada, consiste em uma coroa dentada (2), que, com relação à direção axial da engrenagem ou de seu pinhão (1), está disposta entre dois flanges (3, 4). Nesse caso, a coroa dentada (2) está inserida sobre um cubo (5) formado em um dos flanges (3) e se une com os flanges (3, 4) em uma união por encaixe positivo. Diver-gindo do estado da técnica, de acordo com a invenção nem todos os componentes que formam a roda helicoidal construída estão inseridas apenas em ajuste por pressão sobre o pinhão (1). Mais precisamente, um dos flanges (3), a saber, o flange (3) que apresenta o cubo (5) para a coroa dentada (2), está formado em peça única com o pinhão (1).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "ENGRENA-GEM DE RODA HELICOIDAL PARA GUIA DE CREMALHEIRA".

Descrição da Invenção

A presente invenção refere-se a uma engrenagem de roda heli-coidal para uma direção de cremalheira, por meio da qual uma força de dire-ção ou uma força de direção auxiliar é transmitida para uma cremalheira,que se encontra em interação com as rodas a serem dirigidas de um auto-móvel. Nesse caso, um torque causado por uma força de direção ou umaforça auxiliar de direção é convertido por meio da engrenagem em um mo-vimento linear da cremalheira, que, depois, é transformado, através de man-cais giratórios, em um movimento giratório das rodas. Uma engrenagem cor-respondente consiste, substancialmente, em uma roda helicoidal, sobre aqual atua o torque causado pela força de direção ou força de direção auxili-ar, e um pinhão, que transmite o movimento pelo lado da saída de movimen-to à cremalheira, sendo que a roda helicoidal está disposta no lado do acio-namento à prova de torção sobre o pinhão.

Uma disposição correspondente é descrita, por exemplo, no do-cumento EP 1 339 596 B1. Na disposição descrita no documento, a rodahelicoidal, nesse caso, formada, especialmente, como roda caracol, é reali-zada como uma roda dentada construída. Rodas dentadas construídas, quefreqüentemente consistem em componentes metálicos, para obtenção daresistência necessária, mas, que apresentam uma coroa dentada de matériasintética, particularmente, para obtenção de uma alta suavidade de rolamen-to, são, em princípio, conhecidas. Uma roda dentada construída desse tipo édescrita, além disso, por exemplo, no documento WO 2001/44694 A1.

Mas, em relação à roda dentada construída, descrita no docu-mento citado por último, a roda helicoidal, conhecida do documento EP 1339 596 B1, bem como uma roda dentada construída, descrita no documen-to WO 2005/038303 A1, publicada posteriormente, têm a vantagem de se-rem autocentralizadoras. Nas mesmas, os dois discos externos, que formama roda dentada, juntamente com o coroa dentada, apresentam saliênciasdirigidas axialmente, que traspassam a coroa dentada e se inserem em ca-vidades correspondentes do, em cada caso, outro disco externo oposto.

Com isso, é obtida uma autocentralização, que leva a uma transmissão deforça aperfeiçoada e também simplifica a montagem da roda helicoidal. Noentanto, todas as soluções citadas acima têm em comum o fato de que aroda helicoidal ou a roda dentada montada, para uso na engrenagem de di-reção de uma direção de cremalheira, precisa ser inserida sobre um pinhãocorrespondente. Tendo em vista a união à prova de torção necessária entrea roda helicoidal e o pinhão, isso requer a observância de tolerâncias deforma e posição estreitas das peças, de modo que tolerâncias que, opcio-nalmente, não obstante se apresentam, levam a trabalhos de acabamento eaté mesmo a desperdícios, com o que, de modo desvantajoso, os custos deprodução aumentam. Além disso, a complexidade de montagem para a rea-lização de uma engrenagem de direção, que consiste em uma roda helicoi-dal construída e um pinhão, ainda é comparativamente alta.

Na solução descrita no documento EP 1 339 596 B1 estão dis-postos entre os dois discos externos ou flanges da roda helicoidal e a coroadentada distanciadores anulares de material elástico, que, de acordo cominformações do documento, possuem um efeito amortecedor em direção a-xial, radial e também tangencial. Mas, pode ser constatado que o efeito a-mortecedor dos distanciadores, que estão formados como anéis planos, comdiversos prolongamentos, distribuídos sobre o perímetro, radialmente eleva-dos, na verdade, é pequena. Devido à sua forma e a pequena espessura dematerial, os distanciadores descritos no documento, no fundo, não influenci-am, de modo dirigido, o comportamento característico nas direções individuais.

É tarefa da invenção indicar uma solução para formação de umaengrenagem de roda helicoidal para uma direção de cremalheira, pela qual,particularmente, as tolerâncias de forma e posição das peças que formam aengrenagem são diminuídas ou as tolerâncias podem ser em parte evitadas.

Uma engrenagem de roda helicoidal, além disso, deve apresentar uma es-trutura simples, pela qual a complexidade de montagem é reduzida. Alémdisso, a solução a ser criada deve permitir, de preferência, uma influênciadirigida das linhas características de amortecimento no que se refere ao seucomportamento de amortecimento de torção e radial.

A tarefa é solucionada por uma engrenagem de roda helicoidalcom as características da reivindicação principal. Modalidades ou desenvol-vimentos vantajosas da invenção são indicadas pelas reivindicações secun-dárias.

A engrenagem de roda helicoidal proposta para solução da tare-fa para uma direção de cremalheira, consiste, tal como conhecido, em prin-cípio, em um pinhão, que no lado da saída de movimento se engrena comuma cremalheira, e uma roda helicoidal, disposta no lado do acionamento àprova de torção sobre o pinhão, na qual atua um torque provocado por umaforça de direção e/ou uma força de direção auxiliar. A roda helicoidal estáformada como roda dentada construída e consiste em uma cora dentada,que, com relação à direção axial da engrenagem ou de seu pinhão, está dis-posta entre dois flanges. Nesse caso, a coroa dentada está inserida sobreum cubo formado em um dos flanges e está unida com os flanges em umaunião por encaixe positivo. Tal como já descrito, para uma montagem ade-quada à função da engrenagem sobre o pinhão e, mais precisamente, sobreo lado oposto ao lado engrenado com a cremalheira, a roda helicoidal estádisposta à prova de torção. Mas, de modo divergente do estado da técnica,de acordo com a invenção, nesse caso, nem todos os componentes queformam a roda helicoidal construída estão inseridos apenas por encaixe porpressão. Mais precisamente, um dos flanges, a saber, o flange que apresen-ta o cubo para a coroa dentada, está formado em peça única com o pinhão.Por essa formação em peça única é dada, forçosamente, uma disposição àprova de torção do flange no pinhão. Devido à união por encaixe positivo dosoutros componentes de roda helicoidal construída com esse flange, toda aroda helicoidal está disposta à prova de torção no pinhão.

De acordo com uma possível modalidade, o pinhão consiste emmetal e para realização da união com o flange e o cubo formado no flange éinjetado em volta com matéria sintética. Em uma outra modalidade, o cubotambém consiste em metal, sendo que o pinhão e um anel metálico quesubseqüentemente irá formar o cubo, para produção do flange unido em pe-ça única com os mesmos estão conjuntamente injetados em volta com maté-ria sintética. Nesse caso, o disco que forma o flange não é totalmente tras-passado pelo anel metálico, que forma o cubo.

Uma modalidade particularmente vantajosa da invenção é obtidapelo fato de que os elementos que formam a roda helicoidal são unidos unsaos outros tanto sob dispensa de união por parafusos, bem como tambémsob dispensa de rebites. Nessa modalidade, a união dos elementos da rodahelicoidal é obtida por uma transição para uniões por aperto e por encaixe.Para esse fim, primeiramente a coroa dentada da roda helicoidal é inseridasobre o cubo do flange formado em peça única com o pinhão, e, depois, ooutro flange é inserido sobre o pinhão. As peças montadas desse modo sãofinalmente unidas por meio de um anel de aperto, bem como fixadas conjun-tamente em posição axial e à prova de torção no pinhão, que é inserido so-bre o lado axial do pinhão, oposto ao flange formado em peça única com opinhão, sobre o mesmo e em uma posição levado ao engate com uma ra-nhura. A ranhura mencionada acima, de acordo com uma possibilidade, estáformada como ranhura circundante sobre o perímetro externo do pinhão.Quando o cubo previsto no flange unido em peça única com o pinhão consis-te em metal, a ranhura circundante também pode estar realizada por um en-talhe previsto sobre o perímetro externo desse cubo. No engate do anel deaperto na ranhura, o anel de aperto é comprimido axialmente contra a super-fície externa axial, afastada da coroa dentada, do segundo flange, não unidoem peça única com o pinhão. Simultaneamente, elevações formadas nassuperfícies laterais axiais dos flanges, estendidas axialmente em direção àcoro dentada, engatam-se em reentrâncias correspondentes, formadas nassuperfícies laterais axiais da coroa dentada. Mas, naturalmente, também éconcebível que as elevações citadas acima estejam formadas nas superfí-cies laterais externas da coroa dentada e se engatem em reentrâncias cor-respondentes nos lados situados axialmente por dentro, portanto, sobre oslados dos flanges voltados para a coroa dentada.

A invenção está vantajosamente desenvolvida adicionalmentepelo fato de que entre os flanges e a coroa dentada estão dispostos elemen-tos de amortecimento elastoméricos, anulares. Os mesmos estão, de prefe-rência, formados como anéis em O e configurados de tal modo que sobreseu perímetro eles apresentam diversos prolongamentos radialmente eleva-dos para fora, que se projetam em espaços intermediários de elevações, quese elevam em direção axial dos flanges e/ou da coroa dentada. Por meio doselementos de amortecimento configurados desse modo, é obtido, de modovantajoso, particularmente, um bom amortecimento de torção e radial, sendoque pelo dimensionamento dos anéis, portanto, por exemplo, sua espessurade material ou a formação concreta dos prolongamentos previstos sobre operímetro dos anéis em O, pode ser influenciado em amplos limites o com-portamento característico, tanto de torção como também o radial.

De preferência, a coroa dentada e o flange formado em peçaúnica com o pinhão (este último, pelo menos exceto pelo cubo) consistemem matéria sintética, enquanto o outro flange, para aumento da resistênciada roda helicoidal, opcionalmente também pode consistir em metal.

A invenção é explicada novamente em maiores detalhes pormeio de um exemplo de modalidade. Nos desenhos respectivos mostram:

figura 1: a representação em explosão de uma modalidade pos-sível da engrenagem de acordo com a invenção e de seus componentes.

figura 2: a modalidade de acordo com a figura 1, em uma repre-sentação em corte.

A figura 1 mostra uma possível modalidade da engrenagem deroda helicoidal em uma representação em explosão, na qual podem ser vis-tos os componentes essenciais da mesma. A engrenagem consiste em umeixo ou no pinhão 1, com um flange 3 disposto em uma extremidade axialà prova de torção sobre o mesmo. Esse flange forma uma parte da roda he-licoidal 2, 3, 4, a ser montada sobre o pinhão 1. De certo modo, ele repre-senta um disco externo da roda helicoidal 2, 3, 4 construída, que consiste,substancialmente, em três componentes. Na montagem, a roda helicoidal 2,3, 4 é formada por união do referido flange 3 com a coroa dentada 2 e umoutro flange 4, disposto no outro lado da coroa dentada 2.Diferentemente do estado da técnica, o flange 3, cujo rebaixoforma o cubo 5 para a roda helicoidal 2, 3, 4, não é inserido sobre o pinhão1, mas formado em peça única com o mesmo. A união que leva à formaçãoda unidade inseparável entre flange 3 e pinhão 1, é obtida, nesse caso, demodo particularmente vantajoso, no decorrer da moldação com matéria sin-tética na fundição injetada, sendo que o pinhão é injetado em volta com ma-téria sintética, para formação do flange. Para montagem da engrenagem e,com isso, da roda dentada 2, 3, 4 construída, a coroa dentada 2 da mesma éguiada sobre o pinhão no rebaixo do flange 3, que forma o cubo 5, subse-qüentemente, é montado o flange 4, a ser disposto no outro lado e, finalmen-te, um anel de aperto 6 é inserido sobre o pinhão 1, que de certo modo seengata em uma ranhura 7 circundante, formada sobre o perímetro do pinhão1 (a esse respeito, vide a figura 2) e, nesse caso, fixa as partes da roda heli-coidal 2, 3, 4 umas em relação às outras em sua posição axial e, desse mo-do une as mesmas fixamente umas às outras. Devido à sua união com oflange 3 e a formação em peça única do mesmo com o pinhão 1, nesse ca-so, simultaneamente todas as partes da roda helicoidal 2, 3, 4 construídasão fixadas à prova de torção no pinhão 1. Na modalidade representada, amontagem da roda helicoidal 2, 3, 4 dá-se, além disso, sob inserção de doisanéis em O 10, 10', em cada caso, perfilados especialmente, entre cada umdos dois flanges 3, 4 e a coroa dentada 2. Pelo anel de aperto 6 e uma perfi-lação correspondente das superfícies axialmente internas dos flanges 3, 4,bem como das superfícies externas axiais da coroa dentada 2, os compo-nentes que formam a roda helicoidal 2, 3, 4 construída, a saber, os flanges3, 4, os anéis em O 10, 10' e a coroa dentada 2 são unidos uns aos outrosem uma união por encaixe positivo. Para esse fim, os flanges 3, 4 apresen-tam elevações 8, 8' estendidas axialmente para dentro, que se engatam emreentrâncias 9, 9' correspondentes em uma região radialmente interna dasduas superfícies externas axiais da coroa dentada 2, abaixo de sua via demovimento dentada.

Também a formação dos anéis em O 10, 10' e dos flanges 3, 4,tal como pode ser visto, está ajustada uma à outra, de modo que os anéisem O 10, 10' são posicionados em sua posição por prolongamentos 11,11 'elevados radialmente sobre seu perímetro, que na montagem chegam aoencosto entre outras elevações 12, previstas entre os lados internos dos doisflanges. Os anéis em O 10, 10' elásticos, diferentemente dos distanciadoresdo mecanismo de direção descrito no documento EP 1 339 596 B1, formamelementos de amortecimento, pelos quais torna-se possível influenciar demodo dirigido o comportamento característico, particularmente em direçãoradial e de torção. Isso é obtido pelo fato de que os elementos de amorteci-mento estão formados não apenas como discos planos, tal como de acordocom o documento citado acima, mas, precisamente, anéis em O 10, 10'. Porvariação da espessura de material dos anéis em O 10, 10' em direção axial ae/ou radial r, o comportamento característico pode ser variado na direçãocorrespondente. Mas, além disso, também os prolongamentos 11, 11' for-mados nos anéis em O 10, 10' apresentam uma forma especial em suas ex-tremidades radiais. Pelos prolongamentos 11, 11', que se ampliam à seme-lhança de maça em suas extremidades radiais, é obtido um comportamentode amortecimento de torção aperfeiçoados, que pode ser influenciado pelorespectivo dimensionamento exato dos prolongamentos 11, 11'.

A vantagem essencial da engrenagem de roda helicoidal forma-da de acordo com a invenção resulta, no entanto, da formação em peça úni-ca do flange 3 e do pinhão 1. Desse modo, são evitadas tolerâncias entreessas peças, sendo que pela unidade inseparável formada pelas mesmas, éimanente um apoio à prova de torção do flange 3 sobre o pinhão 1. Simulta-neamente, pela ausência de aberturas axiais e a dispensa de parafusos ourebites para união dos flanges 3, 4,a coroa dentada 2 apresenta uma formamais favorável para o processo de fundição injetada. Pela transição parauniões por aperto e por encaixe, além disso, a montagem é substancialmen-te simplificada, sendo que através do flange 3 formado em peça única com opinhão 1, por um lado, e, por outro lado, o disco de aperto 6 ou mola de dis-co, inserido pelo outro lado, é obtida uma fixação axial confiável da roda he-licoidal 2, 3, 4.

A figura 2 mostra a modalidade de acordo com a figura 1 em es-tado montado, sendo que a engrenagem de roda helicoidal está reproduzidaem representação em corte axial. No uso da engrenagem, o torque causadopor uma força de direção ou força de direção auxiliar atua na roda helicoidal2, 3, 4 construído, montada do modo descrito acima. Devido a disposição àprova de torção do flange 3 e da união fixa das partes restantes da roda he-licoidal 2, 3, 4 com esse flange 3, o movimento giratório produzido dessemoto é transmitido ao pinhão 1. No lado da saída de movimento, esse mo-vimento é transmitido pelos dentes do pinhão 1, não representados, em suaextremidade axial esquerda no desenho, a uma cremalheira, também nãorepresentada, e, nesse caso, transformado em um movimento de translaçãoda cremalheira.

Listagem de Referências

1 pinhão

2, 3, 4 coroa dentada, com

2 coroa dentada

3 flange

4 flange

5 cubo

6 disco de aperto

7 ranhura

8,8' elevação

9,9' reentrância

10, 10' elemento de amortecimento, por exemplo, anel em O

11,11' prolongamento

12 elevação

a axial

r radial

Claims (7)

1. Engrenagem de roda helicoidal para uma direção de crema-Iheira1 com um pinhão (1), que se engrena com uma cremalheira no lado dasaída de movimento e uma roda helicoidal (2, 3, 4), disposta à prova de tor-ção sobre o pinhão (1) no lado do acionamento, na qual atua um torque pro-vocado por uma força de direção e/ou uma força de direção auxiliar, sendoque a roda helicoidal (2, 3, 4) está formada como uma roda dentada constru-ída, que consiste em dois flanges (3, 4) e uma coroa dentada (2) dispostaentre os flanges, que está inserida sobre um cubo (5) formado sobre um dosflanges (3) e está unida com os flanges (3, 4) em uma união por encaixe po-sitivo, caracterizada pelo fato de que o flange (3) que apresenta o cubo (5)está formado em peça única com o pinhão (1).

2. Engrenagem de roda helicoidal de acordo com a reivindicação-1, caracterizada pelo fato de que o pinhão (1) consiste em metal e para for-mação do flange (3) com o cubo (5) está injetado em volta com matéria sin-tética.

3. Engrenagem de roda helicoidal de acordo com a reivindicação-1, caracterizada pelo fato de que o pinhão (1) e o cubo (5) consistem emmetal e para formação do flange (3) estão conjuntamente injetados em voltacom matéria sintética.

4. Engrenagem de roda helicoidal de acordo com a reivindicação-2 ou 3, caracterizada pelo fato de que o flange (3) formado em peça únicacom o pinhão (1), a coroa dentada (2) encostada com uma superfície lateralaxial nesse flange e o outro flange (4) disposto na outra superfície lateralaxial da coroa dentada (2), estão unidos, bem como fixados, conjuntamente,em posição axial e à prova de torção no pinhão (1) por meio de um anel deaperto (6), que está inserido sobre o pinhão (1) no lado axial oposto ao flan-ge (3) formado em peça única com o pinhão (1) e, nesse caso, é levado aoengate com uma ranhura (7) circundante sobre o perímetro externo do pi-nhão (1) ou com uma ranhura circundante sobre o perímetro externo do cu-bo (5) que, nesse caso, consiste em metal, de modo que o anel de aperto (6)se comprime axialmente (a) contra a superfície externa axial do flange, afãs-tada da coroa dentada (2), sendo que elevações (8, 8') formadas nas super-fícies laterais axiais internas dos flanges (3, 4), estendidas axialmente (a) nadireção da coroa dentada, chegam ao engate com reentrâncias (9, 9') for-madas sobre as superfícies laterais axiais da coroa dentada (2), ou reen-trâncias formadas nas superfícies laterais axiais internas dos flanges (3, 4)chegam ao engate com elevações formadas sobre as superfícies lateraisaxiais da coroa dentada (2), estendias axialmente (a) na direção dos flanges(3, 4).

5. Engrenagem de roda helicoidal de acordo com uma das rei-vindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que entre os flanges (3, 4) e acoroa dentada (2) estão dispostos elementos de amortecimento (10, 10')elastoméricos, anulares.

6. Engrenagem de roda helicoidal de acordo com uma das rei-vindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que entre os flanges (3, 4) e acoroa dentada (2) estão dispostos anéis em O (10, 10') de um material elas-tomérico como elementos de amortecimento, que apresentam diversos pro-longamentos (11, 11'), que se elevam radialmente (r) para fora sobre seuperímetro, que se projetam para dentro de elevações (12), que se elevamem direção axial em espaços intermediários dos flanges (3, 4) e/ou da coroadentada (2).

7. Engrenagem de roda helicoidal de acordo com uma das rei-vindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a coroa dentada (2) e oflange (3), pelo menos exceto pelo cubo (5), consistem em matéria sintética,enquanto o flange (4) é de metal.