BRPI0902148A2 - articulação esférica com movimento angular restrito - Google Patents

Abstract

ARTICULAçãO ESFéRICA COM MOVIMENTO ANGULAR RESTRITO. Refere-se a presente invenção a uma articulação esférica com movimento angular restrito para ser aplicada em ligações que exijam restrição angular em um determinado sentido de direção e, mais especificamente, em sistemas de direção de veículos automotores, mais precisamente, de veículos pesados, que possuem barras de direção com curvas que forçam seu deslocamento em direção ao solo em função do peso destas curvas aliado às vibrações transmitidas pelas irregularidades do solo quando o veículo está em movimento, desalinhando-as dos demais componentes e forçando o pino esférico a trabalhar fora de seu eixo geométrico projetado prejudicando o funcionamento do sistema e podendo inclusive causar a ruptura da articulação esférica. A articulação esférica da presente invenção possui uma restrição de movimento angular que impede o deslocamento neste sentido, das barras de direção, mas permite o livre deslocamento angular e rotacional das mesmas no sentido que se faz necessário para o perfeito funcionamento do sistema. Esta articulação esférica é idealizada seccionando-se em duas partes a extremidade esférica do pino esférico, ficando uma secção como parte integrante do pino esférico e a outra, chamada calota, sobreposta livremente sobre a primeira. Nesta segunda secção ou calota é construída uma chaveta que pode ser encaixada por interferência em um alojamento nela construído, ou como uma outra opção pode ser parte integrante da calota sendo fabricada em uma peça única. A chaveta projeta-se por uma abertura existente no mancal que se sobrepõe à extremidade esférica do pino, ou no caso, sobre a calota, e é encaixada em um alojamento oblongo construído na tampa de fechamento da articulação esférica. Este alojamento oblongo impede a movimentação angular do pino esférico em determinado sentido de direção mas permite que o mesmo possua livre movimento angular no outro sentido. O movimento rotacional do pino esférico, também exigido nestes sistemas é garantido pela divisão de sua extremidade esférica em duas secções que, sobrepostas, deslizam livremente entre si. A cliaveta possui ampla area de contato com o alojamento oblongo da tampa de fechamento da articulação esférica o que impede a existência de ruidos no sistema. O mancal que se sobrepóe à calota é montado comprimido pela tampa de fechamento da articulação esférica o que produz um efeito de mola que determinará o esforço de deslocamento angular e rotacional do pino esférico em relação à caixa da articulação esférica, colaborará para evitar ruídos pelo choque entre as partes móveis, provocado por vibrações, e ainda, identificará o momento da substituição da articulação esférica, de vez que, o surgimento de ruídos indicará que a mesma desgastou-se pelo uso prolongado e, por isso, precisará ser substituida.

Description

"ARTICULAÇÃO ESFÉRICA COM MOVIMENTO ANGULAR RESTRITO"

A presente invenção tem por escopo uma articulação esférica commovimento angular restrito, para ser aplicada em veículos automotores emespecial, nada impedindo, entretanto, que seja utilizada em qualquer sistema querequeira o efeito técnico por ela proporcionado, qual seja, efetuar a ligação deduas peças que exigem movimento angular e rotacional entre si, mas quenecessitam que o movimento angular seja restringido em determinado sentido dedireção com a finalidade de manter as peças por ela ligadas em um nível dealinhamento que permita a obtenção do resultado técnico desejado para oconjunto. As articulações esféricas no estado da técnica usual são construídastendo por base uma caixa ou receptáculo, no interior da qual é montado um pinocom uma de suas extremidades esférica, denominado pino esférico, e sobre aextremidade esférica do pino é montado um mancai ou concha, fechando-se,posteriormente, o conjunto, para evitar que o mesmo desmonte. Como resultado,obtem-se uma articulação esférica que é fixada pelo lado externo da caixa oureceptáculo em uma das peças que se quer articular e a extremidade não esféricado chamado pino esférico que projeta-se por uma abertura da caixa oureceptáculo é fixada na outra peça a ser articulada, formando-se assim o conjuntoobjetivado que é a ligação de duas peças que possuem entre si, movimentosangulares e rotacionais. Esta é a construção genérica utilizada nas articulaçõesesféricas aplicadas nos sistemas de suspensão e direção de veículos automotores,sendo, entretanto, que dependendo do local onde devem ser utilizadas, asmesmas precisam ser providas de especificidades que permitam atender àsnecessidades do funcionamento que é exigido das peças que devem unir earticular. No escopo da presente patente, a articulação esférica acima descritaobjetiva ser aplicada em um sistema que exige o livre movimento rotacional dopino esférico e ao mesmo tempo exige que seu movimento angular sejarestringido em determinado sentido, pois, é desenvolvida para ser aplicadapreferencialmente em sistemas de direção de veículos automotores, notadamentede veículos pesados. Obviamente, a especificidade da restrição do movimentoangular da presente invenção não é fator condicionante para a aplicaçãoexclusiva da mesma em veículos automotores pesados, pois, pode ser utilizadoem qualquer sistema que exige esta restrição de movimento angular. Nestaaplicação objetivada, a restrição do movimento angular do pino esférico em umsentido pré-determinado é exigido porque com o desenvolvimento da indústriaautomobilística, as barras de direção aplicadas nos veículos automotores,principalmente nos veículos pesados, que antes eram lineares, foram sendomodificadas para adaptarem-se às novas construções dos veículos e seu formatofoi sendo alterado para poderem ser montadas em seus respectivos locais defuncionamento. Passaram assim a apresentar curvas e o peso destas curvas aliadoàs vibrações sofridas pelas irregularidades do solo que à elas são transmitidasquando os veículos estão em movimento deslocam estas curvas em direção aosolo e, por conseqüência, deslocam angularmente a extremidade não esférica dopino esférico de seu ponto central que é o ponto original de montagem e deveriaser o seu local de funcionamento, até encostarem na borda da abertura da caixaou receptáculo da articulação esférica que por sua vez começam a funcionarcomo batente ou limitador do deslocamento angular do pino esférico. Este efeitotécnico é altamente indesejado, pois, além de causar um funcionamentoinadequado da articulação esférica, forçando-a a trabalhar com o seu pinoesférico deslocado de seu ponto central de funcionamento, limita o movimentoangular do pino esférico nesta direção, produz barulhos, danifica o sistema e atémesmo pode culminar com a sua ruptura em função da fadiga que se instalaráneste ponto pelo constante impacto que o mesmo sofre com a borda da aberturada caixa ou receptáculo. Mais que isso. Além do prejuízo sofrido pela articulaçãoesférica, o próprio funcionamento do sistema de direção do veículo ficaprejudicado, pois, foi projetado e desenvolvido para que as barras de ligação queo compõem, ainda que com curvas, trabalhem devidamente alinhadas e niveladase, o seu indevido deslocamento em direção ao solo compromete todo o sistema.Para suprimir estes indesejados inconvenientes, a técnica anterior à presenteinvenção tem utilizado diversos sistemas para limitar o deslocamento angular dopino esférico em relação à sua caixa ou receptáculo. Estes sistemas vão desde amontagem de arruelas ou mancais de elastômeros no corpo do pino esférico quesão pressionadas contra a caixa ou receptáculo por ocasião da montagem daspeças a serem articuladas na articulação esférica, que são inconvenientes porpermitirem a entrada de impurezas no interior da articulação esférica, atéconstruções idealizadas com um prolongamento cilíndrico na extremidadeesférica do pino esférico, sendo que este prolongamento encaixa-se em umalojamento oblongo construído na tampa de fechamento da articulação esféricade modo a limitar o movimento do pino esférico em um sentido de direção edeixá-lo livre para movimentar-se angularmente no sentido longitudinal doalojamento oblongo, o que, entretanto, mostra-se ineficaz, pois, tendo em vista aexistência de apenas um ponto de contato neste sistema, existe desgasteprematuro da articulação esférica e mesmo ruídos indesejados. Para suprimirestes inconvenientes proveu-se também o sistema com outra peça que objetivaaumentar o ponto de contato, ou seja, construiu-se uma peça quadrada com umfuro no meio, como se fosse uma porca, sendo que o prolongamento cilíndrico daextremidade esférica é introduzido no furo desta peça e seu quadrado introduzidono rebaixo oblongo construído na tampa de fechamento da articulação esférica,na tentativa de aumentar o ponto de contato das peças e com isto aumentar adurabilidade das articulações esféricas e suprimir os ruídos antes existentes.Entretanto, esta última construção, ainda que idealizada com razoável efeitotécnico favorável, apresenta vários inconvenientes como maior complexidadeprodutiva, aumento de custos pela inclusão de mais uma peça e pelo próprioprocesso construtivo, além do que mais facilmente apresenta ruídos em seufuncionamento pela maior quantidade de peças móveis utilizadas na construçãodestas articulações esféricas.Assim, com o objetivo de suprimir todos os inconvenientes acimamencionados desenvolveu-se a articulação esférica, objeto desta patente, quecom um processo produtivo simples restringe o movimento angular do pinoesférico em relação à caixa ou receptáculo da articulação esférica em umdeterminado sentido de direção e proporciona o livre movimento angular erotacional nos sentidos que lhes são exigidos pela aplicação, ao mesmo tempoque o sistema de restrição de movimento angular do pino esférico possui amplaárea de contato garantindo alta durabilidade à articulação esférica e impedindotambém o surgimento de ruídos seja pela ampla área de contato seja pelo própriosistema construtivo que provido com efeito de mola impede a vibração das peçasentre si. Na presente construção o surgimento de ruídos sinaliza para anecessidade da substituição da articulação esférica tendo em vista o término desua vida útil que como mencionado é longa, assemelhando-se à alta durabilidadedas articulações esféricas comuns que não possuem qualquer controle ourestrição de movimentos.

A seguir a presente invenção é detalhada com a descrição de doisexemplos preferidos de construção que são mostrados nos desenhos anexos, masque não são limitativos, quais sejam:

A figura 1 é uma vista da articulação esférica com movimento angularrestrito em corte transversal;

A figura 2 mostra em corte longitudinal a articulação esférica commovimento angular restrito;

A figura 3 é uma vista de outra opção construtiva da articulação esféricacom movimento angular restrito, em corte transversal; e,

A figura 4 mostra a opção construtiva da figura 3 da articulação esféricacom movimento angular restrito, em corte longitudinal.

Como se vê nas figuras anexas, em ambas as opções construtivas, aarticulação esférica com movimento angular restrito, objeto da presente invençãoé constituída por um pino esférico (1) que é alojado em uma caixa (2) em cujaabertura por onde foi introduzido o pino esférico (1) é montado um mancai (3) esobre o mesmo colocada uma tampa (4) que proporcionará o fechamento doconjunto chamado articulação esférica. Na extremidade oposta à da colocação datampa (4), a caixa (2) possui uma abertura por onde projeta-se o corpo do pinoesférico (1) que deverá ser fixado em uma das peças que se quer articular, sendoque a outra peça a ser articulada será fixada na parte externa da caixa (2), deforma que o movimento angular restrito em determinada direção assim como olivre movimento rotacional do pino esférico (1), em relação à caixa (2) sejamtransmitidos com o efeito técnico desejado, à estas peças, o que suprirá asnecessidades do sistema. No escopo da presente invenção, a restrição domovimento angular em um sentido de direção e o livre movimento rotacional dopino esférico (1) em relação à caixa (2), são proporcionados pela formaconstrutiva do pino esférico (1) que possui sua extremidade esférica (5), divididaem duas partes, sendo que uma é parte integrante do próprio pino esférico (1) e aoutra, também chamada calota (6) sobreposta livremente à primeira que é a daparte integrante do pino esférico (1). A calota (6) constitui-se da parte seccionadada extremidade esférica (5) do pino esférico (1). A parte superior da calota (6) éprovida com uma chaveta (7) que conforme a opção construtiva das figuras 1 e 2é uma peça separada que é montada com interferência em um alojamentoconstruído na parte superior da calota (6) e na construção opcional das figuras 3 e4, a chaveta (7) é parte integrante da calota (6). Esta chaveta (7) projeta-seatravés de uma abertura do mancai (3) para ser encaixada em um alojamentoconstruído na tampa (4), sendo que este alojamento dá tampa (4) possui umaforma oblonga que restringe o movimento angular da chaveta (7) em umdeterminado sentido de direção, mas permite a sua livre movimentação angularno outro sentido, e consequentemente tal restrição e movimento são reproduzidosna extremidade não esférica do pino esférico (1) que projeta-se pela abertura dacaixa (2). Por sua vez, o livre movimento rotacional do pino esférico (1) emrelação à caixa (2) é garantido pela secção de sua extremidade esférica (5) de vezque em razão desta secção, o pino esférico (1) gira livremente no ponto decontato com a calota (6). A ampla área de contato existente entre a chaveta (7) eo seu alojamento na tampa (4) tomará a articulação esférica robusta e durável,evitará o desgaste prematuro do sistema e impedirá também o choque entre aspeças móveis evitando indesejáveis ruídos da articulação esférica.

Adicionalmente, o mancai (3) que é construído em elastômero e que possui umaabertura de passagem da chaveta (7) para que a mesma se encaixe no alojamentoda tampa (4), quando do fechamento do conjunto é comprimido entre a tampa (4)e a calota (6), produzindo um efeito de mola que determinará o esforço dedeslocamento do pino esférico (1) em seus movimentos, angular e rotacional, emrelação à caixa (2), sendo que este efeito de mola também evitará que aarticulação esférica produza qualquer ruído de funcionamento e, mais que isso,determinará o momento da substituição da articulação esférica, pois, osurgimento de ruídos identificará que a peça desgastou-se pelo uso prolongado eque por isso precisa ser substituída.

Claims (7)

1.) Articulação esférica com movimento angular restrito constituída por um pinoesférico com uma extremidade esférica que é introduzida em uma caixa querecebe posteriormente um mancai e a caixa fechada por uma tampa, sendo que naextremidade da caixa, oposta à tampa de fechamento, há uma abertura pela qualprojeta-se a outra extremidade do pino esférico, chamado de corpo do pino, que éfixado em uma peça que se quer articular, fixando-se a parte externa da caixa naoutra peça a ser articulada de modo que ambas as peças possam ser articuladasangular e rotacionalmente pela articulação esférica, mas com um deslocamentoangular restrito em determinado sentido de direção, caracterizada por construir-sea extremidade esférica do pino esférico em duas secções, sendo uma parteintegrante do pino esférico e a outra, chamada calota, sobreposta livrementesobre a primeira.

2.) Articulação esférica com movimento angular restrito, conforme reivindicação- 1, caracterizada por ser a calota, ou seja, a secção superior da extremidadeesférica do pino esférico, provida de um alojamento no qual encaixa-se umachaveta que projeta-se por uma abertura existente no mancai que lhe ésobreposto, para encaixar-se em um alojamento oblongo construído na tampa defechamento da articulação esférica.

3.) Articulação esférica com movimento angular restrito, conforme reivindicações- 1 e 2, caracterizada por obter-se com a construção a restrição do movimentoangular da articulação esférica em determinado sentido de direção maspermitindo que o movimento angular ocorra normalmente em outro sentido dedireção em função do alojamento oblongo construído na tampa de fechamento dosistema, que restringe o movimento da chaveta em um sentido e permite seudeslizamento em outro de modo que estes efeitos sejam reproduzidos naextremidade não esférica do pino, ou seja, no corpo do pino esférico que projeta-se pela abertura da caixa, oposta à sua tampa de fechamento.

4.) Articulação esférica com movimento angular restrito, conforme reivindicações-1, 2 e 3, caracterizada por ser o movimento rotacional do pino esférico emrelação à caixa, totalmente livre, em função de ser a sua extremidade esféricaseccionada em duas partes, uma delas parte integrante do pino esférico, e a outra,chamada calota, sobreposta livremente sobre a primeira.

5.) Articulação esférica com movimento angular restrito, conforme reivindicações-1, 2, 3 e 4, caracterizada por possuir a chaveta ampla área de contato com oalojamento oblongo da tampa de fechamento da articulação esférica o queproporciona um sistema robusto, que também impede a existência de ruídos defuncionamento pelo choque da vibração das partes móveis da articulaçãoesférica.

6.) Articulação esférica com movimento angular restrito, conforme reivindicações-1, 2, 3, 4 e 5, caracterizada por ser o mancai que é sobreposto à calotacomprimido pela tampa quando do fechamento da articulação esféricaproduzindo um efeito de mola que determinará o esforço de deslocamentoangular e rotacional do sistema, auxiliará no impedimento de ruídos defuncionamento e ainda identificará o momento da substituição da articulaçãoesférica, pois, o surgimento de ruídos indicará que a peça desgastou-se pelo usoprolongado, e por isso, precisa ser substituída.

7.) Articulação esférica com movimento angular restrito, conforme reivindicações-1, 2, 3, 4, 5 e 6, caracterizada por apresentar-se como outra opção de construção,mas com o mesmo funcionamento e efeitos descritos nas reivindicaçõesanteriores, a construção da chaveta como parte integrante da calota, ou seja,como parte integrante da porção seccionada da extremidade esférica do pinoesférico.