BRPI0903491A2 - construÇço de articulaÇço esfÉrica com movimento angular restrito - Google Patents

Abstract

CONSTRUÇçO DE ARTICULAÇçO 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 a extremidade esférica do pino esférico, ficando uma secção como parte integrante do pino esférico e a ela sobreposta livremente outra peça chamada chaveta circular que é construída em forma retangular com três faces planas longitudinais e a quarta face, também longitudinal, circular. Sobre a chaveta circular é colocado um mancal que possui um alojamento ou reentrância para a chaveta circular, no sistema macho e fêmea de forma que o conjunto tenha duas faces planas longitudinais coincidentes o mesmo ocorrendo com a face circular longitudinal. Este formato retangular do conjunto chaveta circular e alojamento ou reentrância do mancal em conjunto com as faces planas coincidentes das peças impedem a movimentação angular do pino esférico em determinado sentido de direção mas permite que o mesmo possua livre movimento angular no outro sentido em função das faces circulares coincidentes em ambas as peças. O movimento rotacional do pino esférico, também exigido nestes sistemas é garantido pela face plana da extremidade esférica do pino esférico sobre a qual é montada, também livremente, a face plana da chaveta circular. A chaveta circular possui ampla área de contato com o alojamento ou reentrância do mancal da articulação esférica o que impede a existência de ruídos no sistema. O mancal, construído em elastômero, 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 metálicas, 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 substituída.

Description

"CONSTRUÇÃO DE ARTICULAÇÃO ESFÉRICA COM MOVIMENTOANGULAR RESTRITO"

A presente invenção tem por escopo uma construção de articulaçãoesférica com movimento angular restrito, para ser aplicada em veículosautomotores em especial, nada impedindo, entretanto, que seja utilizada emqualquer sistema que requeira o efeito técnico por ela proporcionado, qual seja,efetuar a ligação de duas peças que exigem movimento angular e rotacional entresi, mas que necessitam que o movimento angular seja restringido emdeterminado sentido de direção com a finalidade de manter as peças por elaligadas em um nível de alinhamento que permita a obtenção do resultado técnicodesejado para o conjunto. As articulações esféricas no estado da técnica usual sãoconstruídas tendo por base uma caixa ou receptáculo, no interior da qual émontado um pino com uma de suas extremidades esférica, denominado pinoesférico, e sobre a extremidade esférica do pino é montado um mancai ouconcha, fechando-se, posteriormente, o conjunto, para evitar que o mesmodesmonte. Como resultado, obtem-se uma articulação esférica que é fixada pelolado externo da caixa ou receptáculo em uma das peças que se quer articular e aextremidade não esférica do chamado pino esférico que projeta-se por umaabertura da caixa ou receptáculo é fixada na outra peça a ser articulada,formando-se assim o conjunto objetivado que é a ligação de duas peças quepossuem entre si, movimentos angulares e rotacionais. Esta é a construçãogenérica utilizada nas articulações esféricas aplicadas nos sistemas de suspensãoe direção de veículos automotores, sendo, entretanto, que dependendo do localonde devem ser utilizadas, as mesmas precisam ser providas de especificidadesque permitam atender às necessidades do funcionamento que é exigido das peçasque devem unir e articular. No escopo da presente patente, a articulação esféricaacima descrita objetiva ser aplicada em um sistema que exige o livre movimentorotacional do pino esférico e ao mesmo tempo exige que seu movimento angularseja restringido 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 umforo no meio, como se fosse uma porca, sendo que o prolongamento cilíndrico daextremidade esférica é introduzido no foro 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 a requerente desenvolveu uma construção de articulação esférica,objeto deste pedido de patente, que com um processo produtivo simples em umaúnica peça, restringe o movimento angular do pino esférico em relação à caixa oureceptáculo da articulação esférica em um determinado sentido de direção eproporciona o livre movimento angular e rotacional nos sentidos que lhes sãoexigidos pela aplicação, ao mesmo tempo que o sistema de restrição demovimento angular do pino esférico possui ampla área de contato garantindo altadurabilidade à articulação esférica e impedindo também o surgimento de ruídosseja pela ampla área de contato seja pelo próprio sistema construtivo que providocom efeito de mola impede a vibração das peças entre si. Na presente construçãoo surgimento de ruídos sinaliza para a necessidade da substituição da articulaçãoesférica tendo em vista o término de sua vida útil que como mencionado é longa,assemelhando-se à alta durabilidade das articulações esféricas comuns que nãopossuem qualquer controle ou restrição de movimentos.

A seguir a presente invenção é detalhada com a descrição do exemplopreferido de construção que é mostrado nos desenhos anexos, mas que não élimitativo, qual seja:

A figura 1 é uma vista da construção da articulação esférica commovimento angular restrito em corte longitudinal; e,

A figura 2 mostra em corte transversal a construção da articulação esféricacom movimento angular restrito;

Como se vê nas figuras anexas, a construção da articulação esférica commovimento angular restrito, objeto da presente invenção é constituída por umpino esférico (1) que é alojado em uma caixa (2) em cuja abertura por onde foiintroduzido o pino esférico (1) é montado um mancai (3) e sobre o mesmocolocada uma tampa (4) que proporcionará o fechamento do conjunto chamadoarticulação esférica. Na extremidade oposta à da colocação da tampa (4), a caixa(2) possui uma abertura por onde projeta-se o corpo do pino esférico (1) quedeverá ser fixado em uma das peças que se quer articular, sendo que a outra peçaa ser articulada será fixada na parte externa da caixa (2), de forma que omovimento angular restrito em determinada direção assim como o livremovimento 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),seccionada, ou seja, sua extremidade esférica (5) tem a forma aproximada demeia esfera, podendo ser maior ou menor do que meia esfera, sendo que é parteintegrante do pino esférico (1). Sobre a face plana da extremidade esférica (5) dopino esférico (1), é sobreposta livremente uma chaveta circular (6). A chavetacircular (6) é construída em formato retangular, com três faces planaslongitudinais e a quarta face longitudinal superior, oposta à face plana de contatocom a face plana da extremidade esférica (5) do pino esférico (1), que possui aforma circular. A face longitudinal circular da chaveta circular (6) encaixa-se emum alojamento ou reentrância de mesma forma existente no mancai (3), ou seja,em um alojamento ou reentrância do mancai (3), construído em forma retangular,com duas faces planas longitudinais e o fundo circular também longitudinal. Esteconjunto, chaveta circular (6) e alojamento ou reentrância do mancai (3),constituindo-se em um sistema macho e fêmea em forma retangular que possuiduas faces laterais planas coincidentes e o fundo circular, também coincidente,produz a restrição do movimento angular do pino esférico (1) em umdeterminado sentido de direção, em função das faces planas coincidentes, maspermite a sua livre movimentação angular no outro sentido em razão da formacircular também coincidente em ambas as peças. Por sua vez, o livre movimentorotacional do pino esférico (1) em relação à caixa (2) é garantido pelo livrecontato da face plana de sua extremidade esférica (5) sobre a qual é sobrepostatambém livremente a face plana que é a oposta à face circular, da chaveta circular(6). A ampla área de contato existente entre a chaveta circular (6) e o seualojamento ou reentrância no mancai (3) tornará a articulação esférica robusta edurável, evitará o desgaste prematuro do sistema e impedirá também o choqueentre peças móveis metálicas evitando indesejáveis ruídos da articulação esférica.

Adicionalmente, o mancai (3) que é construído em elastômero e que possui oalojamento ou reentrância da chaveta circular (6) quando do fechamento doconjunto é comprimido entre a tampa (4) e a chaveta circular (6), produzindo umefeito de mola que determinará o esforço de deslocamento do pino esférico (1)em seus movimentos, angular e rotacional, em relação à caixa (2), sendo que esteefeito de mola também evitará que a articulação esférica produza qualquer ruídode funcionamento e, mais que isso, determinará o momento da substituição daarticulação esférica, pois, o surgimento de ruídos identificará que a peçadesgastou-se pelo uso prolongado e que por isso precisa ser substituída.

Claims (6)

1.) Construção de articulação esférica com movimento angular restrito constituídapor um pino esférico com uma extremidade esférica que é introduzida em umacaixa que recebe posteriormente um mancai e a caixa fechada por uma tampa,sendo que na extremidade da caixa, oposta à tampa de fechamento, há umaabertura pela qual projeta-se a outra extremidade do pino esférico, chamado decorpo do pino, que é fixado em uma peça que se quer articular, fixando-se a parteexterna da caixa na outra peça a ser articulada de modo que ambas as peçaspossam ser articuladas angular e rotacionalmente pela articulação esférica, mascom um deslocamento angular restrito em determinado sentido de direção,caracterizada por construir-se a extremidade esférica do pino esférico seccionada,constituindo-se em aproximadamente meia esfera, podendo ser maior ou menorque meia esfera que é parte integrante do pino esférico;

2.) Construção de articulação esférica com movimento angular restrito, conformereivindicação 1, caracterizada por sobrepor-se livremente sobre a face plana daextremidade esférica do pino esférico, uma chaveta circular que é construída emformato retangular com três faces planas longitudinais e a quarta facelongitudinal superior, oposta à face plana de contato com a face plana daextremidade esférica do pino esférico, construída em forma circular;

3.) Construção de articulação esférica com movimento angular restrito, conformereivindicações 1 e 2, caracterizada por encaixar-se a chaveta circular em umalojamento ou reentrância de mesma forma construído no mancai, ou seja, umalojamento ou reentrância retangular com duas faces planas longitudinais e ofundo circular também longitudinal onde é encaixada a chaveta circular nosistema macho e fêmea, de modo a que as duas faces planas coincidentes doconjunto produzam a restrição do movimento angular do pino esférico emdeterminado sentido de direção e as faces circulares coincidentes permitam olivre movimento angular do pino esférico no outro sentido de direção;

4.) Construção de articulação esférica com movimento angular restrito, conformereivindicações 1, 2 e 3, caracterizada por ser o movimento rotacional do pinoesférico em relação à caixa, totalmente livre, em função do livre contato da faceplana de sua extremidade esférica sobre a qual é sobreposta, também livremente,a face plana, que é oposta à face circular, da chaveta circular;

5.) Construção de articulação esférica com movimento angular restrito, conformereivindicações 1, 2, 3 e 4, caracterizada por possuir a chaveta circular ampla áreade contato com o alojamento ou reentrância do mancai, que é construído emelastômero, o que proporciona um sistema robusto, que também impede aexistência de ruídos de funcionamento pelo choque da vibração de partes móveismetálicas da articulação esférica; e,

6.) Construção de articulação esférica com movimento angular restrito, conformereivindicações 1, 2, 3, 4 e 5, caracterizada por ser o mancai que é sobreposto àcalota comprimido 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.