BRPI1000374A2 - anel retentor com recurso de prevenção de inversão - Google Patents
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Abstract
ANEL RETENTOR COM RECURSO DE PREVENçãO DE INVERSãO. A presente invenção refere-se a um conjunto de retentor de eixodinâmico que é provido incluindo um retentor dinâmico que se encaixa emum eixo rotativo. O retentor dinâmico inclui uma porção de montagem que é montada dentro de uma camisa e tem uma porção de barril estendida no sentido axial a partir de uma extremidade interna no sentido radial da porção de montagem. A porção de barril estendida no sentido axial termina em uma porção de perna estendida no sentido radial para dentro a partir de uma extremidade da porção estendida no sentido axial. Uma porção de retentor com um formato de modo geral cónico se estende a partir de uma extremidade da porção estendida no sentido axial, e a porção de retentor inclui uma superfície interna no sentido radial que se encaixa no eixo e uma superfície externa no sentido radial com um friso rígido integralmente formado sobre a mesma. A porção de montagem define um batente espaçado a partir da porção de barril estendida no sentido axial a uma distância de abertura concebida para impedir que o anel retentor se inverta sob uma alta pressão sustentada ou picos de pressão.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "ANEL RETENTOR COM RECURSO DE PREVENÇÃO DE INVERSÃO".
Campo da Invenção
A presente invenção refere-se a retentores de eixo dinâmicosassentados, e, mais particularmente, a um projeto de retentor de eixo dinâ-mico para reduzir o torque do retentor, a propensão à formação de boca desino, e para a provisão de uma capacidade de seguimento de eixo aperfei-çoada e maior capacidade para suportar a pressão ou vácuo interno exces-sivo. O retentor assentado, para a sua função, se baseia em recursos debombeamento hidrodinâmicos ao invés de em retentores-padrão ou de con-tato de ponto que se baseiam principalmente na capacidade intrínseca dealguns elastômeros bombearem em retentores apropriadamente projetados.
Antecedentes e Sumário da Invenção
Os retentores de eixo rotativos são utilizados em usinas, em fá-bricas de automóvel, bem como em outras indústrias. Três grandes proble-mas associados aos retentores projetados para ter áreas substanciais decontato entre o eixo e o anel retentor são a boca de sino, o seguimento deeixo a baixas temperaturas, e a queima de óleo nas ranhuras de bombea-mento devido à elevação da temperatura local causando um torque aumen-tado. A boca de sino é um fenômeno associado à elevação da borda do anela partir do eixo. O problema é atenuado por materiais altamente incompres-síveis, tais como a borracha ou o PTFE. A capacidade do retentor em seguiro eixo quando o eixo bamboleia ou fica desalinhado é também importantepara um projeto de retentor.
A presente invenção é concebida para reduzir o torque de reten-ção, a propensão à formação de boca de sino e ainda prover uma capacida-de aperfeiçoada de seguimento de eixo a baixas temperaturas. O retentordinâmico inclui uma porção de montagem anular capaz de ser montada emuma camisa que envolve o eixo rotativo. O retentor inclui uma porção que seestende axialmente a partir da extremidade radial interna da porção de mon-tagem, com uma porção interna que se estende no sentido radial a partir deuma extremidade da porção estendida no sentido axial. Uma porção de re-tentor com um formato de modo geral cônico se estende a partir de uma ex-tremidade da porção estendida no sentido radial, com a porção de retentorincluindo uma face radial interna provida com uma pluralidade de ranhurasou nervuras e uma superfície radial externa com um friso especial que defineuma região de maior espessura. O friso atua como uma mola integral paracontrolar a abertura entre a porção essencialmente cônica do retentor e oeixo, e ainda como um meio para neutralizar a propensão à formação deboca de sino da porção de retentor. O friso pode ter diferentes formatos, in-cluindo uma seção transversal triangular ou um friso arredondado, bem co-mo outras configurações consideradas apropriadas. O friso é posicionadoligeiramente afastado da borda do lábio do retentor a fim de prover um as-sentamento suficiente do lábio de modo a se encaixar apropriadamente nosrecursos de bombeamento hidrodinâmicos, que normalmente se situariamsobre o contato do lábio e ficam em contato entre a borda do retentor e ofriso. A flexibilidade da porção estendida no sentido axial do retentor propor-ciona um aperfeiçoamento à capacidade de seguimento do eixo devido aoformato de modo geral cilíndrico da porção estendida no sentido axial comuma menor rigidez de curvatura. Deste modo, se o material do retentor nãotiver uma elasticidade intrínseca suficiente, tornando a porção estendida nosentido axial do retentor de um formato de modo geral cilíndrico, será possí-vel aperfeiçoar a capacidade geral de seguimento do eixo. O comprimento ea espessura da parede da porção cilíndrica tornam possível controlar o graude flexibilidade, a fim de atender às exigências de aplicação.
A porção de montagem é provida com uma estrutura de batentea fim de impedir que o anel retentor inverta durante altas pressões sustenta-das ou picos de pressão. O batente fica espaçado da porção estendida nosentido axial por meio de uma distância de abertura que limita a deflexão daporção estendida no sentido axial a 60 graus ou menos a partir de um eixoparalelo a um eixo central. Definida de uma maneira alternativa, a distânciade abertura G deve impedir que a porção estendida no sentido radial fiqueparalela ao eixo. A estrutura de batente pode assumir muitas formas, con-forme detalhado no presente documento.Outras áreas de aplicabilidade da presente invenção tornar-se-ão aparentes a partir da descrição detalhada provida a seguir. Deve-se en-tender que a descrição detalhada e seus exemplos específicos, embora indi-cando uma modalidade preferida da presente invenção, tem a finalidade deatender tão-somente a uma finalidade de ilustração e não de restringir o âm-bito de aplicação da presente invenção.
Breve Descrição dos Projetos
A presente invenção será entendida mais completamente a partirda descrição detalhada e dos projetos em anexo, nos quais:
A figura 1 é uma vista em seção transversal detalhada do reten-tor dinâmico de acordo com os princípios da presente invenção;
A figura 2 é uma vista em seção transversal de uma segundamodalidade do retentor dinâmico de acordo com os princípios da presenteinvenção;
As figuras 3A a 3C ilustram uma vista em seção transversal deuma terceira modalidade do retentor dinâmico de acordo com os princípiosda presente invenção.
A figura 4 é uma vista em seção transversal de uma quarta mo-dalidade do retentor dinâmico de acordo com os princípios da presente in-venção;
A figura 5 é uma vista em seção transversal de uma quinta mo-dalidade do retentor dinâmico de acordo com os princípios da presente in-venção;
A figura 6 é uma vista em seção transversal de uma sexta moda-lidade do retentor dinâmico de acordo com os princípios da presente invenção.
A figura 7 é uma vista em seção transversal de uma sétima mo-dalidade do retentor dinâmico de acordo com os princípios da presente in-venção.
Descrição Detalhada das Modalidades Preferidas
A descrição das modalidades preferidas a seguir é, por natureza,simplesmente exemplar e de forma alguma tem a intenção de limitar a pre-sente invenção, sua aplicação ou usos.
Com referência à figura 1, um retentor dinâmico 10 será descritoa seguir, de acordo com os princípios da presente invenção. O retentor di-nâmico 10 inclui uma porção de montagem 12 concebida para ser encaixadadentro do furo de um alojamento externo 14. Deve-se notar que a porção demontagem 12 pode assumir muitas formas e pode incluir um inserto 15 quepode ser feito de metal ou plástico ou outro material rígido, e pode ter a for-ma de um L ou outro formato em seção transversal.
O retentor dinâmico 10 inclui uma porção de barril estendida nosentido axial 16, estendendo-se a partir de uma extremidade radial interna12A da porção de montagem 12. A porção de barril estendida axialmente 16é de preferência de um formato de modo geral cilíndrico, embora outras for-mas, tais como, por exemplo, cônica ou uma forma de curva convoluta, pos-sam também ser utilizadas. O retentor dinâmico 10 inclui uma porção esten-dida internamente a partir de uma extremidade distai 16B da porção de barrilestendida no sentido axial 16. Uma porção de retentor de um formato demodo geral cônico 20 se estende a partir de uma extremidade radial maisinterna 18A da porção estendida no sentido radial 18. A porção de barril es-tendida no sentido axial 16 se estende em uma primeira direção axial a partirda porção de montagem 12, enquanto a porção de retentor de formato demodo geral cônico 20 se estende a partir da extremidade radial mais interna18A da porção estendida no sentido radial 18 em uma direção axial oposta àprimeira direção axial. A porção de retentor 20 inclui uma superfície radialinterna 22 que pode ser provida com uma pluralidade de ranhuras 24. Asranhuras 24 providas na superfície radial interna 22 da porção de retentor 20são capazes de conter o óleo na mesma a fim de prover lubrificação entre oretentor de eixo dinâmico 10 e um eixo rotativo e ainda pode prover umafunção de bombeamento a fim de retornar o óleo vazado para o lado de óleodo retentor. Uma superfície radial externa 26 da porção de retentor de forma-to cônico 20 pode ser provida com um friso rígido 28 que define uma regiãode espessura maior. O friso rígido 28 pode ter diferentes formas, incluindoum formato triangular, conforme mostrado, ou pode ter um formato arredon-dado ou outras configurações de forma. O friso rígido 28 fica posicionadoligeiramente fora da borda de extremidade 20A do anel 20 de modo a permi-tir que se desenvolva uma área de contato apropriada. O friso 28 serve co-mo uma mola integralmente formada de modo a polarizar o anel retentor 20contra o eixo rotativo a fim de neutralizar a formação de boca de sino do anelretentor 20. Normalmente, a borda sem anel retentor faceia o lado de óleo.
No entanto, a montagem inversa é igualmente possível. Neste caso, o proje-to das ranhuras espirais tem de se acomodar de maneira apropriada de mo-do a bombear na direção do reservatório de óleo.
O aperfeiçoamento da capacidade de seguimento de eixo doretentor dinâmico 10 é provido pela porção de barril estendida no sentidoaxial 16. O formato de modo geral cilíndrico da porção de barril 16 tem umarigidez de curvatura menor que a das outras estruturas; portanto, a porçãode barril estendida no sentido axial 16 é capaz de prontamente resolver oproblema de um eixo bamboleante ou de um eixo descentralizado com rela-ção ao alojamento 14.
Deve-se notar que, se desejado ou vantajoso em um uso parti-cular, o retentor de eixo dinâmico 10 da presente invenção pode opcional-mente incluir um ou mais anéis protetores contra sujeira axiais ou radiais 30conforme conhecidos na técnica, um dos quais sendo mostrado, por exem-plo, na figura 1. O anel protetor opcional 30 pode ser formado integralmentecom o retentor de eixo dinâmico ou pode ser formado separadamente domesmo e fixado ao mesmo, podendo ter qualquer dentre as várias formas ouconfigurações, conforme também conhecidas na técnica. Além disso, o anel30 pode se projetar transversalmente a partir do retentor de eixo dinâmicoem qualquer dentre várias direções, incluindo, porém não limitadas ao rela-cionamento angular exemplar que se projeta de modo geral no sentido radialpara fora ou no sentido axial para fora dos componentes de retenção que seencaixam no eixo, conforme mostrado, por exemplo, na figura 1.
A porção de perna que se estende no sentido radial 18 pode serreta, conforme mostrado, ou, de maneira alternativa, pode ser provida comum formato convoluto. Conforme ilustrado na figura 2, a porção de anel deformato de modo geral cônico 20 é desenhada de modo a assumir uma for-ma de modo geral cilíndrica quando deformada pelo eixo rotativo 14 e a per-na 18 é desenhada de modo a aplicar pressão sobre a porção de calcanhar32 da porção de retentor 20. A porção de perna 18 atua no sentido radialsobre a extremidade 16A da porção de barril 16 que tem um comprimentosuficiente para permitir que a porção de barril interna 16 se flexione no senti-do radial interno e externo de modo a acomodar um bamboleio de eixo ouum desalinhamento de eixo. O comprimento da porção de perna é conse-qüência do comprimento da porção de retentor, da quantidade de interferên-cia do retentor com relação ao eixo, e da distância entre a camisa e o eixo.
O retentor de eixo dinâmico 10 da presente invenção pode serutilizado para isolar um ambiente de óleo do ambiente de ar disposto sobreambos os lados do retentor dinâmico 10. A fim de otimizar o desempenho doretentor, o comprimento da porção de retentor 20 e a rigidez do friso 28 (ge-ometria, espessura, material, etc.) são especificamente escolhidos para usosparticulares. Além disso, a espessura da porção de perna estendida no sen-tido radial 18 é igualmente especificamente desenhada de modo a proveruma pressão suficiente sobre o calcanhar 32 da porção de retentor 20. Aespessura e o comprimento da porção de barril 16 devem ser também espe-cificamente projetados de modo a acomodar a flexibilidade necessária de umuso em particular. A composição do material de retentor para o retentor di-nâmico pode incluir plástico, borracha, ou qualquer dentre uma ampla varie-dade de elastômeros conhecidos, tais como, por exemplo, o PTFE e o TPE(elastômeros termoplásticos), o TPV (vulcanizados termoplásticos), ou ummaterial Flouroprene®, uma composição descrita na Patente U.S. N06.806.306. Uma mola embutida adicional no friso poderá ser utilizada a fimde aumentar a vida do retentor devido ao fato de que poderá ocorrer um es-coamento nos materiais termoplásticos ou elastoméricos, impedindo que omaterial retome as suas propriedades originais. A mola, neste caso, proveriauma carga radial adicional sobre a superfície de retenção que o materialtermoplástico será incapaz de manter por toda uma vida útil. A mola podetambém aumentar a robustez da retenção necessária em ambientes conta-minados. Ao invés de embutida, a mola pode ser colocada em uma ranhurade mola especialmente desenhada e fabricada após o término da operaçãode moldagem (como é normal em outros anéis retentores radiais).
Uma porção de batente 40 é disposta sobre a porção de monta-gem externa espaçada no sentido radial a partir da porção de barril estendi-da no sentido axial 16 a uma distância de abertura G. Com o projeto da pre-sente invenção, o retentor dinâmico 10 é capaz de suportar uma pressãointerna ou vácuo excessivo. No caso de uma pressão interna excessiva seraplicada ao retentor dinâmico 10, a porção de barril estendida no sentidoaxial 16 que radialmente se sobrepõe à porção de retentor 20 provê umaação elástica radial sobre a porção estendida no sentido radial 18 a fim delimitar a deformação da porção de retentor 20. A porção de barril estendidano sentido axial 16 contata a porção de batente 40 que limita o movimentoaxial da porção estendida no sentido radial 18, deste modo limitando o mo-vimento axial da porção de retentor 20 e impedir a inversão da mesma. Aporção de batente 40 pode ser integralmente feita do material do retentorcomo uma série de batentes discretos 40a com um espaço disposto entre osbatentes adjacentes, conforme ilustrado na figura 1. De maneira alternativa,o batente 140 pode ser formado como um batente contínuo em torno da cir-cunferência do reto dinâmico 110, conforme ilustrado na figura 2. O espaça-mento da abertura G entre a porção de barril estendida no sentido axial e aporção de batente 40, 140 é desenhada de modo a permitir um movimentoradial limitado da porção estendida no sentido radial 18, ao mesmo tempoimpedindo um movimento radial suficiente que faz com que o anel retentor20 se inverta (isto é, vire de cabeça para baixo) sob altas pressões susten-tadas ou picos de pressão. De preferência, a distância da abertura G limita adeflexão da porção estendida no sentido axial em 60 graus ou menos parale-la ao eixo central. Mais particularmente, a distância da abertura G limita adeflexão da porção estendida no sentido axial em menos de 45 graus, e ain-da mais particularmente a menos de 30 graus paralela ao eixo central. Defi-nida de uma maneira alternativa, a distância da abertura G deve impedir quea porção estendida no sentido radial 18 fique paralela ao eixo central.Como uma outra alternativa, conforme ilustrado nas Figuras 3Aa 3C, uma estrutura de batente 240 para um retentor dinâmico 210 pode serformada pela caixa de inserto 215. Em particular, a caixa de inserto 215 po-de incluir uma porção de braço 242 que pode ser estendida no sentido axiala partir da caixa de inserto 215 durante o processo de moldagem e pode serem seguida dobrada no sentido radial interno, conforme ilustrado na figura3B até uma posição final, conforme ilustrado na figura 3C, sendo que a aber-tura G é provida entre uma porção de extremidade 244 da porção de braço242 e a extremidade distai 16A da porção estendida no sentido axial 16 doretentor dinâmico 210. A porção de braço 242 atua como um batente de mo-do a limitar o movimento radial da porção estendida no sentido radial 18,desta maneira limitando o movimento axial da porção de retentor 20 e impe-dir a sua inversão. Deve-se notar que a porção de braço 242 pode ser umanel interior estendido no sentido radial ou uma série de abas discretas es-paçadas uma da outra.
Como uma outra alternativa, conforme ilustrado na figura 4, umaestrutura de batente 340 para um retentor dinâmico 310 pode ser formadopor uma caixa de inserto secundária 315 que é recebida dentro do inserto15. A caixa de inserto secundária 315 pode ser em forma de L e pode incluiruma porção estendida no sentido axial 315a e uma porção interna estendidano sentido radial 315b. A porção estendida no sentido axial 315a é um en-caixe de fricção dentro do inserto em forma de L 15. A porção interna esten-dida no sentido radial 315b da caixa de inserto secundária 315 é espaçadada porção estendida no sentido radial 18 do retentor a uma distância de a-bertura G, conforme definida no presente documento. A porção interna es-tendida no sentido radial 315b define um batente de modo a limitar o movi-mento da porção estendida no sentido radial 18 e impedir a inversão da por-ção de retentor 20.
Como uma outra alternativa, conforme ilustrado na figura 5, umaestrutura de batente 440 para um retentor dinâmico 410 pode ser formadapela caixa de inserto 415. Em particular, a caixa de inserto 415 pode ter umaseção transversal de modo geral em forma de C com uma porção externa415a conectada a uma porção interna 415b por meio de uma porção inter-mediária estendida no sentido radial 415c. A caixa de inserto 415 pode sersobremoldada dentro da porção de montagem 412 do retentor dinâmico 410.
A superfície interna 442 da porção interna 415b define uma estrutura de ba-tente 410 espaçada da porção estendida no sentido axial 16 a uma distânciade abertura G, conforme definida, de modo a limitar o movimento radial daporção estendida no sentido radial 18 e impedir a inversão do anel retentor 20.
Como uma outra alternativa, conforme ilustrado na figura 6, umaestrutura de batente 540 para um retentor dinâmico 510 pode ser formadapela caixa de inserto 515. A caixa de inserto 515 pode incluir uma porçãoexterna estendida no sentido axial 515a, uma porção interna estendida nosentido radial 515b, e uma porção interna estendida no sentido axial 515c. Aporção interna 515c da caixa de inserto 515 define uma superfície interna542 que provê uma estrutura de batente 540 espaçada da porção estendidano sentido axial 16 a uma distância de abertura G, conforme definida, demodo a limitar o movimento radial da porção estendida no sentido radial 18 eimpedir a inversão do anel retentor 20.
Como uma outra alternativa, conforme ilustrado na figura 7, umasérie de nervuras de reforço 640 é provida para reforçar a porção estendidano sentido axial 616 do retentor dinâmico 610. As nervuras 640 podem serespaçadas entre si a uma distância χ e são formadas sobre o lado externono sentido radial da porção estendida no sentido axial 616. As nervuras 640reforçam a porção estendida no sentido axial 616 a fim de limitar o movimen-to radial da porção estendida no sentido radial 18 e impedir a inversão doanel retentor 20.
A descrição da presente invenção é meramente exemplar pornatureza e, sendo assim, variações que não se afastam do âmago da pre-sente invenção são concebidas como dentro do âmbito de aplicação da pre-sente invenção. Tais variações não devem ser consideradas como um afas-tamento do espírito e âmbito de aplicação da presente invenção.
Claims (19)
1. Retentor dinâmico, compreendendo:uma porção de montagem anular;uma porção estendida no sentido axial em uma primeira direçãoaxial a partir da dita porção de montagem, a dita porção de montagem defi-nindo um batente espaçado no sentido radial externo da dita porção estendi-da no sentido axial a uma distância de abertura;uma porção estendida no sentido radial para dentro a partir deuma extremidade da dita porção estendida no sentido axial;uma porção de retentor de um formato de modo geral cônico quese estende a partir de uma extremidade da dita porção estendida no sentidoradial em uma direção oposta à dita primeira direção axial, a dita porção deretentor incluindo uma superfície interna no sentido radial adaptada para seencaixar em um elemento rotativo, em que a dita distância de abertura im-pede que a porção estendida no sentido axial se desloque mais de 60 grausparalela ao eixo central.
2. Retentor dinâmico, de acordo com a reivindicação 1, em que adita superfície interna da dita porção de retentor é provida com pelo menosuma ranhura.
3. Retentor dinâmico, de acordo com a reivindicação 1, em q ueo dito retentor é feito de um material elastomérico.
4. Retentor dinâmico, de acordo com a reivindicação 1, em que odito retentor é feito de um material plástico.
5. Retentor dinâmico, de acordo com a reivindicação 1, compre-endendo ainda um anel contra sujeira que se estende a partir da dita porçãoestendida no sentido radial.
6. Retentor dinâmico, de acordo com a reivindicação 5, em que odito anel contra sujeira é integralmente formado com a dita porção estendidano sentido radial.
7. Retentor dinâmico, de acordo com a reivindicação 1, em que acomposição do dito retentor dinâmico inclui um PTFE1 um elastômero termo-plástico, ou vulcanizados termoplásticos.
8. Retentor dinâmico, de acordo com a reivindicação 1, em que odito batente é feito por meio de uma pluralidade de seções de vulcanizadoespaçados.
9. Retentor dinâmico, de acordo com a reivindicação 8, em queas ditas seções de batente espaçadas são feitas do mesmo material que oda dita porção de retentor.
10. Retentor dinâmico, de acordo com a reivindicação 8, em queas ditas seções de batente espaçadas são formadas a partir de um insertosobremoldado dentro da dita porção de montagem.
11. Retentor dinâmico, de acordo com a reivindicação 1, em queo dito batente é feito do mesmo material que a dita porção de retentor.
12. Retentor dinâmico, de acordo com a reivindicação 1, em queo dito batente é feito de um inserto sobremoldado dentro da dita porção demontagem.
13. Retentor dinâmico, de acordo com a reivindicação 8, em queo dito inserto inclui uma porção estendida no sentido axial disposta dentro dadita porção de montagem e uma porção de braço que se estende a partir dadita porção estendida no sentido axial que é curvada no sentido radial inter-no e define o dito batente.
14. Retentor dinâmico, de acordo com a reivindicação 12, emque o dito inserto inclui uma porção de batente estendida no sentido axialque define o dito batente.
15. Retentor dinâmico, de acordo com a reivindicação 14, emque o dito inserto inclui uma seção transversal em forma de C.
16. Retentor dinâmico, de acordo com a reivindicação 14, emque o dito inserto inclui uma porção estendida no sentido radial para fora dadita porção de batente estendida no sentido axial para uma superfície exter-na da dita porção de montagem.
17. Retentor dinâmico, de acordo com a reivindicação 16, emque o dito inserto inclui uma porção estendida no sentido axial a partir deuma extremidade externa da dita porção estendida no sentido radial e quereforça a dita porção de montagem.
18. Retentor dinâmico, compreendendo:uma porção de montagem anular;um primeiro anel de inserto disposto dentro da dita porção demontagem;uma porção estendida no sentido axial em uma primeira direçãoaxial a partir da dita porção de montagem;uma porção estendida no sentido radial para dentro a partir deuma extremidade da dita porção estendida no sentido axial;uma porção de retentor com um formato de modo geral cônicoque se estende a partir de uma extremidade da dita porção estendida nosentido radial em uma direção oposta à dita primeira direção axial, a ditaporção de retentor incluindo uma superfície interna no sentido radial adapta-da para se encaixar em um elemento rotativo; eum segundo anel disposto dentro do dito primeiro anel de insertoe que define um batente espaçado da dita porção estendida no sentido axiala uma distância de abertura, o dito segundo anel limitando o movimento axi-al da dita porção estendida no sentido radial em relação à dita porção demontagem a fim de impedir que a porção estendida no sentido axial se des-loque mais de 60 graus paralela ao eixo central.
19. Retentor dinâmico, de acordo com a reivindicação 18, emque o dito primeiro anel de inserto e o dito segundo anel são ambos de mo-do geral em forma de L.
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