WO2012129624A1 - Bronzina flangeada - Google Patents

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WO2012129624A1
WO2012129624A1 PCT/BR2012/000074 BR2012000074W WO2012129624A1 WO 2012129624 A1 WO2012129624 A1 WO 2012129624A1 BR 2012000074 W BR2012000074 W BR 2012000074W WO 2012129624 A1 WO2012129624 A1 WO 2012129624A1
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WO
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bearing
deformable
flanged
axial
recesses
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PCT/BR2012/000074
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English (en)
French (fr)
Inventor
Roberto Pierotti Ferreira
Original Assignee
Mahle Metal Leve S/A
Mahle International Gmbh
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Publication date
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Priority to JP2014501368A priority patent/JP2014509722A/ja
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Priority to CN201280020895.4A priority patent/CN103797253A/zh
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    • F16C17/00Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/10Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for both radial and axial load
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/046Brasses; Bushes; Linings divided or split, e.g. half-bearings or rolled sleeves
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    • F16C43/02Assembling sliding-contact bearings
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    • F16C9/00Bearings for crankshafts or connecting-rods; Attachment of connecting-rods
    • F16C9/02Crankshaft bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16C2226/00Joining parts; Fastening; Assembling or mounting parts
    • F16C2226/50Positive connections
    • F16C2226/70Positive connections with complementary interlocking parts
    • F16C2226/76Positive connections with complementary interlocking parts with tongue and groove or key and slot
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2360/00Engines or pumps
    • F16C2360/22Internal combustion engines

Definitions

  • the present invention relates to a flanged bearing used in internal combustion engines, provided with a slide bearing coupled to an axial bearing by means of securing means undergoing plastic deformation.
  • the thrust washer In addition, to secure the thrust washer to the bearing or bushing, it is necessary to restrict it in three directions, but keeping it flexible, free of rigid bonds, allowing it to accommodate the distortions and vibrations characteristic of machines.
  • the first rotational constraint supports the frictional forces generated between the crankshaft thrust disc and the axial bearing sliding surface, friction torque.
  • the second radial constraint prevents the flange from fully loosening and fall on the driving shaft.
  • the third restriction is axial, it supports the drive shaft vibration efforts. All of these restrictions must ensure that the fiange does not come loose during transportation until the machine is assembled or during the life of the machine.
  • US 4076342 relates to a fiange having a finer section in its inner diameter which is received in a channel in the back of the bearing on the steel side, ensuring retention in the axial direction.
  • the fixation has two protrusions located at the ends of the fiange and two recesses equally in the bearing. With radial mounting, the bearing deforms and allows the end recesses to receive the protrusions of the fiange and thereby engaging the thin section of the fiange into the channel.
  • US 4533261 refers to the mounting of the fiange in the radial direction of the bearing and the mounting process is an interaction of the stiffness of the bearing with that of the bearing.
  • the fiange has two protuberances spaced near the ends, with convex prisms, responsible for fixing the pieces, cooperated by hook-shaped recesses in the bearing.
  • the assembly is a "click" type, working with the two elements, bronzine and fiange, in the elastic phase, because by pressing the fiange protuberances exactly over the recesses of the bronzine, fiange and bronzine give way and allow the protuberances to fit together. in the recesses.
  • GB 2210113 relates to a solution in which the flange is mounted on the bearing in the radial direction where the first protrusion to fit is a central and by elastic deformation of the bearing, others located at the end of the flange fit into cooperating recesses at the end thereof may have the forms of "dovetail", bevel or notch produced at the time of the bronchine stamp.
  • GB 2225392 relates to a solution having only a centrally located flange-locking protrusion axially mounted and plastic locked by puncturing the side of the bearing.
  • the protrusion has lateral chamfers formed at the time of the stamp that serve as a support for receiving the plastic deformed material from the bearing through punctures in the vicinity of the protrusion on the side of the bearing.
  • GB 2225393 relates to a solution, also GB2225392, but with more than one projecting protrusion out of the plane to minimize the material to be machined in forming the crankshaft relief radius.
  • GB 2241752 relates to a solution wherein the flange has protuberances that are deformed into the bushing recesses which in turn undergo external action by opening the material next to the flange protuberances in the bushing region, and thus fixing them.
  • US 5,114,246 relates to a solution wherein the flange is axially mounted on the bearing.
  • the thrust washer is mounted on the bearing through cooperation between the protrusions and the recesses on the bearing. After insertion of the protuberances in the recesses they are crushed by fixing the flange.
  • EP 0515657 relates to a solution in which the flange is fixed to the bearing by plastic deformation of one of the fixing protrusions, which passes through a slot located on the side of the bearing in the center of the trailing recess region.
  • the crankshaft radius, apart from the protrusion, which is exposed on the undercut, is dented by a wedge deforming the undercut into a "V" shape and thereby preventing the flange from loosening in the radial direction.
  • This design poses a great risk to the crankshaft radius and may scratch it, compromising the set.
  • Preventing rotational movement of the flange is accomplished with rigid, non-deformable protrusions fixed in recesses in the bearing that can be opened or slit-shaped.
  • DE 4041557 relates to a radial and elastic deformation mounting solution for the bearing allowing the insertion of hooked recesses that dock with the bearing recesses.
  • PI 0703980-8 discloses an axial and elastic deformation mounting solution of a radial bearing, which can be affixed, engaged, or even mounted, allowing relative movements on the side of the bearing by designated elastic clamping jaws , which are extensions of the inner diameter, having corresponding recesses of cooperating geometry in the sliding bearing.
  • a flanged bearing containing a sliding bearing which may be a bearing or bushing, which allows the mounting of at least one flange-shaped axial bearing that can be affixed, engaged, or even even assembled, allowing relative movements on the side of the bearing or bushing relative to each other by plastic clamping jaws, referred to herein as deformable protrusions, which are extensions of the inner diameter, having corresponding recesses of cooperating geometry in the sliding bearing.
  • a polymeric flange can be mounted to a metal composite sliding bearing, or vice versa, both with appropriate tri- bological properties, thus contributing to the development. technology of machines.
  • a flanged bearing having a sliding bearing and at least one flange-shaped axial bearing, the sliding bearing comprising at least one first and a second recess disposed in a lateral region, the bearing comprising at least one deformable protuberance, at least two adjacent spaces, at least two stress relieving regions and a rigid protuberance, the deformable protuberance comprising a cooperating surface and being arranged in an initial position, the sliding bearing and the bearing axially being associable by fitting the deformable protuberance with the first recess and the rigid protuberance fitting as the second recess.
  • the deformable bulge undergoes a plastic deformation to assume a second final position after its association with the first recess.
  • Figure 1 is an illustration of a prior art flanged bearing having resilient fastening means
  • Figure 2 is an illustration of an embodiment of the flanged bearing of the present invention prior to association between parts thereof;
  • Figure 3 is an illustration of the axial bearing protrusions before they are associated with the sliding bearing recess
  • Figure 4 - is an illustration of the detail "A" of Figure 2, after the association between its parts;
  • Figure 5 is an illustration of a possible embodiment of the flanged bearing of the present invention prior to the association thereof. parts;
  • Figure 6 is an illustration of the flanged bearing shown in Figure 5, after the association between its parts;
  • FIG. 7 is an illustration of the detail "B" of the bearing illustrated in Figure 6;
  • Figure 8 is an illustration of an example of the assembly plastic deformation of the deformable protuberances.
  • the present invention relates to a flanged bearing 100 for use in internal combustion engines, particularly the crankshaft or crankshaft.
  • a flanged bearing 100 for use in internal combustion engines, particularly the crankshaft or crankshaft.
  • Such use is due to the fact that when the vehicle is in motion and in gear, the transmission is coupled to the engine through the clutch which essentially uses the crankshaft as a fulcrum to promote decoupling the engine from the transmission. , as a result of stepping on the vehicle's clutch, thus allowing the gear to change. It is at this time that the crankshaft undergoes a large axial stress reflecting the stress on the axial bearing, also known as the flange.
  • the flanged bearing 100 object of the present invention, was idealized.
  • the prior art flanged bearing 200 comprises an axial bearing 20 having resilient protrusions 30 and a sliding bearing 10 provided with recesses 40 for trapping resilient protrusions 30.
  • the final configuration of the flanged bearing 200 is achieved by through the mounting of the thrust bearing 20 to the slide bearing 10. Such mounting occurs due to the elastic deformation of the protuberances 30 to such an extent that it is able to pass through the smaller base of the recess trapeze 40, and thereafter the protrusions 30 so that they return to their original, undeformed state, fitting into recesses 40 and making disassembly impossible.
  • This assembly is only possible due to the fact that the protrusions 30 have such a characteristic that allows them to undergo stress and return to their initial position, that is, allows them to undergo resilient or elastic deformation, also known as spring effect.
  • the object of the present invention tends to solve the problem of resistance to axial forces caused by crankshaft movement by means of a flanged bearing 100 having a type of fixation where axial bearing protrusions are deformed in the assembly, not returning to the starting position, ie assuming a new position, the ending position, after mounting on the sliding bearing.
  • the difference between the starting position and the ending position has a plastic deformation ⁇ which may be between 0.1 and 2.0 mm and preferably between 0.1 and 1.0 mm.
  • Figure 8 demonstrates the plastic deformation ⁇ of the protuberances 3 at an approximate value of 0.14 mm.
  • Figure 2 illustrates a first possible embodiment of the flanged bearing 100, object of the present invention, which basically comprises a sliding bearing 1 and an axial bearing 2. This figure shows a position prior to assembly, ie prior to insertion of the bearings. deformable tubercances 3 in the fixation recess 4.
  • the slide bearing 1 has three recesses on each side, arranged in their lateral regions 6 or thickness, two inclined recesses 4 and a fixed recess 4 'on each side.
  • the fixed recess 4 ' has a shape that resembles a dovetail.
  • the inclined recesses 4, in turn, are in the form of an inclined square (with the inclined sidewalls), each of which is provided with two inclined sidewalls, one of which is provided with an angle between it and the base between 100 ° and 170 °, with 135 ° being preferred, and between the other sidewall and the base, between 15 ° and 60 °, with 45 ° being preferred.
  • the thrust bearing 2 has deformable locking protrusions 3 formed by eliminating the material around it, except the base, which holds it as part of the thrust bearing 2.
  • the protrusions 3 are nothing more than thin, finger-like elements whose geometry aims to ensure their plasticity as a function of the materials used.
  • Adjacent spaces 5, on the other hand, are the regions where the protuberances 3 are deformed to such a measure, defined in the design of the workpiece, to flow within the material flow limit and never reach the limit of rupture of the materials employed there, assuming a new position.
  • the adjacent space 5 will also serve to remove the axial bearing 2 at a time of maintenance.
  • the deflection for mounting the deformable protuberances 3 into space 5 is performed by an external force F as shown in figure 3.
  • the deformable locking protrusions 3 of the thrust bearing 2 also have at their ends, ahead of the bearing inner diameter, chamfers or surfaces 10 which cooperate with the surfaces formed by the shoulders 9 of the slide bearing 1 when assembling. .
  • the inclined recess 4, which comprises the shoulders 9, has an inclined square type shape so that the surfaces 10 contained at the ends of the two deformable attachment protrusions 3 cooperate for their attachment due to the similarity of the geometries. Fixation of the axial bearing 2 in the axial direction is ensured by the impediment that the bump 9 promotes to the surface 10.
  • Figure 3 illustrates the detail of one of the inclined recesses 4, two two sidewalls, one of which has smaller angles of between 15 ° and 60 ° and which serve to trap the deformable protrusions 3 of the thrust bearing 2 and the other wall of larger angles of 100 ° and 170 °, and which assist the deformable protuberances 3 to undergo plastic deformation, assuming a different position from that found prior to assembly.
  • the configuration of the two walls together with the surfaces 10 causes the deformable protuberances 3 to be trapped by the bumps 9.
  • the recesses 4 have the function of preventing the release of the axial bearing 2 and the sliding bearing 1, in the directions X (Rotational), Y (axial), Z (radial).
  • the impediment occurs due to the shape of the bump 9, which has an appropriate angle for such a function.
  • the angle has geometry cooperating with that of surface 10 which is at the end of the deformable fixation protuberances 3.
  • the recesses 4 and the deformable protuberances coincide, they cooperate with each other, causing the axial bearing 2 to lock onto the slide bearing 1, preventing detachment between them.
  • the impediment occurs due to the shape of the bump 9, which has an appropriate angle for such a function.
  • the angle has geometry cooperating with that of surface 10 which is at the end of the deformable attachment protuberances 3, as can be seen in figure 4.
  • the axial bearing 2 and the sliding bearing 1 must be fixed in the three main directions; axial, radial, rotational.
  • the axial fixation is promoted by the bumps 9 and the geometrical cooperation of the bevel 10 and also by the fixed recess 4 'and the fixed protuberance 8.
  • the radial it occurs by the distribution of inclined recesses 4 and deformable protuberances 3 along the 80 ° of the bearing and of the sliding bearing respectively, so that the bumps 9 are in divergence with the release movement.
  • rotational it is prevented by the shear-resistant section of the protrusion 3 and the crushing by the cooperating geometries of chamfer 10 and shoulder 9.
  • two axial bearings 2 are mounted, one in each lateral region 6.
  • Figure 5 illustrates a flanged bearing 100 prior to assembly but which is provided with at least one axial bearing 2, comprising at least four deformable protuberances 3, grouped in two assemblies and a sliding bearing 1 provided with at least four inclined recesses 4, also grouped into two assemblies, provided with shoulders 9 and at least two fixed recesses 4 ', one on each side 6 of the slide bearing 1.
  • the inclined recesses 4 may have for this embodiment a trapezoidal, where in the central part of its smaller base there is a trapezoidal protrusion 13 which serves as a sliding part of the deformable protuberances 3 in the assembly.
  • Fig. 6 illustrates a flanged bearing 100 after assembly where, as described for the first embodiment, the deformable protuberances 3, upon receiving a force F (as shown in Fig. 3), are able to deform, sliding through the inclined wall of the inclined recesses 4 and securing with the shoulders 9, causing the axial bearing 2 to engage the sliding bearing 1, necessarily in the three main directions; axial, radial, rotational.
  • the deformable protuberances After deforming, the deformable protuberances have a plastic deformation ⁇ of between 0.1 and 1.0 mm (an example can be seen in figure 8).
  • Fig. 7 illustrates the detail "B" shown in Fig. 6, with the protrusions 3 already deformed and in the end position 12, it is different from the start position 11 prior to assembly.
  • both the sliding bearing 1 and the axial bearing 2 may be of the same material, of different materials or even having several layers of specific materials.
  • the following materials plastic resin, epoxy resin, fluorene-containing material or fluoropolymer.
  • the great advantage of this invention is that it promotes axial mounting without introducing residual stresses that are harmful to fatigue life, linked to welding or stamping processes, facilitating the manufacturing process and reducing the assembly cost.
  • the flanged bearing 100 has a solution that facilitates the process of manufacturing the slide bearing, with distinct fabrication of the parts wrapped separately and joined at the end of the two processes in a possible third place.
  • the present solution allows the axial bearing 2 to be maintained since its disassembly and assembly do not cause damage to either part. Making the product more beneficial to the end user.

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Abstract

A presente invenção refere-se a uma bronzina flangeada dotada de ao menos um mancai de deslizamento (1) e de ao menos um mancai axial (2) em forma de flange; o mancai de deslizamento (1) compreendendo ao menos um primeiro (4) e um segundo (4') recessos dispostos em uma região lateral (6); o mancai axial (2) compreendendo pelo menos uma protuberância deformável (3) disposta em uma primeira posição (12), um espaço adjacente (5), uma região aliviadora de tensão (7), uma protuberância rígida (8) e uma superfície cooperante (10). O mancai axial (2) sendo capaz de se integrar ao mancai de deslizamento (1) através da associação da superfície cooperante (10) da protuberância deformável (3) com o primeiro recesso (4), a protuberância deformável (3) assumindo uma segunda posição (12) que apresenta uma deformação plástica (ΔΧ) em relação à primeira posição (11); e da associação simultânea da protuberância rígida (8) com o recesso fixo (4').

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "BRONZINA FLANGEADA".
A presente invenção refere-se a uma bronzina flangeada utilizada em motores de combustão interna, dotada de um mancai de deslizamen- to acoplado a um mancai axial através de meios de fixação que sofrem deformação plástica.
Descrição do Estado da Técnica
Devido à necessidade de maior pressão de combustão, levando ao emprego de maior força de fechamento da embreagem, durante as trocas de marchas, e com isso maior reação nos mancais axiais internos, existe a necessidade de os motores Diesel e Otto aumentarem a carga axial na superfície do disco do virabrequim. Por consequência, as reações axiais em mancais de deslizamento que utilizam flanges também sofrerão aumento de carga, comprometendo a vida do produto, se esse não for devidamente de- senvolvido.
A possibilidade de se montar diferentes materiais no mancai de deslizamento e no mancai axial facilita sua aplicação e aumenta a vida útil do conjunto. A utilização deste tipo de produto é influenciada pelas convicções das empresas produtoras de motores, que podem optar por arruelas de encosto, puramente mancais axiais, totalmente separadas dos mancais de deslizamento, por bronzinas com flange rígido, peça única, e ainda por bron- zinas com flange montado, flange fixo a bronzina ou bucha de maneira flexível, obtendo os benefícios da adaptação as deformações, de alojamento e de montagem, bem como as vibrações típicas de motores de combustão interna.
Além disso, para garantir a fixação da arruela de encosto à bronzina ou bucha, faz-se necessário restringi-la em três direções, porém mantendo-a flexível, liberta de vínculos rígidos, permitindo-a acomodar-se às distorções e vibrações características das máquinas. A primeira restrição, rotacional, suporta os esforços gerados pelo atrito entre o disco de encosto do virabrequim e a superfície de deslizamento do mancai axial, torque de atrito. A segunda restrição, radial, impede que o flange se solte totalmente e caia sobre o eixo motriz. A terceira restrição é axial, suporta os esforços de vibração do eixo motriz. Todas estas restrições devem garantir que o fiange não se solte no transporte até a montagem da máquina, nem durante a vida útil da mesma.
Vários tipos de fixação foram propostos como, solda, cola, esmagamento e fixação resiliente. Devido ao alto custo de fabricação proporcionado por geometrias ínfimas e processos inadequados tornaram-nas proibitivas à manufatura. O processo de montagem por deformação permanente via a geometria da bronzina de mancai não requer dispositivos especiais de montagem apenas a força de montagem axial que por si só deforma o elemento fixador em um alojamento com geometria cooperante facilitando o processo produtivo com redução de custo.
Alguns exemplos do estado da técnica que podem ser citados são os descritos nos documentos de patentes abaixo comentados.
O documento de patente US 4076342 refere-se a um fiange que possui no seu diâmetro interno uma secção mais fina que é recebida em um canal nas costas da bronzina, no lado do aço, garantindo a retenção na direção axial. A fixação conta com duas protuberâncias localizadas nas extremidades do fiange e dois recessos igualmente na bronzina. Com a montagem radial, a bronzina se deforma e permite que os recessos das extremidades recebam as protuberâncias do fiange e desta maneira encaixando no canal a secção fina do fiange.
O documento de patente US 4533261 refere-se à montagem do fiange ocorrida na direção radial à bronzina e o processo de montagem é uma interação das rigidezes da bronzina com a do fiange. O fiange possui duas protuberâncias espaçadas e próximas às extremidades, dotadas de prismas convexos, responsáveis por efetuarem a fixação das peças, cooperadas por recessos em forma de gancho na bronzina. A montagem é do tipo "click", trabalhando com os dois elementos, bronzina e fiange, na fase elásti- ca, pois, pressionando as protuberâncias do fiange exatamente sobre os recessos da bronzina, fiange e bronzina cedem e permitem que as protuberâncias se encaixem nos recessos. O documento de patente GB 2210113 refere-se a uma solução em que o flange é montado sobre a bronzina na direção radial onde a primeira protuberância a se encaixar é uma central e por deformação elástica da bronzina, outras localizadas na extremidade do flange se encaixam em re- cessos cooperantes na extremidade da mesma, podendo possuir as formas de "rabo de andorinha", chanfro ou entalhe produzidos no momento do estampo da bronzina.
O documento de patente GB 2225392 refere-se a uma solução que possui apenas uma protuberância de fixação no flange, localizada ao centro, montado axialmente e travado de maneira plástica por ação de punções sobre a lateral da bronzina. A protuberância possui chanfros laterais formados no momento do estampo que servem de apoio para receber o material deformado plasticamente da bronzina, através de punções, nas imediações da protuberância, na lateral da bronzina.
O documento de patente GB 2225393 refere-se a uma solução, igualmente a patente GB2225392, porém com mais de uma protuberância projetada fora do plano para minimizar o material a ser usinado na formação do raio de alívio do virabrequim.
O documento de patente GB 2241752 refere-se a uma solução em que o flange possui protuberâncias que são deformadas para dentro dos recessos da bucha que por sua vez sofrem ação externa abrindo o material ao lado das protuberâncias do flange, na região da bucha, e assim os fixando.
O documento de patente US 5114246 refere-se a uma solução em que o flange é montado, axialmente, na bronzina. A arruela de encosto é montada na bronzina através da cooperação entre as protuberâncias e os recessos na bronzina. Após a inserção das protuberâncias nos recessos as mesmas são esmagadas fixando o flange.
O documento de patente EP 0515657 refere-se a uma solução em que há uma fixação do flange na bronzina por intermédio da deformação plástica de uma das protuberâncias de fixação, esta atravessa uma fenda localizada na lateral da bronzina ao centro na região do rebaixo de fuga do raio do virabrequim, à parte, da protuberância, que fica exposta no rebaixo é amassada por uma cunha deformando o rebaixo na forma de um "V" e com isso impedindo a soltura do flange na direção radial. Este projeto oferece grande risco ao raio do virabrequim podendo riscá-lo, comprometendo o con- junto. O impedimento do movimento rotacional, do flange, é conseguido com protuberâncias rígidas, não deformáveis, fixadas em recessos na bronzina, que podem ser abertos ou em forma de fenda.
O documento de patente DE 4041557 refere-se a uma solução de montagem radial e por deformação elástica da bronzina permitindo a in- trodução de recessos em forma de gancho, que se atracam com os recessos da bronzina.
O documento PI 0703980-8 apresenta uma solução de montagem axial e por deformação elástica de um mancai radial, que possa ser afixado, encaixado, ou até mesmo montado, permitindo movimentos relativos entre si, na lateral da bronzina, por garras de fixação elásticas designadas, que são extensões do diâmetro interno, tendo correspondentes recessos de geometria cooperante no mancai de deslizamento.
Para melhor entendimento, segue tabela abaixo reunindo os documentos de patente citados de acordo com suas características de monta- gem ou tipo de fixação.
Tabela 1 . Soluções técnicas para montagem de flange.
Direção de
Tipo de solução de fixação Montagem
Data do
Numero da Patente Axial Radial "click" Elástica Plástica depósito
US4533261 06/06/85 X X X
GB22101 13 25/08/88 X X X
GB2225392 25/1 1/88 X X
GB2225393 25/1 1/88 X X
GB2241752 02/03/90 X X
US51 14246 03/12/90 X X
DE4041557 22/12/90 X X X
EP0515657 17/12/91 X X PI 0703980-8 04/09/07 X X Como acima demonstrado, existem várias ideias para a solução de montagem de flange, muitas com sutilezas que dependem de frações de ângulos para garantir a fixação ou mesmo ínfimos décimos de milímetros para a mesma tal função.
Na maioria dos documentos apresentados, os elementos de tra- vamento apresentados comprometem a vida do conjunto por serem tão delgados, podendo romper, ou ainda mesmo, jamais virem a ser produzidos devido à tamanha complexidade dos elementos. Outras soluções como soldas e colas, também foram utilizadas para a fixação, esta solução, porém, torna o sistema extremamente rígido, perdendo o benefício da flexibilidade do flange em relação à bronzina ou bucha.
Entretanto, como se pode notar, não existe nenhuma solução onde se apresente uma bronzina composta por um mancai axial e por um mancai de deslizamento, onde o mancai axial se encaixa ao mancai de des- lizamento por deformação plástica, sem que comprometa a integridade do elemento de fixação do flange, uma vez que a deformação plástica do elemento de fixação é feita dentro de geometrias e dimensões factíveis nos processos fabris atuais.
Objetivos da Invenção
É, portanto, um objetivo da presente invenção prover uma bronzina flangeada contendo um mancai de deslizamento, podendo ser bronzina ou bucha, que permita a montagem de ao menos um mancai axial, em forma de flange, que possa ser afixado, encaixado, ou até mesmo montado, permitindo movimentos relativos entre si, na lateral da bronzina ou da bucha, por garras de fixação plásticas, designadas aqui como protuberâncias deformáveis, que são extensões do diâmetro interno, tendo correspondentes recessos de geometria cooperante no mancai de deslizamento.
É ainda um objetivo da presente invenção possibilitar a montagem de materiais distintos entre o mancai axial e o mancai de deslizamento. Desta forma poder-se-á montar um flange polimérico a um mancai de deslizamento de composto metálico, ou vice-versa, ambos com propriedades tri- bológicas adequadas à aplicação, assim contribuindo para o desenvolvimen- to tecnológico das máquinas.
Breve descrição da Invenção
Os objetivos da presente invenção são alcançados por uma bronzina flangeada dotada de um mancai de deslizamento e de ao menos um mancai axial em forma de flange, o mancai de deslizamento compreendendo ao menos um primeiro e um segundo recessos dispostos em uma região lateral, o mancai axial compreendendo pelo menos uma protuberância deformávei, pelo menos dois espaços adjacentes, pelo menos duas regiões aliviadoras de tensão e uma protuberância rígida, a protuberância de- formável compreendendo uma superfície cooperante e estando disposta em uma posição inicial, o mancai de deslizamento e o mancai axial sendo associáveis através do encaixe da protuberância deformávei com o primeiro recesso e do encaixe da protuberância rígida como segundo recesso. A protuberância deformávei sofrendo uma deformação plástica, de modo a assumir uma segunda posição final, após sua associação com o primeiro recesso.
As características acima mencionadas, além de outros aspectos da presente invenção, serão melhor compreendidos através dos exemplos e da descrição detalhada das figuras que se seguem.
Breve descrição dos desenhos
A presente invenção será, a seguir, mais detalhadamente descrita com base em um exemplo de execução representado nos desenhos. As figuras mostram:
Figura 1 - é uma ilustração de uma bronzina flangeada do estado da técnica, dotada de meios de fixação resilientes;
Figura 2 - é uma ilustração de uma concretização da bronzina flangeada da presente invenção, antes da associação entre suas partes;
Figura 3 - é uma ilustração das protuberâncias do mancai axial antes de se associarem ao recesso do mancai de deslizamento;
Figura 4 - é uma ilustração do detalhe "A" da figura 2, após a as- sociação entre suas partes;
Figura 5 - é uma ilustração de uma possível concretização da bronzina flangeada da presente invenção, antes da associação entre suas partes;
Figura 6 - é uma ilustração da bronzina flangeada mostrada na figura 5, após a associação entre suas partes;
Figura 7 - é uma ilustração do detalhe "B" da bronzina ilustrada na figura 6;
Figura 8 - é uma ilustração de um exemplo da deformação plástica de montagem das protuberâncias deformáveis.
Descrição detalhada das figuras
A presente invenção refere-se a uma bronzina flangeada 100, para utilização em motores de combustão interna, particularmente no vira- brequim ou eixo de manivelas. Tal utilização se deve ao fato de que, quando o veículo está em movimento e engatado, a transmissão fica acoplada ao motor por meio da embreagem que, em sua essência, utiliza o virabrequim como ponto de apoio para promover o desacoplamento do motor com a transmissão, resultado do pisar na embreagem do veículo, permitindo assim a mudança de velocidade. É neste momento que o virabrequim sofre um grande esforço axial refletindo o esforço para o mancai axial, também conhecido como flange.
Visando permitir o perfeito funcionamento de partes móveis, mi- nimizando o atrito e garantindo o movimento com respectiva transmissão de força, é que a bronzina flangeada 100, objeto da presente invenção, foi idealizada.
Entretanto, antes de descrever a bronzina flangeada 100, objeto da presente invenção, vale distingui-la da solução apresentada pelo estado da técnica, que apresenta uma bronzina flangeada 200 capaz de suportar os ditos movimentos axiais ocasionados pelo virabrequim, de modo a não se destacar.
Para tanto e como pode ser visto na figura 1 , a bronzina flangeada 200 do estado da técnica compreende um mancai axial 20, dotado de protuberâncias resilientes 30 e de um mancai de deslizamento 10, dotado de recessos 40 para aprisionar as protuberâncias resilientes 30.
A configuração final da bronzina flangeada 200 é alcançada a- través da montagem do mancai axial 20 no mancai de deslizamento 10. Tal montagem ocorre devido à deformação elástica das protuberâncias 30 a uma tal medida que seja capaz de passar por através da base menor do trapézio do recesso 40, e após isso libera-se as protuberâncias 30, a fim de que retornem ao estado original, não deformado, se encaixando aos recessos 40 e impossibilitando sua desmontagem. Esta montagem só é possível devido ao fato das protuberâncias 30 possuírem uma característica tal que as permite sofrer um esforço e retornar a sua posição inicial, ou seja, as permite sofrer uma deformação resiliente ou elástica, também conhecido como efeito mola.
O objeto da presente invenção, tende a solucionar o problema de resistência aos esforços axiais ocasionados pelo movimento do virabre- quim, através de uma bronzina flangeada 100 dotada de um tipo de fixação onde as protuberâncias do mancai axial são deformadas na montagem, não retornando à posição inicial, ou seja, assumindo uma nova posição, a posição final, após montadas no mancai de deslizamento. A diferença entre a posição inicial e a posição final, apresenta uma deformação plástica ΔΧ que pode estar compreendida entre 0,1 e 2,0 mm e preferencialmente entre 0,1 e 1 ,0 mm. Para exemplificar isto, a figura 8, demonstra a deformação plástica ΔΧ das protuberâncias 3 em um valor aproximado de 0,14 mm.
A figura 2 ilustra uma primeira possível concretização da bronzina flangeada 100, objeto da presente invenção, que compreende basicamente um mancai de deslizamento 1 e um mancai axial 2. Esta figura apresenta uma posição anterior à montagem, ou seja, antes da inserção das pro- tuberâncias deformáveis 3 no recesso de fixação 4.
Como ainda se pode verificar através da figura 2, o mancai de deslizamento 1 apresenta três recessos de cada lado, dispostos em suas regiões laterais 6 ou espessura, sendo, dois recessos inclinados 4 e um recesso fixo 4' em cada lado. O recesso fixo 4' possui forma que se assemelha a um rabo de andorinha. Os recessos inclinados 4, por sua vez, possuem a forma de quadrado inclinado (com as paredes laterais inclinadas), onde cada um é dotado de duas paredes laterais inclinadas, sendo uma das paredes dotadas de um ângulo entre ela e a base situado entre 100° e 170°, sendo preferido 135°, e entre a outra parede lateral e a base, situado entre 15° e 60°, sendo preferido 45°.
É possível ainda, verificar na figura 2, que o mancai axial 2 apre- senta protuberâncias de fixação deformáveis 3, formadas com a eliminação do material à sua volta, a menos da base, que a mantêm como parte do mancai axial 2. As protuberâncias 3 nada mais são do que elementos delgados, que se assemelham a um dedo, cuja geometria visa garantir sua plasticidade em função dos materiais utilizados. Já os espaços adjacentes 5 são as regiões onde as protuberâncias 3 são deformadas a uma medida tal, definida no projeto da peça, de modo a escoar dentro do limite de escoamento dos materiais e nunca atingindo o limite de ruptura dos materiais ali empregados, assumindo uma nova posição. O espaço adjacente 5 servirá também para a retirada do mancai axial 2, em um momento de manutenção. A de- formação para montagem das protuberâncias deformáveis 3 para dentro do espaço 5 é executada por uma força externa F, conforme mostrada na figura 3.
As tensões, devido à deformação para montagem, na base das protuberâncias deformáveis 3, são minimizadas pela introdução ali, de su- perfícies arredondadas aliviadoras de tensão 7, adjacentes às protuberâncias de fixação deformáveis 3, e que lhes conferem a plasticidade, classicamente reconhecidas na literatura técnica como úteis para tal fim. As protuberâncias de fixação deformáveis 3 do mancai axial 2, possuem ainda em suas extremidades, mais à frente do diâmetro interno do mancai, chanfros ou su- perfícies 10 que cooperam com as superfícies formadas pelos esbarros 9 do mancai de deslizamento 1 , quando da montagem. O recesso inclinado 4, o qual contempla os esbarros 9, possuí uma forma tipo quadrado inclinado de modo que, as superfícies 10 contidas nas extremidades das duas protuberâncias de fixação deformáveis 3, cooperem para sua fixação, devido à simi- laridade das geometrias. A fixação do mancai axial 2, na direção axial, é garantida pelo impedimento que o esbarro 9 promove à superfície 10.
A figura 3 ilustra o detalhe de um dos recessos inclinados 4, do- tados de duas paredes laterais, uma delas dotada de ângulos menores, situados entre 15° e 60°, e que servem de esbarros de aprisionamento das protuberâncias deformáveis 3 do mancai axial 2 e a outra parede sendo dotada de ângulos maiores, situados entre 100° e 170°, e que servem de auxílio para que as protuberâncias deformáveis 3 sofram deformação plástica, assumindo uma posição diferente da encontrada antes da montagem. Durante a montagem, a configuração das duas paredes, juntamente com as superfícies 10, faz com que as protuberâncias deformáveis 3 sejam aprisionadas pelos esbarros 9.
Os recessos 4 possuem a função de impedir a liberação do mancai axial 2 e do mancai de deslizamento 1 , nas direções X (Rotacional), Y (axial), Z (radial). O impedimento ocorre devido à forma do esbarro 9, que possui um ângulo propício para tal função. O ângulo possui geometria cooperante com a da superfície 10 a qual se encontra na extremidade das pro- tuberâncias deformáveis de fixação 3.
Uma vez coincidindo os recessos 4 e as protuberâncias deformáveis 3, eles cooperam entre si, fazendo com que o mancai axial 2 se fixe ao mancai de deslizamento 1 , impedindo o destacamento entre eles. O impedimento ocorre devido à forma do esbarro 9, que possui um ângulo propí- cio para tal função. O ângulo possui geometria cooperante com a da superfície 10 a qual se encontra na extremidade das protuberâncias deformáveis de fixação 3, conforme pode ser visto na figura 4.
Vale mencionar que, a fixação do mancai axial 2 e do mancai de deslizamento 1 , se dá obrigatoriamente nas três direções principais; axial, radial, rotacional. A fixação axial é promovida pelos esbarros 9 e pela coope- rância geométrica do chanfro 10 e ainda pelo recesso fixo 4' e pela protuberância fixa 8. Na radial acontece pela distribuição de recessos inclinados 4 e protuberâncias deformáveis 3 ao longo dos 80° da bronzina e do mancai de deslizamento respectivamente, de maneira que os esbarros 9 estejam em divergência com o movimento de soltura. Na rotacional é impedido pela secção resistente ao cisalhamento da protuberância 3 e ao esmagamento pelas geometrias cooperantes do chanfro 10 e do esbarro 9. Cumpre notar que, para cada mancai de deslizamento 1 , são montados dois mancais axiais 2, um em cada região lateral 6.
A figura 5, por sua vez, ilustra uma bronzina flangeada 100, antes da montagem, esta porém dotada de pelo menos um mancai axial 2, compreendendo pelo menos quatro protuberâncias deformáveis 3, agrupadas em dois conjuntos e ainda um mancai de deslizamento 1 dotado de pelo menos quatro recessos inclinados 4, também agrupados em dois conjuntos, dotados de esbarros 9 e ainda de pelo menos dois recessos fixos 4', um de cada lado 6 do mancai de deslizamento 1. Os recessos inclinados 4 podem possuir para esta concretização, uma forma de trapézio, onde na parte central de sua base menor, há uma saliência 13 de forma trapezoidal, que serve como parte deslizante das protuberâncias deformáveis 3 na montagem.
A figura 6 ilustra uma bronzina flangeada 100, após a montagem, onde, tal como descrito para a primeira concretização, as protuberân- cias deformáveis 3, ao receberem um força F (tal como ilustrado na figura 3), são capazes de se deformar, deslizar pela parede inclinada dos recessos inclinados 4 e se fixar com os esbarros 9, fazendo com que o mancai axial 2 se fixe ao mancai de deslizamento 1 , obrigatoriamente nas três direções principais; axial, radial, rotacional. Após se deformarem, as protuberâncias deformáveis apresentam uma deformação plástica ΔΧ compreendida entre 0,1 e 1 ,0 mm (um exemplo pode ser visto na figura 8).
A figura 7 ilustra o detalhe "B" mostrado na figura 6, com as protuberâncias 3 já deformadas e na posição final 12, esta diferente da posição inicial 11 , antes da montagem.
Cumpre notar que, tanto o mancai de deslizamento 1 , quanto o mancai axial 2, podem ser de um mesmo material, de materiais diferentes ou ainda possuir diversas camadas de materiais específicos. Como por exemplo, os materiais que se seguem, resina plástica, resina epóxi, material contendo fluoreno ou fluoropolímero.
A grande vantagem desta invenção é de se promover à montagem axial sem introdução de tensões residuais, nocivas à vida à fadiga, vinculadas aos processos de soldagem ou estampagem de material, facilitando o processo fabril e reduzindo o custo de montagem.
O perfeito ajuste entre os esbarros 9 e as superfícies 10 ocorre devido à semelhança das mesmas, cooperando de maneira a impedir a liberação do flange 2 da bronzina , nas direções X, Y e Z.
A seguir é descrita a sequência de montagem dos mancais axiais 2 com o mancai de deslizamento 1 , obedecendo às seguintes etapas:
(I) - os mancais axiais 2 se encontram na posição livre e com um grupo de protuberâncias de fixação 3 com o afastamento inicial de 3,0 mm (como pode ser visto na figura 8).
(II) - as protuberâncias deformáveis 3 sofrem a força externa F
(vide figura 3), deslizando para dentro dos recessos inclinados 4, de maneira a assumir a posição final 12.
(Ill) - os recessos inclinados 4 com os esbarros de geometria cooperante 9, recebem as protuberâncias plásticas 3 já deformadas.
(IV) - os mancais axiais 2 montados nos recessos inclinados 4 e as protuberâncias plásticas 3 alcançam a posição final 12, perfazendo uma deformação plástica ΔΧ compreendida entre 0,1 e 1 ,0 mm, devido à propriedade plástica.
Resta assim claro que a bronzina flangeada 100 apresenta uma solução que facilita o processo de fabricação do mancai de deslizamento, com fabricação distinta das peças envolvidas em separado e unidas ao final dos dois processos em um terceiro possível lugar. Assim, tornado flexível à escolha de processos, materiais e lugares de fabricação, resultando em melhor custo benefício e maior retorno social. Pela presente solução, permite- se a manutenção do mancai axial 2, uma vez que sua desmontagem e a montagem não provocam danos a nenhuma das partes. Tornando o produto mais vantajoso para o usuário final.
Tendo sido descrito um exemplo de concretização preferido, deve ser entendido que o escopo da presente invenção abrange outras possí- veis variações, sendo limitado tão-somente pelo teor das reivindicações a- pensas, aí incluídos os possíveis equivalentes.

Claims

REIVINDICAÇÕES
1. Bronzina flangeada dotada de ao menos um mancai de deslizamento (1) e de ao menos um mancai axial (2) em forma de flange; o mancai de deslizamento (1) compreendendo ao menos um primeiro (4) e um se- gundo (4') recessos dispostos em uma região lateral (6); o mancai axial (2) compreendendo pelo menos uma protuberância deformável (3) disposta em uma primeira posição ( 2), um espaço adjacente (5), uma região aliviadora de tensão (7), uma protuberância rígida (8) e uma superfície cooperante (10); a bronzina flangeada sendo caracterizada pelo fato do mancai axial (2) ser capaz de se integrar ao mancai de deslizamento (1 ) através da associação da superfície cooperante (10) da protuberância deformável (3) com o primeiro recesso (4), a protuberância deformável (3) assumindo uma segunda posição (12) que apresenta uma deformação plástica (ΔΧ) em relação à primeira posição (11); e da associação simultânea da protuberância rígida (8) com o recesso fixo (4');
2. Bronzina flangeada de acordo com a reivindicação 1 , caracterizada pelo fato da deformação plástica (ΔΧ) estar compreendida entre 0,1 e 1 ,0 mm.
3. Bronzina flangeada de acordo com a reivindicação 1 , caracte- rizada pelo fato das protuberâncias de fixação deformáveis (3), serem elementos plásticos.
4. Bronzina flangeada de acordo com reivindicação 1 , caracterizada pelo fato dos recessos inclinados (4) serem dotados de uma saliência (13) em formato trapezoidal.
5. Bronzina flangeada de acordo com reivindicação 1 , caracterizada pelo fato de haver uma ou mais protuberâncias rígidas (8), suportando o mancai axial (2) no sentido circunferencial do esforço de rotação.
6. Bronzina flangeada de acordo com a reivindicação 1 , caracterizada pelo fato das protuberâncias de fixação deformáveis (3) e rígidas (8), estarem dispostas angularmente iguais aos seus respectivos recessos (4,4').
7. Bronzina flangeada de acordo com a reivindicação 1 , caracterizada pelo fato de haver ao menos duas protuberâncias de fixação deformáveis (3) a- fastadas das extremidades na região entre 15° e 60°.
8. Bronzina flangeada de acordo com a reivindicação 1 , caracterizada pelo fato de haver um espaço (5) que comporte a deformação da protuberância de fixação deformável (3) no momento da montagem.
9. Bronzina flangeada de acordo com reivindicação 1 , caracterizada pelo fato do esbarro (9) possuir ângulo com o fundo do recesso (4) compreendido entre 30° e 60°.
10. Bronzina flangeada de acordo com reivindicação 1 , caracterizada pelo fato de possuir na lateral da bronzina (6), recessos (4) com geo- metrias cooperantes às das protuberâncias de fixação deformáveis (3).
11. Bronzina flangeada de acordo com reivindicação 1 , caracterizada pelo fato da protuberância de fixação deformável (3) possuir em sua extremidade uma geometria cooperante (10).
12. Bronzina flangeada de acordo com reivindicação 1 , caracte- rizada pelo fato de haver pelo menos 2 recessos (4) por 180° de mancai de deslizamento (1) e respectivas protuberâncias de fixação deformáveis (3) no mancai axial (2).
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