BRPI0609154A2 - disposição de mancal de roda com denteação frontal - Google Patents

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BRPI0609154A2
BRPI0609154A2 BRPI0609154-7A BRPI0609154A BRPI0609154A2 BR PI0609154 A2 BRPI0609154 A2 BR PI0609154A2 BR PI0609154 A BRPI0609154 A BR PI0609154A BR PI0609154 A2 BRPI0609154 A2 BR PI0609154A2
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inner ring
collar
bearing arrangement
wheel
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Langer Roland
Niebling Peter
Masur Ernst
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Schaeffler Kg
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Abstract

DISPOSIçãO DE MANCAL DE RODA COM DENTEAçãO FRONTAL. A presente invenção refere-se a uma disposição de mancal de roda (1) com, pelo menos, duas fileiras (5, 6) de corpos de rolamento, para o apoio de um cubo da roda (3) que pode ser acionado por um elemento de acionamento com a disposição de mancal de roda (1), sendo que, o cubo da roda (3) está ligado com o elemento de acionamento, e sendo que, o cubo da roda (3) e o elemento de acionamento engatam um no outro com fecho devido à forma, por meio de um emparelhamento de denteações frontais (10) correspondentes entre si.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSIÇÃODE MANCAL DE RODA COM DENTEAÇÃO FRONTAL".
Descrição
Âmbito da invenção A presente invenção refere-se a uma disposição de mancai de
roda com, pelo menos, duas fileiras de corpos de rolamento, para o apoiode um cubo da roda que pode ser acionado por um elemento de acionamen-to com a disposição de mancai de roda, sendo que, o cubo da roda está li-gado com o elemento de acionamento, e sendo que, o cubo da roda e o e- lemento de acionamento engatam um no outro com fecho devido à forma,por meio de um emparelhamento de denteações frontais correspondentesentre si.
Antecedentes da invenção
Uma disposição de mancai de roda desse tipo e a função da
denteação estão descritos em detalhes na patente DE 31 16 720 C1. A den-teação frontal pode ser feita, por exemplo, através de acabamento sem le-vantamento de aparas. A ligação economiza espaço de montagem e permitea transmissão de momentos relativamente altos aos quais, contudo, sãopostos limites em virtude das dimensões das disposições de mancai de ro-
da.
Além disso, as unidades de mancai de roda conhecidas têm umpeso relativamente alto e uma rigidez de apoio relativamente baixa. Nestecaso, a rigidez de apoio é a resistência, que a unidade introduz contra des-vios elásticos causados pelas cargas. Da rigidez de apoio resulta uma rigi-
25 dez ao tombamento, que resulta da relação entre os momentos de cargas eo ângulo de tombamento no mancai, por exemplo, Nm/Q. Esta rigidez aotombamento é tanto menor quanto mais o mancai tomba sob cargas, isto é,tanto maior for o ângulo de tombamento com a mesma carga. As cargas sãoas cargas que, em essência, no estado de operação de um veículo, atuam
sobre uma roda de veículo, e a suspensão de roda correspondentes. Quan-to menor for a rigidez de apoio, tanto mais as cargas causam tombamentosdo sistema da roda, que têm conseqüências desvantajosas sobre o compor-tamento de viagem do veículo, em particular, em viagem em curvas e têmconseqüências desvantajosas sobre o desgaste do freio e sobre o funcio-namento do freio.Sumário da invenção Por esse motivo, a tarefa da invenção é criar uma disposição de
mancai de roda rígida para a transmissão de momentos elevados.
Por um lado, a tarefa da invenção é solucionada, pelo fato deque, pelo menos, no lado da disposição de mancai de roda, na denteaçãofrontal uma relação entre o diâmetro (VTK) de um circulo parcial da dentea- ção e o número de dentes (Z) da denteação frontal é de, pelo menos, 0,7:
0,7<(VTK/Z)
De preferência, é:
0,7< (VTK/Z) < 1,4O círculo parcial da denteação (VTK) é uma diferença entre o diâmetro externo (VDA) radial da denteação frontal e a largura do dente (ZB)dos dentes formados o mais radialmente possível para fora:
VTK = VDA-ZBO diâmetro externo (VDA) é um círculo imaginado, que toca osdentes da denteação radialmente externa na base do dente, em torno do eixo de rotação da disposição de mancai de roda. Os dentes distanciadosum do outro no lado da circunferência se estendem a partir do círculo com alargura do dente (ZB) radialmente afastados para o eixo de rotação ou tam-bém alinhados inclinadamente em relação a este eixo.
O diâmetro externo VDA da denteação é o diâmetro de um cír- culo imaginado, no qual estão incluídos os dentes radialmente externos si-tuados mais radialmente externos. De acordo com isto, o emprego da inven-ção também pode ser aplicado a denteações cujos dentes apresentam dife-rente largura do dente ZB ou que estejam equipadas com dentes da mesmalargura do dente ZB, deslocados radialmente entre si. A largura do dente ZB descreve o intervalo, na altura da base do dente, entre a superfície de limiteradial externa e a área de limite radial interna do respectivo dente. A basedo dente é descrita através da linha de contorno/ limite na qual o dente domaterial do componente, no qual a denteação é executada, se sobressai oupassa por ele. Deste modo, nas lacunas de dente dos dentes adjacentes nolado da circunferência, este limite passa entre os pontos radiais mais pro-fundos das lacunas e a partir da lacuna radial externa e radial interna do dente para a próxima lacuna do dente. O número de dentes Z é o númerototal de dentes da denteação adjacentes um ao outro, voltados um para ooutro no lado da circunferência, em geral com divisão uniforme.
Todas as dimensões, relações e valores de cálculo considera-dos na invenção reproduzem valores nominais sem consideração de tole-
râncias de dimensão condicionadas pelo acabamento e outras tolerâncias.
Em geral a invenção se refere a disposições de mancai de roda,nas quais o cubo da roda e o elemento de acionamento podem ser ligadosentre si e podem ser soltos novamente um do outro. Neste caso "clássico",os dois componentes se encaixam um no outro sem jogo, com fecho devido à forma, através das denteações frontais, e são apertados axialmente entresi com um parafuso central. Também pode ser imaginado que, a ligaçãocom fecho devido à forma não possa ser segura sem se soltar por meio dasdenteações frontais com fecho devido ao material ou de outra maneira. Nes-te caso, a ligação nas denteações é projetada, em geral, com auto trava-mento.
Por outro lado, a tarefa também é solucionada, pelo fato de que,em, pelo menos, uma denteação frontal do emparelhamento o diâmetro (TK)de um círculo parcial de uma das fileiras de corpos de rolamento é, no má-ximo, tão grande ou tão pequena quanto 1,7 vezes o diâmetro (VTK) de um círculo parcial de denteação desta denteação frontal:
TK<(1,7xVTK)
O círculo parcial é um circulo imaginado, que passa concêntricoao eixo de rotação, que liga os centros de rotação dos corpos de rolamentoentre si, no lado da circunferência.Com uma execução da invenção está previsto que, o diâmetro
(TK) de um círculo parcial, pelo menos, de uma das fileiras de corpos derolamento seja, pelo menos, quatro vezes tão grande e maior que o diâme-tro (DKU) dos corpos de rolamento do mesmo tamanho dessa fileira:
TK > (4 x DKU)
O círculo parcial é um circulo imaginado e concêntrico em rela-ção ao eixo de rotação da disposição de mancai de roda, que liga os centros dos corpos de rolamento da referida fileira entre si, no lado da circunferên-cia.
No lado de acionamento a denteação frontal é formada, por e-xemplo, em uma articulação - em um sino articulado - ou em uma ponta deeixo. Pelo lado da disposição de mancai de roda, a denteação frontal estáprevista no cubo da roda ou em um anel interno assentado no cubo da roda.De modo alternativo a isto, a denteação frontal é executada em um colar docubo da roda também designado como colar rebitado de rolamento. O colaré moldado radialmente para fora, por meio de deformação plástica, a partirde uma seção oca de um estado de pré-montagem do cubo da roda, execu- tada, de preferência, com simetria de rotação. Com o colar a disposição demancai de roda é segura por si, e em virtude da disposição de apoio inclina-da, em geral, também é apertada axialmente. Em seu estado inicial, antesda colocação do colar, a seção é, de preferência, cilíndrica oca ou cilíndricaexterna e simultaneamente interna em formato de cone interno, ou é execu-tada de outra forma qualquer.
Agora, no contexto da invenção, este colar é executado destemodo e está provido de uma denteação frontal, de tal modo que, é realizadaa relação 0,7 < (VTK / Z). Além disso, com execuções da invenção está pre-visto que, a largura do dente (ZB) seja, pelo menos, tão grande ou maior, mas não mais que 2,5 vezes maior que a espessura de parede (SQ) radialno ponto mais estreito radial da seção oca radial abaixo do anel interno:
1 < (ZB / SQ) < 2,5
Uma outra execução da invenção prevê que, a largura do dente(ZB) seja, no máximo, duas vezes a largura do colar em seu ponto mais es- treito - mas, pelo menos, tão larga como a largura do colar axial em seuponto mais estreito. A largura do colar NB se estende axialmente de um ladofrontal do anel interno na direção axial: neste caso, a largura do dente ZBestá perpendicular à largura do colar NB.
2xNB>ZB>NBO lado frontal do anel interno é um lado voltado para a direção do emparelhamento.
Além disso, está previsto que, em seu ponto mais estreito, amedida NB axial do colar seja, pelo menos, 0,8 vezes tão larga quanto aespessura SQ da parede:
NB > (0,8 x SQ)
De modo alternativo está previsto que, o diâmetro (VTK) do cír-
culo parcial da denteaçao seja, pelo menos, sete vezes mais largo axialmen-te que a medida NB do colar em seu ponto mais estreito:
VTK > (7 x NB)
Além disso, estão previstas as seguintes execuções da inven-
ção:
O diâmetro VTK do círculo parcial da denteaçao corresponde,pelo menos, ao diâmetro interno IRD do anel interno ou é maior que esseanel.
VTK > IRD.
A dimensão IRB dos ressaltos do anel interno da passagem da
pista de rolamento para a superfície de revestimento cilíndrica externa émaior que a largura NB do colar em seu ponto mais estreito axial:
IRB > NB.
Outras execuções da invenção prevêem combinações das ca- racterísticas mencionadas anteriormente em qualquer número e disposição.
Com uma unidade de mancai de roda de acordo com a invençãoé criada uma unidade de mancai de roda estreita que, contudo, é executadagrande e, com isto, rígida, devido a um grande círculo parcial esférico condi-cionado no diâmetro. Com isso, o círculo parcial da denteaçao é elevado. Deste modo podem ser dispostos mais dentes no lado da circunferência. Adenteaçao pode ser carregada através de momentos de acionamento maisaltos.
Descrição do desenho
A figura 1 mostra um exemplo de execução da invenção. A dis-posição de mancai de roda 1 é formada de um flange 2 no lado do veículo, de um cubo da roda 3 com um flange da roda 8, de um anel interno 4 e deduas fileiras 5, 6 de corpos de rolamento. Neste caso, as esferas 12 de duasdas fileiras 5 e 6 estão dispostas com o círculo parcial de diâmetro TK emtorno do eixo de rotação 1a da unidade de mancai de roda 1. O círculo par-cial passa através dos centros 13 das esferas.
O anel interno 4 está assentado em uma seção 7 oca com a es-
pessura de parede SQ. A seção 7 apresenta o diâmetro interno VDI. Umcolar 9 é executado em peça única com a seção 7 do cubo da roda 3. O co-lar 9 sai radialmente da seção 7, e apresenta externamente o diâmetro ex-terno VDA. Com o colar 9 a disposição de mancai de roda 1, neste caso,
uma disposição de mancai de esferas oblíquo está submetida à tensão pré-via. Para isto, o colar 9 encosta axialmente em um lado frontal 11 do anelinterno 4 voltado para a direção da denteação frontal 10. A largura IRB dosressaltos do anel interno 4 é descrita através do intervalo axial entre o ladofrontal 11 e a passagem 12 para a pista de rolamento do anel interno.
No colar está formada uma denteação frontal 10, que está limi-
tada externamente pelo diâmetro externo VDA da denteação 10. A dentea-ção frontal está prevista para engrenar em uma denteação frontal corres-pondente do elemento de acionamento não representado. Com isto, nesteexemplo de execução o diâmetro externo da denteação frontal 10 é do
mesmo tamanho que o diâmetro externo do colar 9. Também podem serimaginadas execuções, nas quais o diâmetro externo do colar é maior que odiâmetro externo da denteação frontal. A geometria da denteação frontal édefinida pelo diâmetro externo VDA e pela largura do dente ZB, de tal modoque, resulta o diâmetro VTK do círculo parcial da denteação frontal 10. A
profundidade do dente ZT orientada axialmente também é definida pela lar-gura NB axial do colar 9.Números de Referência
1 disposição de mancai de roda
1a eixo de rotação
2 flange
3 cubo da roda
4 anel interno
5 fileira
6 fileira
7 seção
8 flange da roda
9 colar
10 denteação frontal
11 lado frontal
12 passagem
13 centro

Claims (19)

1. Disposição de mancai de roda (1) com, pelo menos, duas filei-ras (5, 6) de corpos de rolamento, para o apoio de um cubo da roda (3) quepode ser acionado por um elemento de acionamento com a disposição de mancai de roda (1), sendo que, o cubo da roda (3) está ligado com o ele-mento de acionamento, e sendo que, o cubo da roda (3) e o elemento deacionamento engatam um no outro com fecho devido à forma, por meio deum emparelhamento de denteações frontais (10) correspondentes entre si,caracterizada pelo fato de que, pelo menos, em uma denteação frontal (10) do emparelhamento, uma relação entre o diâmetro (VTK) de um circulo par-cial da denteação dessa denteação frontal (10) e o número de dentes (Z)dessa denteação frontal (10) corresponde, pelo menos, ao valor numérico0. 7, sendo que, o diâmetro (VTK) é uma diferença entre o diâmetro externo(VDA) radial da denteação frontal (10) e a largura do dente (ZB) dos dentes, e sendo que, com o diâmetro externo (VDA) é descrito um círculo imagina-do, que toca dentes dessa denteação frontal (10) radialmente externa nabase do dente, em torno do eixo de rotação (1a) da disposição de mancai deroda (1) e, neste caso, os dentes distanciados um do outro no lado da cir-cunferência se estendem para dentro afastados do círculo da largura do dente (ZB).
2. Disposição de mancai de roda de acordo com a reivindicação1, caracterizada pelo fato de que, a relação entre o diâmetro (VTK) do círcu-lo parcial de denteação da denteação frontal (10) e o número de dentes (Z)da denteação frontal (10) não é maior do que o valor numérico 1,4.
3. Disposição de mancai de roda de acordo com a reivindicação1, caracterizada pelo fato de que, o diâmetro (TK) de um círculo parcial pelomenos, de uma das fileiras (5, 6) de corpos de rolamento é, pelo menos,quatro vezes maior que o diâmetro (DKU) dos corpos de rolamento domesmo tamanho dessa fileira (5, 6), sendo que, o círculo parcial é um circu- Io imaginado e concêntrico em relação ao eixo de rotação (1a) da disposiçãode mancai de roda (1), que liga os centros (13) dos corpos de rolamento dasfileiras (5, 6) no lado da circunferência entre si.
4. Disposição de mancai de roda de acordo com a reivindicação1, com um anel interno assentado no cubo da roda (3) para uma das fileiras(5, 6), sendo que, o anel interno está seguro, pelo menos, por meio de umcolar (9) axial no cubo da roda (3), moldado radialmente para fora de uma seção oca do cubo da roda (3) caracterizada pelo fato de que, a largura dodente (ZB) é, pelo menos, tão grande como a espessura de parede (SQ)radial no ponto mais estreito radial da seção (7) radial abaixo do anel inter-no.
5. Disposição de mancai de roda de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que, a largura do dente (ZB) corresponde, nomáximo, à 2,5 vezes à espessura de parede (SQ).
6. Disposição de mancai de roda de acordo com a reivindicação1, caracterizada pelo fato de que, o diâmetro (TK) do círculo parcial, pelomenos, de uma das fileiras (5, 6) de corpos de rolamento é, no máximo, 1,7 vezes maior que o diâmetro (VTK) do círculo parcial de denteação, da den-teação frontal (10) do emparelhamento, sendo que, o círculo parcial (TK) éum circulo imaginado, bem como, que passa concêntrico ao eixo de rotação(1a) e que liga os centros (13) dos corpos de rolamento no lado da circunfe-rência entre si.
7. Disposição de mancai de roda com um anel interno assenta-do no cubo da roda (3) para uma das fileiras (5, 6), sendo que, o anel inter-no está seguro, pelo menos, por meio de um colar (9) axial no cubo da roda(3), moldado radialmente para fora de uma seção oca do cubo da roda (3),caracterizada pelo fato de que, a largura do dente (ZB) mais larga da dente- ação é, no máximo, duas vezes a largura do colar (BN) axial mais estreita docolar (9), sendo que, a largura do colar (BN) axial é observada a partir de umlado frontal (11) do anel interno na direção axial.
8. Disposição de mancai de roda de acordo com a reivindicação6, caracterizada pelo fato de que, a largura do dente (ZB) é, pelo menos, tão grande como a largura do colar (BN) do colar (9) axial no ponto mais estrei-to.
9. Disposição de mancai de roda de acordo com a reivindicação, com um anel interno assentado no cubo da roda (3) para uma das fileiras(5, 6), sendo que, o anel interno está seguro, pelo menos, por meio de umcolar (9) axial no cubo da roda (3), moldado radialmente para fora de umaseção oca do cubo da roda (3), caracterizada pelo fato de que, em seu pon- to mais estreito axial de um lado frontal (11) a partir do anel interno o colar(9) é, pelo menos, 0,8 vezes tão largo quanto é espessa a parede da seção(7) radial abaixo do anel interno no ponto mais estreito radial.
10. Disposição de mancai de roda de acordo com reivindicação1, com um anel interno assentado no cubo da roda (3) para uma das fileiras (5, 6), sendo que, o anel interno está seguro, pelo menos, por meio de umcolar (9) axial no cubo da roda (3), moldado radialmente para fora de umaseção oca do cubo da roda (3), caracterizada pelo fato de que, o diâmetro(VTK) do círculo parcial da denteação é, pelo menos, axialmente largo, setevezes mais largo que o colar (9) em seu lado mais estreito, visto axialmente, a partir de um lado frontal (11) do anel interno.
11. Disposição de mancai de roda com, pelo menos, duas filei-ras (5, 6) de corpos de rolamento, para o apoio de um cubo da roda (3) quepode ser acionado por um elemento de acionamento com o mancai de roda,sendo que, o cubo da roda (3) está ligado com o elemento de acionamento, e sendo que, o cubo da roda (3) e o elemento de acionamento engatam umno outro com fecho devido à forma, por meio de um emparelhamento dedenteações frontais (10) correspondentes entre si, caracterizada pelo fatode que, o diâmetro (TK) do círculo parcial, pelo menos, de uma das fileiras(5, 6) de corpos de rolamento é, no máximo, 1,7 vezes maior que o diâmetro (VTK) do círculo parcial da denteação, pelo menos, de uma das denteaçõesfrontais (10) do emparelhamento, sendo que, o círculo parcial (TK) é um cir-culo imaginado, bem como, que passa concêntrico ao eixo de rotação (1a) eliga os centros (13) dos corpos de rolamento no lado da circunferência entresi.
12. Disposição de mancai de roda de acordo com a reivindica-ção 11, caracterizado pelo fato de que, a relação entre diâmetro (VTK) docírculo parcial de denteação da denteação frontal (10) e o número de dentes(Z) da denteação frontal (10) não é maior que o valor numérico 1,4.
13. Disposição de mancai de roda de acordo com a reivindica-ção 11, caracterizada pelo fato de que, o diâmetro (TK) de um círculo parcialpelo menos, de uma das fileiras (5, 6) de corpos de rolamento é, pelo me-nos, quatro vezes maior que o diâmetro (DKU) dos corpos de rolamento domesmo tamanho dessa fileira (5, 6), sendo que, o círculo parcial é um círcu-lo imaginado e concêntrico em relação ao eixo de rotação (1a) da disposiçãode mancai de roda (1), que liga os centros (13) dos corpos de rolamento dasfileiras (5, 6) no lado da circunferência entre si.
14. Disposição de mancai de roda de acordo com a reivindica-ção 11, com um anel interno assentado no cubo da roda (3) para uma dasfileiras (5, 6), sendo que, o anel interno está seguro, pelo menos, por meiode um colar (9) axial no cubo da roda (3), moldado radialmente para fora deuma seção oca do cubo da roda (3), caracterizada pelo fato de que, a largu- ra do dente (ZB) é, pelo menos, tão grande como a espessura de parede(SQ) radial no ponto mais estreito radial da seção (7) radial abaixo do anelinterno.
15. Disposição de mancai de roda de acordo com a reivindica-ção 14, caracterizada pelo fato de que, a largura do dente (ZB) corresponde,no máximo, a duas vezes à espessura de parede (SQ).
16. Disposição de mancai de roda de acordo com a reivindica-ção 11, com um anel interno assentado no cubo da roda (3) para uma dasfileiras (5, 6), sendo que, o anel interno está seguro, pelo menos, por meiode um colar (9) axial no cubo da roda (3), moldado radialmente para fora de uma seção oca do cubo da roda (3), caracterizada pelo fato de que, a largu-ra do dente (ZB) mais larga da denteação é, no máximo, duas vezes a largu-ra do colar (BN) axial do colar (9), sendo que, a largura do colar (BN) é ob-servada axialmente, a partir de um lado frontal (11) do anel interno na dire-ção axial.
17. Disposição de mancai de roda de acordo com a reivindica-ção 16, caracterizada pelo fato de que, a largura do dente (ZB) é, pelo me-nos, tão larga quanto a largura do colar (BN) do colar (9) axial no lado maisestreito.
18. Disposição de mancai de roda de acordo com a reivindica-ção 11, com um anel interno assentado no cubo da roda (3) para uma dasfileiras (5, 6), sendo que, o anel interno está seguro, pelo menos, por meio de um colar (9) axial no cubo da roda (3), moldado radialmente para fora deuma seção (7) oca do cubo da roda (3), caracterizada pelo fato de que, emseu ponto mais estreito axial de um lado frontal (11) a partir do anel internoo colar (9) é, pelo menos, 0,8 vezes tão largo quanto é espessa a parede daseção (7) radial abaixo do anel interno no ponto mais estreito radial.
19. Disposição de mancai de roda de acordo com a reivindica-ção 11, com um anel interno assentado no cubo da roda (3) para uma dasfileiras (5, 6), sendo que, o anel interno está seguro, pelo menos, por meiode um colar (9) axial no cubo da roda (3), moldado radialmente para fora deuma seção (7) oca do cubo da roda (3), caracterizada pelo fato de que, o diâmetro (TK) do círculo parcial da denteação é, pelo menos, sete vezesmaior que o colar (9) é axialmente largo em seu ponto mais estreito axial-mente a partir de um lado frontal (11) do anel interno.
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