BRPI0609232B1

BRPI0609232B1 - junta universal com retentor de copo

Info

Publication number: BRPI0609232B1
Application number: BRPI0609232A
Authority: BR
Inventors: L Kurzeja Patrick
Original assignee: Arvinmeritor Technology Llc
Priority date: 2005-05-10
Filing date: 2006-02-22
Publication date: 2019-01-22
Also published as: US20060258467A1; WO2006121481A1; BRPI0609232A2; US7361093B2

Abstract

junta universal com retentor de copo. a presente invenção refere-se a uma junta universal que inclui um conjunto de vedação, o qual é posicionado entre cada dedal de cardan (24) e um copo (26) correspondente. o conjunto de vedação inclui um vedante elástico (54), o qual contata, com uma superfície interna do copo e uma superfície externa do dedal de cardan. um defletor (58) proporciona um encaixe de mola para unir o copo ao dedal de cardan. o defletor é formado a partir de um material rígido e deformável, o qual protege da contaminação o vedante elástico, além de reter o copo contra o dedal de cardan.

Description

Relatório Descritivo da Patente de invenção para JUNTA UNIVERSAL COM RETENTOR DE COPO

Campo Técnico

A presente invenção refere-se a um conjunto de vedação, posicionado entre um dedal de cardan de uma junta universal e um copo a ele associado, o qual utiliza um defletor rígido e deformável para proteger de contaminação o conjunto de vedação e para reter o copo contra o dedal de cardan da junta universal.

Antecedentes da Invenção

As linhas de transmissão de um veículo incluem pelo menos um árvore de transmissão, o qual é usado para transmitir energia, do motor do veículo e da transmissão, para um eixo único de acionamento ou eixo accionador em tandem. Tipicamente, os veículos para serviço pesado, como sejam grandes camiões, incluem mais do que um árvore de transmissão devido ao fato de possuírem uma base de rodados muito alongada e/ou usarem um eixo de acionamento em tandem. Em cada uma das extremidades de um árvore de transmissão, são usadas juntas universais (juntas em U) para unir o árvore de transmissão ao componente seguinte da linha de acionamento. As uniões em U podem, por exemplo, ser usadas para unir um árvore de transmissão a outro árvore de transmissão ou podem ser usadas para unir um árvore de transmissão a um componente de um eixo de acionamento.

A junta em U permite que dois componentes da linha de acionamento sejam orientados com ângulos diferentes relativamente uns aos outros, a fim de acomodarem o movimento relativo e o desalinhamento angular enquanto transmitem a força de torção entre os dois componentes da linha de acionamento. Além disso, como os eixos de acionamento cooperam com a suspensão de um veículo para amortecer os choques devidos às más condições da estrada, as juntas em U fornecem flexibilidade para permitir que os componentes da linha de acionamento anexos se movimentem uns em relação aos outros.

Tipicamente, cada uma das juntas em U inclui um corpo central com quatro (4) dedais de cardan, que se estendem para o exterior a partir do membro de corpo central, de modo a tomar o formato de uma ctuz. As juntas em U incluem também duas forquilhas de articulação, que possuem cada uma delas dois furos localizados em posições diametralmente opostas. As forquilhas estão montadas, cada uma delas, em dois dos dedais de cardan. A combinação permite que as duas forquilhas de articulação se movam angularmente em relação uma à outra e relativamente ao centro do membro em forma de cruz. Um copo e um conjunto de rolamentos encontram-se montados em uma extremidades de cada dedal de cardan. Os copos encontram-se unidos às forquilhas de articulação.

Para que as juntas em U funcionem correctamente ao longo de longos períodos de tempo é importante terem uma boa lubrificação. O membro de corpo central inclui, tipicamente, uma instalação externa de lubrificação, a qual se encontra em comunicação fluida com cada um dos dedais de cardan, por intermédio de ranhuras ou canais internos de lubrificação. O copo e o conjunto de rolamentos recebem a lubrificação através das ranhuras de lubrificação. O copo e o conjunto de rolamentos incluem um conjunto de vedação, o qual veda a massa lubrificante no interior do membro de corpo central.

Nos conjuntos de vedação atuais regista-se a existência de diversas desvantagens. Uma dessas desvantagens é que os conjuntos de vedação atuais nem sempre proporcionam uma proteção suficiente em relação aos contaminantes externos. Os contaminantes externos, que penetram no copo e no conjunto de rolamentos, podem danificar os componentes dos rolamentos, o que resulta em um desgaste prematuro da junta em U. Outra desvantagem é que a longevidade da vedação depende diretamente de uma substituição regular da lubrificação, o que leva tempo e é difícil de proporcionar, uma vez que operações programadas de assistência e manutenção freqüentes provocam elevadas médias de imobilização do veículo.

Outra desvantagem dos conjuntos de copo e rolamentos atuais está relacionada com a montagem e a manipulação dos copos nos dedais de cardan. Uma vez montados os copos nos dedais de cardan, é necessário um arame para reter os copos no seu lugar até que o membro de corpo cen trai possa ser montado nas forquilhas de articulação. !stu tequei íempu de montagem e material adicionais.

Assim, há necessidade de um conjunto de junta universal, que não exija um arame de retenção separado e que inclua características aperfeiçoadas de vedação, além de ultrapassar outras deficiências acima mencionadas da técnica anterior.

Sumário da Invenção

Um conjunto de junta universal inclui um membro central cruciforme, que possui uma pluralidade de dedais de cardan que se projetam radialmente. Cada um dos dedais de cardan inclui um copo, o qual é suportado sobre um conjunto de rolamentos. Um conjunto de vedação proporciona uma interface vedante entre cada um dos copos e os dedos de cardan, a fim de proteger o conjunto de rolamentos. O conjunto de vedação inclui um membro de vedação elástico e um defletor, o qual prende e retém o copo no dedal de cardan. Além de proporcionar uma interface de ligação entre o copo e o dedal de cardan, o defletor melhora as características de vedação através da inclusão, para proteção, do membro elástico de vedação em uma cavidade formada entre o dedal de cardan e o copo.

O defletor é formado a partir de um material rígido e deformável, como seja, por exemplo, um material elastômero de poliéster termoplástico. De preferência o defletor fornece uma interface de união por retenção por ação de mola ao copo e ao dedal de cardan, a qual facilita a montagem. O defletor inclui uma primeira porção, que é recebida no interior de uma ranhura formada no copo e uma segunda porção, que é recebida no interior de uma área côncava formada no dedal de cardan.

Por meio da incorporação de um defletor no conjunto de vedação, a invenção objeto fornece características de vedação melhoradas a uma junta em U, assim como elimina a necessidade de um arame de retenção para fins de manipulação. Estas e outras características da presente invenção podem ser melhor entendidas a partir da descrição e dos desenhos que se seguem, dos quais a seguir se faz uma breve descrição.

Breve Descrição dos Desenhos

A figura i é uma vista esquemática dc um veículo com uma linha de acionamento, que incorpora a invenção objeto.

A figura 2 é um exemplo de uma árvore de transmissão e de um conjunto de junta universal, que incorporam a invenção objeto.

A figura 3 é uma vista em corte perpendicular de um dedal de cardan de um conjunto de junta universal, que incorpora a invenção objeto.

A figura 4 é uma vista em corte perpendicular ampliado de uma área identificada na figura 3.

Descrição Detalhada da Forma de Realização Preferida

Um veículo 10, que possui uma linha de acionamento 12 encontra-se representado na figura 1. A linha de acionamento 12 estende-se desde um componente de transmissão 14 a um eixo de acionamento 16. O eixo de acionamento 16 apresentado na figura 2 compreende um eixo de acionamento em tandem, no entanto poderão ser também utilizadas outras configurações de eixo de acionamento. A linha de acionamento 12 inclui uma pluralidade de árvores 18, os quais proporcionam elos de conexão do componente de transmissão 14 ao eixo de acionamento 16.

Em cada uma das extremidades de cada veio 18, é usada uma junta universal (junta em U) 20 para unir um veio 18 ao veio 18 seguinte. A junta em U 20 permite que dois componentes da linha de acionamento, como sejam árvores 18 anexos, sejam orientados em diferentes ângulos relativamente uns aos outros, de modo a acomodarem o movimento relativo e o desalinhamento angular, ao mesmo tempo que transmitem o momento de torção.

Cada uma das juntas em U 20 inclui um corpo central 22 com uma pluralidade de dedais de cardan 24, que se estendem radialmente para fora a partir do corpo central, conforme se mostra na figura 2.

De preferência, o corpo central inclui quatro (4) dedais de cardan 24, que estão orientados, como é conhecido, de modo a formarem uma cruz. Cada um dos dedais de cardan 24 inclui um copo 26, o qual é recebido no interior de uma forquilha de articulação 28. Cada extremidade da árvore 18 serve de suporte a uma forquilha de articulação 28. A forquilha de articula5 ϊλ ção 28 inclui um par de braços opostos 30 que estão unidos ct dois (2) düb dedais de cardan 24. Uma forquilha de articulação inclui um outro par de braços opostos, os quais estão unidos aos dois dedais de cardan restantes

24.

Uma vista em corte perpendicular, que é semelhante para cada dedal de cardan 24, é apresentada na figura 3, O dedal de cardan 24 define um eixo A o qual se estende ao longo de uma extensão do dedal de cardan 24. O dedal de cardan 24 estende-se ao longo do eixo A desde uma porção terminal de base 36 no corpo central 22, até uma porção terminal afastada 38. O copo 26 é recebido por cima da porção terminal afastada 38. Um conjunto de rolamentos de agulha 40 encontra-se posicionado entre o copo 26 e o dedal de cardan 24.

Um conjunto de vedação 44 está posicionado entre uma superfície externa 46 do dedal de cardan 24 e uma superfície interna 48 do copo

26. O conjunto de vedação 44 veda o lubrificante no interior da junta em U para o conjunto de rolamentos de agulha 40. O lubrificante é fornecido ao conjunto de rolamentos de agulha 40 por intermédio de uma ranhura ou canal 50 formada, de modo conhecido, no interior do dedal de cardan 24.

O conjunto de vedação 44 inclui um membro de vedação elástico 54 com uma porção de inserção moldada 56. Um defletor 58 envolve o conjunto de vedação 44 no interior de um cavidade 60 formada entre o copo 26 e o dedo de cardan 24. Além de proporcionar um ambiente protetor para o conjunto de vedação 44, o defletor 58 fixa o copo 26 ao dedal de cardan 24. De preferência, o defletor 58 é fixado ao dedal de cardan 24 por meio de uma interface de retenção por ação de mola. A retenção por ação de mola tem capacidade para reter o copo 26 no dedal de cardan 24 sem necessidade de qualquer outro mecanismo de retenção.

O encaixe de mola é conseguido por meio da formação do defletor 58 a partir de um material rígido e deformável. De preferência, o defletor 58 é formado a partir de um material elástico de poliéster termoplástico, tal como, por exemplo, o Hytrel®. Qualquer tipo de material vedante elástico pode ser formado para formar o membro elástico de vedação 54.

O copo 26 inclui uma porçãu saliente 62, a quai actua em conjunto com o defletor 58. O defletor 58 inclui uma primeira porção 64, que é recebida no interior de uma cavidade ou ranhura 66 formada em uma superfície externa 68 do copo 26 e uma segunda porção 70, que se encaixa em uma ranhura ou cavidade 72 da superfície externa 46 do dedal de cardan 24. A porção saliente 62 do copo 26 é recebida no interior de uma cavidade correspondente formada na primeira porção 64 do defletor 58. A primeira porção 64 estende-se em uma primeira direção e a segunda porção 70 estendese em uma segunda direção, que é transversal à primeira direção. No exemplo apresentado, a primeira porção 64 está orientada genericamente na perpendicular em relação à segunda porção 70, podendo no entanto ser também utilizadas outras relações angulares. O defletor 58 inclui uma terceira porção ou central 74, que estabelece a transição entre a primeira porção 64 e a segunda porção 70. A terceira porção 74 está orientada obliquamente em relação à primeira 64 e segunda 70 porções. A terceira porção 74 pode ter um perfil curvo ou linear. Abas 76 (figura 4) são proporcionadas, facultativamente, no defletor 58 com intuitos de reforço.

Como se mostra na figura 4, o membro elástico de vedação 54 inclui uma primeira porção de vedação 80, uma segunda porção de vedação 82 e uma terceira porção de vedação 84, a qual restabelece a transição entre a primeira porção de vedação 80 e a segunda porção de vedação 82. A primeira porção de vedação 80 estende-se em uma direção genericamente paralela ao eixo A do dedal de cardan 24 e para o interior de um primeiro intervalo 86 formado entre a superfície interna 48 da taça 26 e a superfície externa 46 do dedal de cardan 24. A segunda porção de vedação 82 estende-se transversalmente ao eixo A e para o interior de um segundo intervalo 88, formado entre uma superfície de aresta afastada 78 do copo 26 e a superfície externa 46 do dedo do cardan 24. A terceira porção de vedação 84 está orientada obliquamente em relação à primeira 80 e à segunda 82 porções de vedação.

O membro elástico de vedação 54 está configurado de forma única com múltiplas porções salientes a fim de fornecer uma interface de vedação eficaz entre o copo 26 e o dedal de cardan 24. O membro elástico de vedação 54 inclui um primeiro lado 90, que está virado para o copo 26 e um segundo lado 92, que está virado para o dedal de cardan 24. No exemplo apresentado, uma primeira porção saliente 94 estende-se desde o primeiro lado 90 da primeira porção de vedação 80 até se encaixar diretamente na superfície interna 48 do copo 26. Uma segunda porção saliente 96 estende-se desde o segundo lado 92 da primeira porção de vedação 80 para se encaixar diretamente na superfície externa 46 do dedal de cardan 24. Uma terceira porção saliente 98 estende-se a partir do segundo lado 92 da terceira porção de vedação 84 para se encaixar diretamente na superfície externa 48 do dedal de cardan 24. Uma quarta porção saliente 100 estende-se a partir do primeiro lado 90 da segunda porção de vedação 82 para se encaixar diretamente na superfície de aresta afastada 78 do copo 26. Uma quinta porção saliente 102 estende-se a partir do segundo lado 92 da segunda porção de vedação 82 de modo a encaixar-se diretamente na superfície externa 46 do dedal de cardan 24.

A superfície externa 46 do dedal de cardan 24 compreende uma superfície com contornos, a qual possui múltiplas porções escalonadas, as quais cooperam com o membro elástico de vedação 54 e com o defletor 58 para proporcionar um ambiente seguro e vedado. No exemplo representado, a superfície com contornos inclui pelo menos uma primeira porção de superfície 110, que se estende em uma direção genericamente paralela ao eixo A, uma segunda porção de superfície 112, que se curva em afastamento da primeira porção de superfície 110, para o exterior, em uma direção que se afasta do eixo A e uma terceira porção de superfície 114, que se estende a partir da segunda porção de superfície 112 em uma direção genericamente paralela ao eixo A. A segunda porção saliente 96 contata diretamente com a primeira porção de superfície 110 e a terceira porção saliente 98 contacta diretamente com a segunda porção de superfície 112. A quinta porção saliente 102 contacta diretamente com a terceira porção de superfície 114.

No exemplo apresentado, a superfície com contornos inclui uma quarta porção de superfície 116, que se curva para o interior a partir da ter ceira porção dc superfície 114 em uma direção que se estende na direção do eixo A, uma quinta porção de superfície 118, que se estende desde a quarta porção de superfície 116 em uma direção transversal ao eixo A e uma sexta porção de superfície 120, que se estende desde a quinta porção de superfície 118, em uma direção paralela ao eixo A. O defletor 58 contacta diretamente pelo menos a quarta porção de superfície 116 e a quinta porção de superfície 118. A sexta porção de superfície 120 compreende uma superfície de dedal de cardan não maquinada.

A configuração original do membro elástico de vedação 54 com múltiplas porções salientes, em combinação com o defletor 58, fornece um ambiente protetor ao conjunto de rolamentos de agulhas 40 e a outros componentes internos da junta em U. Esta configuração única permitirá intervalos longos de lubrificação, que poderão ser tão grandes como cerca de 160.000 quilômetros (100.000 milhas) entre lubrificações. Adicionalmente, o defletor 58 tem integrada uma função de retenção do copo 26 no dedal do cardan 24 para finalidades de manipulação, a qual elimina a necessidade de arames e de ranhuras de retenção dos arames no copo 26.

Embora tenha sido apresentada uma forma de realização preferida da presente invenção, um técnico com conhecimentos normais desta técnica reconhecerá que poderão ser efetuadas determinadas modificações, as quais cairão no âmbito da presente invenção. Por essa razão, as reivindicações que se seguem deverão ser estudadas de modo a determinar o verdadeiro âmbito e conteúdo da presente invenção.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Junta universal, que compreende:

um corpo central (22) que possui pelo menos um dedal de cardan (24);

um copo (26), giratoriamente suportado pelo referido dedal de cardan (24); e conjunto de vedação (44), que fornece uma interface vedada entre o referido pelo menos um dedal de cardan (24) e o referido copo (26), em que o referido conjunto de vedação (44) inclui um vedante elástico (54), que contata com uma superfície interna (48) do referido copo (26) e uma superfície externa (46) do referido pelo menos um dedal de cardan (24) e um defletor (58), que proporciona uma interface de união entre o referido copo (26) e o referido pelo menos um dedal de cardan (24), de modo a envolver praticamente o referido vedante elástico (54) no interior de uma cavidade (60) formada entre o referido pelo menos um dedal de cardan (24) e o referido copo (26), caracterizada pelo fato de que o referido defletor (58) inclui uma primeira porção (64), a qual é encaixada por aperto de mola no referido copo (26) e uma segunda porção (70), que é encaixada por aperto de mola no referido pelo menos um dedal de cardan (24).
2. Junta universal de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as referidas primeira e segunda (64, 70) porções do referido defletor (58) são mantidas fixas em relação ao referido copo (26) e ao referido pelo menos um dedal de cardan (24), após a união.
3. Junta universal de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o referido defletor (58) compreender um material rígido e deformável.
4. Junta universal de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que o referido material rígido e deformável compreende um elastômero de poliéstertermoplástico.
5. Junta universal de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a referida primeira porção (64) é recebida no interior de uma primeira ranhura (66) formada em uma superfície externa (68) do referiPetição 870180053356, de 21/06/2018, pág. 4/19 do copo (26) e a referida segunda porção (70) é recebida no interior de uma segunda ranhura (72) formada no interior da referida superfície externa (46) do referido pelo menos um dedal de cardan (24).
6. Junta universal de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que a referida primeira porção (64) se estende em uma primeira direção e a referida segunda porção (70) se estende em uma segunda direção, que é genericamente perpendicular à referida primeira direção.
7. Junta universal de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que o referido copo (26) inclui uma porção saliente (62), adjacente à referida primeira ranhura (66), sendo a referida porção saliente (62) recebida no interior de uma cavidade formada no interior de uma superfície interna da referida primeira porção (64) do referido defletor (58).
8. Junta universal de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que o referido defletor (58) inclui uma porção central (74) que liga entre si as referidas primeira e segunda (64, 70) porções, estendendo-se a referida porção central (74) obliquamente em relação às referidas primeira e segunda (64, 70) porções.
9. Junta universal de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que o referido defletor (58) inclui uma pluralidade de abas de reforço (76), que se estendem para o interior a partir de uma superfície interna do referido defletor (58), em direção ao referido vedante elástico (54).
10. Junta universal de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o referido pelo menos um dedal de cardan (24) define um eixo (A), que se estende ao longo de uma extensão do referido pelo menos um dedal de cardan (24) e o referido vedante elástico (54) inclui uma primeira porção de vedação (80), que se estende genericamente em paralelo ao referido eixo (A) e para o interior de um primeiro intervalo (86) formado entre a referida superfície interna (48) do referido copo (26) e a referida superfície externa (46) do referido pelo menos um dedal de cardan (24), estendendo-se uma segunda porção de vedação (82) transversal mente ao referido eixo (A) e para o interior de um segundo intervalo (88) formado entre uma superfície de aresta afastada (78) do referido copo (26) e a referida superfí

Petição 870180053356, de 21/06/2018, pág. 5/19 cie externa (46) do referido pelo menos um dedal de cardan (24) e uma terceira porção de vedação (84), que estabelece a transição entre a referida primeira porção de vedação (80) e a referida segunda porção de vedação (82), em que a referida terceira porção de vedação (84) está orientada obliquamente em relação às referidas primeira e segunda porções de vedação (80, 82).
11. Junta universal de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que o referido vedante elástico (54) inclui um primeiro lado (90), virado para o referido copo (26) e um segundo lado (92), virado para o referido pelo menos um dedal de cardan (24) e em que o referido vedante elástico (54) inclui uma primeira porção saliente (94), que se estende do referido primeiro lado (90) da referida primeira porção de vedação (80) para contatar diretamente a referida superfície interna (48) do referido copo (26), uma segunda porção saliente (96), que se estende a partir do referido segundo lado (92) da referida primeira porção de vedação (80) de modo a contatar diretamente a referida superfície externa (46) do referido pelo menos um dedal de cardan (24), uma terceira porção saliente (98), que se estende a partir do referido segundo lado (92) da referida terceira porção de vedação (84), de modo a contatar diretamente a referida superfície externa (46) do referido pelo menos um dedal de cardan (24), uma quarta porção saliente (100), que se estende a partir do referido primeiro lado (90) da referida segunda porção de vedação (82), de modo a contatar diretamente a referida superfície de aresta afastada (78) do referido copo (26) e uma quinta porção saliente (102), que se estende a partir do referido segundo lado (92) da referida segunda porção de vedação (82), de modo a contatar diretamente a referida superfície externa (46) do referido pelo menos um dedal de cardan (24).
12. Junta universal de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que inclui uma inserção (56), posicionada diretamente entre a referida segunda porção de vedação (82) e o referido defletor (58).
13. Junta universal de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que a superfície externa (46) do referido pelo menos um

Petição 870180053356, de 21/06/2018, pág. 6/19 dedal de cardan (24) compreende uma superfície com contornos, que possui uma primeira porção de superfície (110), que se estende genericamente paralela ao referido eixo (A), uma segunda porção de superfície (112), que se curva, afastando-se para o exterior, em relação à referida primeira porção de superfície (110), em uma direção que a afasta do referido eixo (A), uma terceira porção de superfície (114), que se estende a partir da referida segunda porção de superfície (112), em uma direção genericamente paralela ao referido eixo (A), uma quarta porção de superfície (116), que se estende a partir da referida terceira porção de superfície (114) em uma direção orientada para dentro, na direção do referido eixo (A), uma quinta porção de superfície (118) que se estende a partir da referida quarta porção de superfície (116) em uma direção transversal ao referido eixo (A) e uma sexta porção de superfície (120), que se estende a partir da referida quinta porção de superfície (118), em uma direção paralela ao referido eixo (A).
14. Junta universal de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de a referida primeira porção de vedação (64) contatar com a referida primeira porção de superfície (110) e a referida segunda porção de vedação (70) contatar com a referida terceira porção de superfície (114).
15. Junta universal de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de o referido defletor (58) contatar pelo menos as referidas quarta e quinta porções de superfície (116, 118).
16. Junta universal de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que a referida sexta porção de superfície (120) compreende uma superfície não maquinada do dedal de cardan.
17. Junta universal de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o referido defletor (58) é constituído por um componente, que constitui uma peça única.
18. Junta universal de acordo com a reivindicação 17, caracterizada pelo fato de o referido vedante elástico (54) contatar diretamente o referido copo (26) e contatar diretamente o referido pelo menos um dedal de cardan (24).