BRPI0710895A2 - mancal de rolamento radial, especialmente mancal de rolos esféricos em uma só fileira - Google Patents

mancal de rolamento radial, especialmente mancal de rolos esféricos em uma só fileira Download PDF

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Abstract

MANCAL DE ROLAMENTO RADIAL, ESPECIALMENTE MANCAL DE ROLOS ESFéRICOS EM UMA Só FILEIRA. A presente invenção refere-se a um mancal de rolamento radial, especialmente mancal de rolos esféricos em uma só linha, que consiste essencialmente em um anel de mancal (2) exterior e um anel de mancal (3) interior bem como em uma pluralidade de rolos esféricos (5) dispostos entre esses anéis de mancal (2, 3), mantidos a distância uniforme entre si por uma gaiola de mancal (4) em direção periférica, que apresentam respectivamente duas áreas laterais (6, 7) achatadas simetricamente de uma forma básica esférica, dispostas paralelamente entre si, e com suas áreas de rolamento (8) rolam em duas pistas de rolamento (11,12) em forma de estria, introduzidas no lado interno (9) do anel de mancal (2) exterior e no lado externo (10) do anel de mancal (3) interior, que são limitadas por respectivamente duas bordas axiais (13, 14 e 15, 16), sendo que a largura bK dos rolos esféricos (5) entre suas áreas laterais (6, 7) é então menor do que a distância (aB) entre as bordas (13, 15 e 14, 16) axiais, radialmente contrapostas entre si, das pistas de rolamento (11, 12) nos anéis de mancal (2, 3) e os rolos esféricos (5), graças a essa distância (aB), são inseríveis no mancal de rolamento radial (1) no processo de montagem axial, sendo que o mancal de rolamento radial (1) apresenta uma capacidade de carga axial elevada, apropriada para uma carga axial variável sob um ângulo de pressão operacional (<244>) de até 20<198> em ambos os lados do eixo longitudinal de mancal (17), na medida em que, de um lado, as pistas de rolamento (11, 12) são executadas em ambos os anéis de mancal (2, 3) com uma profundidade (t~LA~, t~LI~) elevada e largura (b~LA~, b~LI~) e, de outro lado, os rolos esféricos (5) apresentam uma largura (bK) entre suas áreas laterais (6, 7) ajustadas a um ângulo de pressão operacional (<244>)de 20<198>.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MANCAL DE ROLAMENTO RADIAL, ESPECIALMENTE MANCAL DE ROLOS ESFÉRICOS EM UMA SÓ FILEIRA".
Campo da Invenção
A invenção refere-se a um mancai de rolamentos radial apropri- ado para altas solicitações axiais segundo as características da reivindica- ção 1 que constituem o preâmbulo, e é concretizável especialmente de mo- do vantajoso em mancais de rolos esféricos em uma só fileira, que são em- pregados por exemplo como mancais fixos para os eixos de entrada e saída de movimento de uma caixa de câmbio de veículo automotor.
Antecedentes da Invenção
Como mancais de rolamento radiais, que são solicitáveis tam- bém com altas forças axiais, na prática são empregados sobretudo mancais de esferas estriados em uma só fileira, pois estes apresentam uma capaci- dade de suporte radial e axial igualmente elevada, uma pequena fricção e os máximos limites de número de rotações de todos os tipos de mancai. Esses mancais de esferas estriados consistem, de maneira conhecida, em um anel de mancai exterior e um anel de mancai interior bem como em um número de esferas de mancai dispostas entre os anéis de mancai como corpos de rolamento. No lado interno do anel de mancai exterior e no lado externo do anel de mancai interior estão incorporadas pistas de rolamento em forma de estria, que são limitadas por respectivamente duas bordas axiais e em que as esferas de mancai são guiadas por uma gaiola de mancai a distâncias uniformes entre si. A introdução das esferas de mancai no mancai de esferas estriado ocorre então em geral pelo processo de montagem excêntrica, que se tornou conhecido com a DE 168 499, em que os dois anéis de mancai são dispostos excentricamente entre si, e o espaço livre assim resultante entre os anéis de mancai é cheio com as esferas de mancai. Segundo ela, o anel de mancai interior é levado à posição concêntrica para com o anel de man- cal exterior com aproveitamento da elasticidade de ambos os anéis de man- cai de modo que as esferas de mancai finalmente podem ser uniformemente distribuídas nas pistas de rolamento dos anéis de mancai e a gaiola de man- cal pode ser inserida.
Na prática se comprovou que a tais mancais de esfera estriados, devido ao pequeno número de esferas no máximo montáveis, que é depen- dente das dimensões do anel de mancai interior e do exterior bem como do diâmetro de esfera, são não obstante colocados limites sobretudo com rela- ção à capacidade de suporte radial do mancai. No passado, portanto, foi proposta uma pluralidade de soluções, como por exemplo uma abertura de enchimento segundo a DE 151 483, não fechada, disposta nas bordas con- trapostas das pistas de rolamento do anel de mancai exterior e do interior, ou uma abertura de enchimento segundo a DE 24 07 477 A1 fechável, simi- larmente executada, com que por um aumento do número das esferas devia ser alcançado um aumento da capacidade de suporte radial dos mancais de esferas estriado, que não puderam porém se impor na prática devido a nu- merosas desvantagens.
Uma outra possibilidade para aumentar o número dos corpos de rolamento em um mancai de rolamento radial ficou conhecido, além disso, da DE 311 317 pela primeira vez e foi ainda mais desenvolvido pela DE 43 34 195 A1. Nesses mancais de rolamento radiais executados em mancais de esferas estriados em uma só fileira, no entanto, os corpos de rolamento não são formados por esferas, mas sim por assim chamados rolos esféricos, que são configurados com duas áreas laterais achatadas simetricamente de uma forma básica esférica, bem como dispostas paralelamente entre si. A largura desses rolos esféricos entre suas áreas laterais é então menor do que a dis- tância entre as bordas axiais radialmente contrapostas das pistas de rola- mento nos anéis de mancai, de modo que o enchimento do mancai com os rolos esféricos pode ocorrer no assim chamado processo de montagem axi- al, em que os rolos esféricos podem ser introduzidos no mancai axialmente pela distância entre anel interno e externo. Quando o ponto central dos rolos esféricos se encontra então à altura do eixo de pista de rolamento, os rolos esféricos são girados uma vez verticalmente e uma vez horizontalmente em 90°, de modo que podem rolar com suas áreas de rolamento nas pistas de rolamento dos anéis de mancai. Apesar da possibilidade de inserir esses rolos esféricos especi- almente executados axialmente no mancai e preencher o mancai de rola- mento radial assim quase inteiramente com um elevado número de corpos de rolamento e poder usá-los para altas cargas radiais, esse mancai de ro- lamentos de esferas, contudo, sob o aspecto da capacidade de carga axial do mancai, representa em todo caso apenas um compromisso. Isso se deve ao fato de que os rolos esféricos, devido a sua capacidade de enchimento axial no mancal, só podem ser executados com uma pequena largura entre suas áreas laterais e as pistas de rolamento dos rolos esféricos nos anéis de mancal apenas relativamente planos, para possibilitar a rotação dos corpos de rolamento em sua posição operacional, sem que resulte uma folga radial demasiado grande em todo o mancai. As pistas de rolamento dos rolos esfé- ricos relativamente planas produzem, no entanto, uma folga relativamente pequena para o basculamento axial dos rolos esféricos dentro de suas pistas de rolamento, de modo que a capacidade de carga axial desse mancai de rolos esféricos é comparativamente pequena e tais mancais de rolos esféri- cos, com isso, não são apropriados para cargas axiais variáveis sob grandes ângulos de pressão operacional.
Objetivo da Invenção
Partindo das desvantagens das soluções apresentadas do esta- do atual da técnica conhecida, portanto, o objetivo da invenção reside em conceber um mancai de rolamento radial, especialmente mancai de rolos esféricos em uma só fileira, que, além de uma alta capacidade de carga ra- dial, seja apropriado também para cargas axiais variáveis sob grandes ângu- los de pressão operacional bilateralmente ao eixo longitudinal do mancai.
Descrição da Invenção
Segundo a invenção, esse objetivo é alcançado em um mancai de rolamento radial segundo o preâmbulo da reivindicação 1 de tal maneira que, de um lado, as pistas de rolamento em ambos os anéis de mancai são executadas com elevada profundidade e largura e, de outro lado, os rolos esféricos apresentam uma largura ajustada a um ângulo de pressão opera- cional de 20° entre suas áreas laterais. Configurações e execuções preferidas do mancai de rolamento ra- dial executado de acordo com a invenção são descritas nas sub-reivindicações.
Assim, segundo as reivindicações 2 e 3, no mancai de rolamento radial executado segundo a invenção é previsto que a profundidade das pis- tas de rolamento no lado interno do anel de mancai exterior e no lado exter- no do anel de mancai interior importe em aproximadamente 20 % do diâme- tro da forma básica esférica dos rolos esféricos, enquanto que a largura das pistas de rolamento nos anéis de mancai importa em cerca de 80 % do diâ- metro da forma básica esférica dos rolos esféricos. A forma das pistas de rolamento com essas dimensões se estende então até mesmo ligeiramente além das dimensões de pista de rolamento de mancais de rolamento estria- dos convencionais e garante que os rolos esféricos em função do ar do mancai radial apresentem também com ângulos de pressão operacional até 25° um alto grau de lubrificação para suas pistas de rolamento, e o mancai assim mantenha a plena capacidade de carga radial e axial mesmo com so- licitação axial e radial mista.
Segundo a reivindicação 4, o mancai de rolamento radial execu- tado de acordo com a invenção apresenta, finalmente, ainda a característica de que a largura dos rolos esféricos entre suas áreas laterais importa em cerca de 55 % e a distância entre as bordas axiais radialmente contrapostas das pistas de rolamento em cerca de 60 % do diâmetro da forma básica es- férica dos rolos esféricos. A largura dos rolos esféricos de 55 % de sua for- ma básica esférica representa então nessa medida um ótimo, de modo que os rolos esféricos com essa largura, de um lado, podem ser facilmente mon- tadas entre as bordas das pistas de rolamento graças à distância dimensio- nada com 60 % da forma básica redonda. De outro lado, essa largura é ajus- tada a um ângulo de pressão operacional de 20° no sentido de que os rolos esféricos mesmo com altas forças axiais possam se alinhar axialmente a um tal ângulo de pressão operacional e mesmo ainda com suas áreas de rola- mento apresentem contato de 100 % com as pistas de rolamento nos anéis de mancai, sem levar em consideração a plena capacidade de suporte radial e axial do mancai de rolos esféricos. O mancal de rolos esféricos executado segundo a invenção apre- senta assim, em comparação com mancais de rolos esféricos conhecidos do estado atual da técnica, a vantagem de que, graças à execução com pistas de rolamento muito profundas e muito largas para os rolos esféricos, em combina- ção com a execução dos rolos esféricos com uma largura ajustada ao grande ângulo de pressão operacional, então, além de uma elevada capacidade de carga radial, também é apropriado para cargas axiais variáveis sob elevados ângulos de pressão operacional bilateralmente ao eixo longitudinal do mancai.
Breve Descrição dos Desenhos
Uma forma de execução preferida do mancai de rolamento radial executado segundo a invenção será detalhadamente explicado a seguir com referência aos desenhos em apenso. Aí mostram:
Figura 1 - uma vista lateral de um mancai de rolos esféricos e- xecutado de acordo com a invenção;
Figura 2 - uma seção transversal por um mancai de rolos esféri- cos executado segundo a invenção sob carga axial;
Figura 3 - uma representação ampliada de uma metade da se- ção transversal pelo mancai de rolos esféricos executado segundo a inven- ção conforme detalhe X na figura 2.
Descrição Detalhada dos Desenhos
Das figuras 1 e 2 se depreende nitidamente um mancai de rola- mento radial 1 executado como mancai de rolos esféricos em uma só linha, que consiste essencialmente em um anel de mancai 2 exterior e um anel de mancai 3 interior, bem como em uma pluralidade de rolos esféricos 5 dispos- tos entre esses anéis de mancai 2, 3, que apresentam respectivamente duas áreas laterais 6, 7 achatadas simetricamente de uma forma básica esférica, dispostas paralelamente entre si. Esses rolos esféricos 4 são mantidos, de modo nitidamente visível, por uma gaiola de mancai 4 em direção periférica a distâncias uniformes entre si e rolam com suas áreas de rolamento 8 em duas pistas de rolamento 11, 12 em forma de estria, introduzidas no lado interno 9 do anel de mancai 2 exterior e no lado externo 10 do anel de man- cai 3 interior, que são limitadas por respectivamente duas bordas axiais 13, 14 e 15, 16. A largura bK dos rolos esféricos 5 entre suas áreas laterais 6, 7 é então, como se depreende da figura 3, menor do que a distância aB entre as bordas 13, 15 e 14, 16 axiais, radialmente contrapostas entre si, das pis- tas de rolamento 11,12 nos anéis de mancai 2, 3, de modo que os rolos es- féricos 5, graças a essa distância aB, são inseríveis no mancai de rolamento radial 1 no processo de montagem axial.
Para se executar um mancai de rolamento radial 1 assim confi- gurado com uma capacidade de carga axial elevada, apropriada para uma carga axial variável sob um ângulo de pressão operacional α de até 20 em ambos os lados do eixo longitudinal de mancai 17, propõe-se segundo a inven- ção que, de um lado, as pistas de rolamento 11,12 sejam executadas em am- bos os anéis de mancai 2, 3 com uma profundidade ta, tu elevada e largura b^, bu e, de outro lado, os rolos esféricos 5 apresentem uma largura bK entre suas áreas laterais 6, 7 ajustadas a um ângulo de pressão operacional α de 20°.
Pela figura 3 fica então claro que a profundidade tm, tu das pis- tas de rolamento 11, 12 no lado interno 9 do anel de mancai 2 exterior e no lado externo 10 do anel de mancai interior 3 importa em cerca de 20 % do diâmetro dK da forma básica esférica dos rolos esféricos 5, enquanto que a largura bi_A,bu das pistas de rolamento 11,12 importa em cerca de 80% do diâmetro dK da forma básica esférica dos rolos esféricos 5.
Da figura 3 se depreende igualmente que a largura bK dos rolos esféricos 5 entre suas áreas laterais 6, 7 importa em cerca de 55 % e a dis- tância aB entre as bordas 13, 15 e 14, 16 axiais, radialmente contrapostas, cerca de 60 % do diâmetro da forma básica esférica dos rolos esféricos 5.
Com essa largura bK os rolos esféricos 5 de um lado são facilmente montá- veis pela distância aB entre as bordas 13, 14, 15, 16 das pistas de rolamento 11, 12 e, de outro lado, essa largura é ajustada a um ângulo de pressão ope- racional α de 200 no sentido de que os rolos esféricos 5 mesmo com eleva- das forças axiais possam se alinhar axialmente a esse ângulo de pressão operacional α e ainda assim apresentar com suas áreas de rolamento 8 100 % de contato com as pistas de rolamento 11,12 nos anéis de mancai 2, 3. LISTA DE REFERÊNCIAS
1 mancai de rolamento radial
2 anel de mancai exterior
3 anel de mancai interior
4 gaiola de mancai
5 rolos esféricos
6 área lateral de 5
7 área lateral de 5
8 área de rolamento de 5
9 lado interno de 2
10 lado externo de 3
11 pista de rolamento em 9
12 pista de rolamento em 10
13 borda de 11
14 borda de 11
15 borda de 12
16 borda de 12
17 eixo longitudinal de mancai
bK largura de 5
dK diâmetro da forma básica esférica de 5
tu\ profundidade de 11
tu profundidade de 12
bu\ largura de 11
bu largura de 12
aB distância entre 13 e 15 ou 14 e 16
α ângulo de pressão operacional

Claims (5)

1. Mancal de rolamento radial, especialmente mancai de rolos esféricos em uma só linha, que consiste essencialmente em um anel de mancai (2) exterior e um anel de mancai (3) interior, bem como em uma plu- ralidade de rolos esféricos (5) dispostos entre esses anéis de mancai (2, 3), mantidos a distância uniforme entre si por uma gaiola de mancal (4) em dire- ção periférica, que apresentam respectivamente duas áreas laterais (6, 7) achatadas simetricamente de uma forma básica esférica, dispostas parale- lamente entre si, e com suas áreas de rolamento (8) rolam em duas pistas de rolamento (11, 12) em forma de estria, introduzidas no lado interno (9) do anel de mancai (2) exterior e no lado externo (10) do anel de mancai (3) inte- rior, que são limitadas por respectivamente duas bordas axiais (13, 14 e 15, - 16), sendo que a largura bK dos rolos esféricos (5) entre suas áreas laterais (6, - 7) é então menor do que a distância (aB) entre as bordas (13, 15 e 14, 16) axi- ais, radialmente contrapostas entre si, das pistas de rolamento (11, 12) nos a- néis de mancai (2, 3) e os rolos esféricos (5), graças a essa distância (aB), são inseríveis no mancai de rolamento radial (1) no processo de montagem axial, caracterizado pelo fato de que o mancai de rolamento radial (1) apresenta uma capacidade de carga axial elevada, apropriada para uma carga axial variável sob um ângulo de pressão operacional (a) de até 20° em ambos os lados do eixo longitudinal de mancai (17), na medida em que, de um lado, as pistas de rolamento (11, 12) são executadas em ambos os anéis de mancai (2, 3) com uma profundidade (íla, tli) elevada e largura (bi_a, bu) e, de outro lado, os rolos esféricos (5) apresentam uma largura (bK) entre suas áreas laterais (6, 7) ajustadas a um ângulo de pressão operacional (a) de 20°.
2. Mancal de rolamento radial de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que profundidade (tu, tu) das pistas de rolamento (11, 12) no lado interno (9) do anel de mancai (2) exterior e no lado externo (10) do anel de mancai interior (3) importa em cerca de 20 % do diâmetro (dK) da forma básica esférica dos rolos esféricos (5), enquanto que a largura (bLA,bLi) das pistas de rolamento (11, 12) importa em cerca de 80% do diâ- metro (dK) da forma básica esférica dos rolos esféricos (5).
3. Mancal de rolamento radial de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a largura (bK) dos rolos esféricos (5) entre suas áreas laterais (6, 7) importa em cerca de 55 % e a distância (aB) entre as bordas (13, 15 e 14, 16) axiais, radialmente contrapostas, cerca de 60 % do diâmetro da forma básica esférica dos rolos esféricos (5).
4.
Mancal de rolamento radial de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a largura (bK) dos rolos esféricos (5) entre suas áreas laterais (6, 7) importa em cerca de 55 % e a distância (aB) entre as bordas (13, 15 e 14, 16) das pistas de rolamento (11, 12) importa em cerca de 60 % do diâmetro (dK) da forma básica esférica dos rolos esféricos (5).
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