BRPI0902148B1

BRPI0902148B1 - articulação esférica com movimento angular restrito

Info

Publication number: BRPI0902148B1
Application number: BRPI0902148-5A
Authority: BR
Inventors: Ayello Ednelson
Original assignee: Termicom Ind E Comercio De Terminais E Conexoes Mecanicas Ltda
Priority date: 2009-06-30
Filing date: 2009-06-30
Publication date: 2019-11-12
Also published as: BRPI0902148A2

Abstract

articulação esférica com movimento angular restrito. refere-se a presente invenção a uma articulação esférica com movimento angular restrito para ser aplicada em ligações que exijam restrição angular em um determinado sentido de direção e, mais especificamente, em sistemas de direção de veículos automotores, mais precisamente, de veículos pesados, que possuem barras de direção com curvas que forçam seu deslocamento em direção ao solo em função do peso destas curvas aliado às vibrações transmitidas pelas irregularidades do solo quando o veículo está em movimento, desalinhando-as dos demais componentes e forçando o pino esférico a trabalhar fora de seu eixo geométrico projetado prejudicando o funcionamento do sistema e podendo inclusive causar a ruptura da articulação esférica. a articulação esférica da presente invenção possui uma restrição de movimento angular que impede o deslocamento neste sentido, das barras de direção, mas permite o livre deslocamento angular e rotacional das mesmas no sentido que se faz necessário para o perfeito funcionamento do sistema. esta articulação esférica é idealizada seccionando-se em duas partes a extremidade esférica do pino esférico, ficando uma secção como parte integrante do pino esférico e a outra, chamada calota, sobreposta livremente sobre a primeira. nesta segunda secção ou calota é construída uma chaveta que pode ser encaixada por interferência em um alojamento nela construído, ou como uma outra opção pode ser parte integrante da calota sendo fabricada em uma peça única. a chaveta projeta-se por uma abertura existente no mancal que se sobrepõe à extremidade esférica do pino, ou no caso, sobre a calota, e é encaixada em um alojamento oblongo construído na tampa de fechamento da articulação esférica. este alojamento oblongo impede a movimentação angular do pino esférico em determinado sentido de direção mas permite que o mesmo possua livre movimento angular no outro sentido. o movimento rotacional do pino esférico, também exigido nestes sistemas é garantido pela divisão de sua extremidade esférica em duas secções que, sobrepostas, deslizam livremente entre si. a cliaveta possui ampla area de contato com o alojamento oblongo da tampa de fechamento da articulação esférica o que impede a existência de ruidos no sistema. o mancal que se sobrepôe à calota é montado comprimido pela tampa de fechamento da articulação esférica o que produz um efeito de mola que determinará o esforço de deslocamento angular e rotacional do pino esférico em relação à caixa da articulação esférica, colaborará para evitar ruídos pelo choque entre as partes móveis, provocado por vibrações, e ainda, identificará o momento da substituição da articulação esférica, de vez que, o surgimento de ruídos indicará que a mesma desgastou-se pelo uso prolongado e, por isso, precisará ser substituida.

Description

“ARTICULAÇÃO ESFÉRICA COM MOVIMENTO ANGULAR RESTRITO”

A presente invenção tem por escopo uma articulação esférica com movimento angular restrito, para ser aplicada em veículos automotores em especial, nada impedindo, entretanto, que seja utilizada em qualquer sistema que requeira o efeito técnico por ela proporcionado, qual seja, efetuar a ligação de duas peças que exigem movimento angular e rotacional entre si, mas que necessitam que o movimento angular seja restringido em determinado sentido de direção com a finalidade de manter as peças por ela ligadas em um nível de alinhamento que permita a obtenção do resultado técnico desejado para o conjunto. As articulações esféricas no estado da técnica usual são construídas tendo por base uma caixa ou receptáculo, no interior da qual é montado um pino com uma de suas extremidades esférica, denominado pino esférico, e sobre a extremidade esférica do pino é montado um mancai ou concha, fechando-se, posteriormente, o conjunto, para evitar que o mesmo desmonte. Como resultado, obtem-se uma articulação esférica que é fixada pelo lado externo da caixa ou receptáculo em uma das peças que se quer articular e a extremidade não esférica do chamado pino esférico que projeta-se por uma abertura da caixa ou receptáculo é fixada na outra peça a ser articulada, formando-se assim o conjunto objetivado que é a ligação de duas peças que possuem entre si, movimentos angulares e rotacionais. Esta é a construção genérica utilizada nas articulações esféricas aplicadas nos sistemas de suspensão e direção de veículos automotores, sendo, entretanto, que dependendo do local onde devem ser utilizadas, as mesmas precisam ser providas de especificidades que permitam atender às necessidades do funcionamento que é exigido das peças que devem unir e articular. No escopo da presente patente, a articulação esférica acima descrita objetiva ser aplicada em um sistema que exige o livre movimento rotacional do pino esférico e ao mesmo tempo exige que seu movimento angular seja restringido em determinado sentido, pois, é desenvolvida para ser aplicada preferencialmente em sistemas de direção de veículos automotores, notadamente de veículos pesados. Obviamente, a especificidade da restrição do movimento angular da presente invenção não é fator condicionante para a aplicação exclusiva da mesma em veículos automotores pesados, pois, pode ser utilizado em qualquer sistema que exige esta restrição de movimento angular. Nesta aplicação objetivada, a restrição do movimento angular do pino esférico em um sentido pré-determinado é exigido porque com o desenvolvimento da indústria automobilística, as barras de direção aplicadas nos veículos automotores, principalmente nos veículos pesados, que antes eram lineares, foram sendo modificadas para adaptarem-se às novas construções dos veículos e seu formato foi sendo alterado para poderem ser montadas em seus respectivos locais de funcionamento. Passaram assim a apresentar curvas e o peso destas curvas aliado às vibrações sofridas pelas irregularidades do solo que à elas são transmitidas quando os veículos estão em movimento deslocam estas curvas em direção ao solo e, por consequência, deslocam angularmente a extremidade não esférica do pino esférico de seu ponto central que é o ponto original de montagem e deveria ser o seu local de funcionamento, até encostarem na borda da abertura da caixa ou receptáculo da articulação esférica que por sua vez começam a funcionar como batente ou limitador do deslocamento angular do pino esférico. Este efeito técnico é altamente indesejado, pois, além de causar um funcionamento inadequado da articulação esférica, forçando-a a trabalhar com o seu pino esférico deslocado de seu ponto central de funcionamento, limita o movimento angular do pino esférico nesta direção, produz barulhos, danifica o sistema e até mesmo pode culminar com a sua ruptura em função da fadiga que se instalará neste ponto pelo constante impacto que o mesmo sofre com a borda da abertura da caixa ou receptáculo. Mais que isso. Além do prejuízo sofrido pela articulação esférica, o próprio funcionamento do sistema de direção do veículo fica prejudicado, pois, foi projetado e desenvolvido para que as barras de ligação que o compõem, ainda que com curvas, trabalhem devidamente alinhadas e niveladas e, o seu indevido deslocamento em direção ao solo compromete todo o sistema.

Para suprimir estes indesejados inconvenientes, a técnica anterior à presente invenção tem utilizado diversos sistemas para limitar o deslocamento angular do pino esférico em relação à sua caixa ou receptáculo. Estes sistemas vão desde a montagem de arruelas ou mancais de elastômeros no corpo do pino esférico que são pressionadas contra a caixa ou receptáculo por ocasião da montagem das peças a serem articuladas na articulação esférica, que são inconvenientes por permitirem a entrada de impurezas no interior da articulação esférica, até construções idealizadas com um prolongamento cilíndrico na extremidade esférica do pino esférico, sendo que este prolongamento encaixa-se em um alojamento oblongo construído na tampa de fechamento da articulação esférica de modo a limitar o movimento do pino esférico em um sentido de direção e deixá-lo livre para movimentar-se angularmente no sentido longitudinal do alojamento oblongo, o que, entretanto, mostra-se ineficaz, pois, tendo em vista a existência de apenas um ponto de contato neste sistema, existe desgaste prematuro da articulação esférica e mesmo ruídos indesejados. Para suprimir estes inconvenientes proveu-se também o sistema com outra peça que objetiva aumentar o ponto de contato, ou seja, construiu-se uma peça quadrada com um furo no meio, como se fosse uma porca, sendo que o prolongamento cilíndrico da extremidade esférica é introduzido no furo desta peça e seu quadrado introduzido no rebaixo oblongo construído na tampa de fechamento da articulação esférica, na tentativa de aumentar o ponto de contato das peças e com isto aumentar a durabilidade das articulações esféricas e suprimir os ruídos antes existentes. Entretanto, esta última construção, ainda que idealizada com razoável efeito técnico favorável, apresenta vários inconvenientes como maior complexidade produtiva, aumento de custos pela inclusão de mais uma peça e pelo próprio processo construtivo, além do que mais facilmente apresenta ruídos em seu funcionamento pela maior quantidade de peças móveis utilizadas na construção destas articulações esféricas.

Assim, com o objetivo de suprimir todos os inconvenientes acima mencionados desenvolveu-se a articulação esférica, objeto desta patente, que com um processo produtivo simples restringe o movimento angular do pino esférico em relação à caixa ou receptáculo da articulação esférica em um determinado sentido de direção e proporciona o livre movimento angular e rotational nos sentidos que lhes são exigidos pela aplicação, ao mesmo tempo que o sistema de restrição de movimento angular do pino esférico possui ampla área de contato garantindo alta durabilidade à articulação esférica e impedindo também o surgimento de ruídos seja pela ampla área de contato seja pelo próprio sistema construtivo que provido com efeito de mola impede a vibração das peças entre si. Na presente construção o surgimento de ruídos sinaliza para a necessidade da substituição da articulação esférica tendo em vista o término de sua vida útil que como mencionado é longa, assemelhando-se à alta durabilidade das articulações esféricas comuns que não possuem qualquer controle ou restrição de movimentos.

A seguir a presente invenção é detalhada com a descrição de dois exemplos preferidos de construção que são mostrados nos desenhos anexos, mas que não são limitativos, quais sejam:

A figura 1 é uma vista da articulação esférica com movimento angular restrito em corte transversal;

A figura 2 mostra em corte longitudinal a articulação esférica com movimento angular restrito;

A figura 3 é uma vista de outra opção construtiva da articulação esférica com movimento angular restrito, em corte transversal; e,

A figura 4 mostra a opção construtiva da figura 3 da articulação esférica com movimento angular restrito, em corte longitudinal.

Como se vê nas figuras anexas, em ambas as opções construtivas, a articulação esférica com movimento angular restrito, objeto da presente invenção é constituída por um pino esférico (1) que é alojado em uma caixa (2) em cuja abertura por onde foi introduzido o pino esférico (1) é montado um mancai (3) e sobre o mesmo colocada uma tampa (4) que proporcionará o fechamento do conjunto chamado articulação esférica. Na extremidade oposta à da colocação da tampa (4), a caixa (2) possui uma abertura por onde projeta-se o corpo do pino esférico (1) que deverá ser fixado em uma das peças que se quer articular, sendo que a outra peça a ser articulada será fixada na parte externa da caixa (2), de forma que o movimento angular restrito em determinada direção assim como o livre movimento rotacional do pino esférico (1), em relação à caixa (2) sejam transmitidos com o efeito técnico desejado, à estas peças, o que suprirá as necessidades do sistema. No escopo da presente invenção, a restrição do movimento angular em um sentido de direção e o livre movimento rotacional do pino esférico (1) em relação à caixa (2), são proporcionados pela forma construtiva do pino esférico (1) que possui sua extremidade esférica (5), dividida em duas partes, sendo que uma é parte integrante do próprio pino esférico (1) e a outra, também chamada calota (6) sobreposta livremente à primeira que é a da parte integrante do pino esférico (1). A calota (6) constitui-se da parte seccionada da extremidade esférica (5) do pino esférico (1). A parte superior da calota (6) é provida com uma chaveta (7) que conforme a opção construtiva das figuras 1 e 2 é uma peça separada que é montada com interferência em um alojamento construído na parte superior da calota (6) e na construção opcional das figuras 3 e 4, a chaveta (7) é parte integrante da calota (6). Esta chaveta (7) projeta-se através de uma abertura do mancai (3) para ser encaixada em um alojamento construído na tampa (4), sendo que este alojamento da tampa (4) possui uma forma oblonga que restringe o movimento angular da chaveta (7) em um determinado sentido de direção, mas permite a sua livre movimentação angular no outro sentido, e consequentemente tal restrição e movimento são reproduzidos na extremidade não esférica do pino esférico (1) que projeta-se pela abertura da caixa (2). Por sua vez, o livre movimento rotacional do pino esférico (1) em relação à caixa (2) é garantido pela secção de sua extremidade esférica (5) de vez que em razão desta secção, o pino esférico (1) gira livremente no ponto de contato com a calota (6). A ampla área de contato existente entre a chaveta (7) e o seu alojamento na tampa (4) tomará a articulação esférica robusta e durável, evitará o desgaste prematuro do sistema e impedirá também o choque entre as 5 peças móveis evitando indesejáveis ruídos da articulação esférica.

Adicionalmente, o mancai (3) que é construído em elastômero e que possui uma abertura de passagem da chaveta (7) para que a mesma se encaixe no alojamento da tampa (4), quando do fechamento do conjunto é comprimido entre a tampa (4) e a calota (6), produzindo um efeito de mola que determinará o esforço de 10 deslocamento do pino esférico (1) em seus movimentos, angular e rotacional, em relação à caixa (2), sendo que este efeito de mola também evitará que a articulação esférica produza qualquer ruído de funcionamento e, mais que isso, determinará o momento da substituição da articulação esférica, pois, o surgimento de ruídos identificará que a peça desgastou-se pelo uso prolongado e 15 que por isso precisa ser substituída.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1) Articulação esférica com movimento angular restrito constituída por um pino esférico com uma extremidade esférica que é introduzida em uma caixa que recebe posteriormente um mancai e a caixa fechada por uma tampa, sendo que na extremidade da caixa, oposta à tampa de fechamento, há uma abertura pela qual projeta-se a outra extremidade do pino esférico, chamado de corpo do pino, que é fixado em uma peça que se quer articular, fixando-se a parte externa da caixa na outra peça a ser articulada de modo que ambas as peças possam ser articuladas angular e rotacionalmente pela articulação esférica, mas com um deslocamento angular restrito em determinado sentido de direção, caracterizada por construir-se a extremidade esférica do pino esférico em duas secções, sendo uma parte integrante do pino esférico e a outra, chamada calota, sobreposta livremente sobre a primeira.
2) Articulação esférica com movimento angular restrito, conforme reivindicação 1, caracterizada por ser a calota, ou seja, a secção superior da extremidade esférica do pino esférico, provida de um alojamento no qual encaixa-se uma chaveta que projeta-se por uma abertura existente no mancai que lhe é sobreposto, para encaixar-se em um alojamento oblongo construído na tampa de fechamento da articulação esférica.
3) Articulação esférica com movimento angular restrito, conforme reivindicações 1 e 2, caracterizada por obter-se com a construção a restrição do movimento angular da articulação esférica em determinado sentido de direção mas permitindo que o movimento angular ocorra normalmente em outro sentido de direção em função do alojamento oblongo construído na tampa de fechamento do sistema, que restringe o movimento da chaveta em um sentido e permite seu deslizamento em outro de modo que estes efeitos sejam reproduzidos na extremidade não esférica do pino, ou seja, no corpo do pino esférico que projetase pela abertura da caixa, oposta à sua tampa de fechamento.
4) Articulação esférica com movimento angular restrito, conforme reivindicações 1, 2 e 3, caracterizada por ser o movimento rotacional do pino esférico em relação à caixa, totalmente livre, em função de ser a sua extremidade esférica seccionada em duas partes, uma delas parte integrante do pino esférico, e a outra, chamada calota, sobreposta livremente sobre a primeira.
5) Articulação esférica com movimento angular restrito, conforme reivindicações 1, 2, 3 e 4, caracterizada por possuir a chaveta ampla área de contato com o alojamento oblongo da tampa de fechamento da articulação esférica o que proporciona um sistema robusto, que também impede a existência de ruídos de funcionamento pelo choque da vibração das partes móveis da articulação esférica.
6) Articulação esférica com movimento angular restrito, conforme reivindicações 1, 2, 3, 4 e 5, caracterizada por ser o mancai que é sobreposto à calota comprimido pela tampa quando do fechamento da articulação esférica produzindo um efeito de mola que determinará o esforço de deslocamento angular e rotacional do sistema, auxiliará no impedimento de ruídos de funcionamento e ainda identificará o momento da substituição da articulação esférica, pois, o surgimento de ruídos indicará que a peça desgastou-se pelo uso prolongado, e por isso, precisa ser substituída.
7) Articulação esférica com movimento angular restrito, conforme reivindicações 1, 2, 3, 4, 5 e 6, caracterizada por apresentar-se como outra opção de construção, mas com o mesmo funcionamento e efeitos descritos nas reivindicações anteriores, a construção da chaveta como parte integrante da calota, ou seja, como parte integrante da porção seccionada da extremidade esférica do pino esférico.