BRPI0904202A2

BRPI0904202A2 - gaiola de esfera para uma junta universal de velocidade constante, processo para produzir a mesma, e, junta universal de velocidade constante

Info

Publication number: BRPI0904202A2
Application number: BRPI0904202-4A
Authority: BR
Inventors: Bruno Feichter
Original assignee: Gkn Driveline Bruneck Ag
Priority date: 2008-10-24
Filing date: 2009-10-23
Publication date: 2010-09-14
Also published as: CN101725644B; EP2180202A1; CN101725644A; JP2010101493A; EP2180202B1

Abstract

GAIOLA DE ESFERA PARA UMA JUNTA UNIVERSAL DE VELOCIDADE CONSTANTE, PROCESSO PARA PRODUZIR A MESMA, E, JUNTA UNIVERSAL DE VELOCIDADE CONSTANTE. A invenção refere-se a uma gaiola de esfera para uma junta universal de velocidade constante. A gaiola de esfera compreende uma pluralidade de janelas circunferencialmente distribuídas 3 para receber esferas de transmissão de torque 25, caracterizada pelo fato de que as janelas 3, em conjunto, definem um plano de janela central E; uma face de controle esférica externa 9 em torno de um primeiro centro M1, bem como uma face livre externa 10; uma face de controle esférica interna 9 em torno de um segundo centro M2; em que o primeiro centro Ml e o segundo centro M2 são cada um posicionados a uma distância axial do plano da janela central E; uma primeira face de extremidade 6 e uma segunda face de extremidade oposta 8, em que pelo menos a face livre cónica 10, começando de uma matriz pré-formada 102, permanece não usinada. Figura 5.

Description

"GAIOLA DE ESFERA PARA UMA JUNTA UNIVERSAL DEVELOCIDADE CONSTANTE, PROCESSO PARA PRODUZIR AMESMA, E, JUNTA UNIVERSAL DE VELOCIDADE CONSTANTE"

Descrição

A invenção refere-se a uma gaiola de esfera para uma juntauniversal de velocidade constante, mais particularmente, para uma junta dotipo mergulhante de velocidade constante do estilo junta de duplacompensação, para um processo de produção deste tipo de gaiola de esfera epara uma junta universal de velocidade constante tendo este tipo de gaiola de esfera.

Juntas universais de velocidade constante são conhecidassuficientemente a partir do estado da técnica e compreendem uma parte dejunta exterior com uma pluralidade de sulcos internos estendendo-selongitudinalmente e distribuídos circunferencialmente, esferas de transmissãode torque que são cada uma guiadas em um par de sulcos consistindo de umsulco externo e um sulco interno, bem como uma gaiola de esfera com janelasdistribuídas circunferencialmente para receberem as esferas. Quando a junta éarticulada, as esferas, em cooperação com os sulcos e a gaiola de esfera, sãopostas no plano de seccionamento angular.

A partir do documento DE 10 2005 059 696 Al, é conhecidauma gaiola de esfera para uma junta do tipo mergulhante de velocidadeconstante que é produzida a partir de uma matriz pré-formada. A matriz pré-formada, em seu lado externo, compreende uma face cônica e uma faceesférica. Antes de ser temperada, a face cônica é usinada por remoção deapara e a face esférica é usinada por remoção de apara após ter sido temperada.

É o objeto da presente invenção propor uma gaiola de esferaaperfeiçoada para uma junta do tipo mergulhante de velocidade constante que,embora fazendo uso vantajoso de materiais, pode ser produzida com bomcusto benefício. Além disto, é o objetivo propor um processo para produzireste tipo de gaiola de esfera aperfeiçoada. Finalmente, é proposto prover umajunta universal de velocidade constante aperfeiçoada com este tipo de gaiolade esfera.

O objetivo é atingido provendo uma gaiola de esfera para umajunta universal de velocidade constante compreendendo uma pluralidade dejanelas distribuídas circunferencialmente para receberem esferas detransmissão de torque, caracterizado pelo fato de que as janelas, em conjunto,definem um plano de janela central (E); uma face de controle esférica externaem torno de um primeiro centro Ml, bem como uma face livre externa; umaface de controle esférica interna em torno de um segundo centro M2; em queo primeiro centro Mleo segundo centro M2 ficam cada um posicionados emuma distância axial do plano de janela central E; uma primeira face deextremidade e uma segunda face de extremidade dispostas em lados opostos;em que pelo menos a face livre externa, começando de matriz pré-formada,permanece não usinada.

A vantagem consiste em que, no máximo, a face de controleesférica precisa ser usinada, enquanto a face livre externa permanececompletamente não usinada. Desta forma, é possível eliminar um estágio deprodução, o que afeta vantajosamente o tempo de produção e também oscustos de produção. Somente uma porção da face externa da gaiola de esferaprecisa ser usinada, de modo que a superfície a ser usinada é reduzida, o que,por sua vez, afeta vantajosamente o desgaste de ferramenta. Usinagem nestecontexto deve significar usinagem por remoção de apara, tal comotorneamento ou fresagem, bem como usinagem sem remoção de apara, talcomo moldagem por rolamento. A operação de usinagem da face de controleesférica pode ocorrer antes do processo de têmpera, com operaçõesadequadas, mais particularmente, sendo o torneamento ou a moldagem porrolamento. Entretanto, a usinagem também pode ocorrer após a operação detêmpera, com estágios de produção adequados sendo a fresagem ou otorneamento duro, por exemplo. A face livre externa começa em uma face deextremidade e preferencialmente termina entre uma região do reforço anularadjacente e a região do plano de janela central. A extremidade da face livrepode ser posicionada em cada região intermediária entre ditas duas regiões,levando-se em consideração o ângulo de articulação máximo da junta.

A gaiola de esfera da invenção é particularmente adequadapara aquelas juntas universais de velocidade constante em que, na gaiola deesfera, é provida uma face funcional primária com uma função de controle,bem como uma face secundária sem uma função operacional, que écompensada em relação à dita face primária. Mais particularmente, elas sãojuntas do tipo mergulhante, por exemplo, juntas do tipo mergulhante de duplacompensação com sulcos de esferas paralelos ou juntas do tipo mergulhanteVL com sulcos de esferas de intersecção. Entretanto, em princípio, a gaiola deesfera da invenção também pode ser usada em juntas fixas em que na gaiolade esfera, uma face funcional e uma face secundária sem uma funçãooperacional são separadas. Neste caso também são atingidas as vantagensacima mencionadas referentes a um tempo de produção reduzido e uma vidaútil mais longa de ferramenta.

A face livre externa é preferencialmente cônica, com outroscontornos externos, tal como uma face livre que é convexa em uma seçãolongitudinal que não é excluída. De acordo com uma primeira modalidade, aface livre externa termina axialmente dentro do primeiro reforço anular que éformado entre a segunda face de extremidade e as janelas. A face livre externaé preferencialmente contactada por uma face de cone que, por sua vez, mudatangencialmente para a face de controle esférica. Em relação à face de cone, aface livre cônica é recuada radialmente para dentro, e entre as duas faces, sevista em uma seção longitudinal, é formado um degrau para prover umatransição. Este desenho garante que as janelas são posicionadas totalmente naregião da face de controle esférica e da face de cone respectivamente. Asparedes laterais axiais das janelas, que ficam dispostas próximas da gaiola deesfera, são posicionadas na região da face de cone, cuja região de face de conepossui uma extensão radial maior do que a face livre. Isto é vantajoso pelofato de que, quando a junta é articulada no sentido radial, as esferas sãoorientadas lateralmente mais precisamente pelas faces laterais das janelas. Emuma modalidade preferida, a face livre cônica, que começa da primeira facede extremidade, estende-se até um ponto bem em frente do plano que édefinido pelas paredes laterais das janelas. Desta maneira, a face livre éparticularmente grande e, respectivamente, a face de cone é particularmentepequena, de modo que a face que opcionalmente tem que ser usinada tambémé particularmente pequena. A face de cone muda tangencialmente para a facede controle esférica. Ambas as faces podem, assim, ser usinadas juntas, com aface livre externa provendo espaço para a saída de ferramenta.Preferencialmente, os ângulos formados pela face livre cônica e pela face decone com o eixo longitudinal possuem tamanho idêntico. Em outras palavras,se vistas em uma seção longitudinal, uma tangente na face cônica e umatangente na face livre cônica estendem-se paralelas uma em relação à outra.

De acordo com uma segunda modalidade, a face livre externaestende-se axialmente além do primeiro reforço anular para a região dasjanelas onde ela entra em contato com a face de controle esférica. E propostoque a face livre externa, que preferencialmente também tem um formatocônico, seja escalonada para dentro em relação à face de controle esférica.Isto é vantajoso pelo fato de que existe então uma saída de ferramenta parausinagem da face de controle esférica. Existe uma relação particularmentevantajosa entre a face de controle esférica e a face livre externa quando a facelivre externa se estende axialmente para a região entre as paredes lateraisaxiais das janelas, que ficam próximas da segunda face de extremidade, e oplano de janela central. A face livre cônica é desse modo relativamentegrande e a face de controle esférica a ser usinada é relativamente pequena, oque apresenta um efeito vantajoso no tempo de produção e na vida útil daferramenta e consequentemente nos custos de produção.

De acordo com uma modalidade adicional, em princípio, éconcebível que, no caso de gaiolas de esfera em que menos exigênciasrigorosas precisam ser atendidas pelas tolerâncias de produção ou no caso dematrizes pré-formadas particularmente com um alto grau de precisãodimensional, a necessidade de usinar a face externa pode ser eliminadacompletamente, por exemplo, a face externa da gaiola de esfera, começandoda matriz pré-formada, não precisa ser usinada de forma alguma, o queapresenta um efeito particularmente vantajoso no tempo de produção e noscustos de produção. Em caso como este, a matriz e, respectivamente, a gaiolade esfera acabada podem compreender uma face livre cônicapreferencialmente externa que faz contato com a face de controle esférica demaneira não escalonada, por exemplo, tangencialmente ou que, em relação àface de controle esférica, seja recuada radialmente para dentro.

De acordo a uma outra modalidade vantajosa, a gaiola deesfera, na região adjacente à face de controle esférica interna, compreendeuma face alargada livre de corte inferior que aumenta de tamanho em direçãoà abertura. A face alargada constitui-se em uma face secundária que, nacondição de embutida, não tem qualquer função e, portanto,preferencialmente permanece não usinada. Começando da abertura da gaiolade esfera, a face alargada preferencialmente compreende uma porçãointernamente cilíndrica que muda como arco para uma porção de transiçãoque se projeta para dentro que é contactada pela face de controle esféricainternamente.

O objetivo acima mencionado é atingido ainda provendo-seum processo de produção de uma gaiola de esfera para uma junta universal develocidade constante, mais particularmente para uma junta do tipomergulhante de velocidade constante, com os seguintes estágios de processo:prover uma matriz anular pré-formada com uma face externa, uma faceinterna, uma primeira face de extremidade e uma segunda face deextremidade, caracterizado pelo fato de que a face externa compreende umaface esférica e uma face livre; usinar a face esférica para produzir uma face decontrole esférica, em que a face livre permanece não usinada.

A gaiola de esfera produzida de acordo com a invençãoapresenta a vantagem - já mencionada acima - de atingir um processo deprodução rápido e com bom custo benefício, caracterizado pelo fato de que ostempos de produção são reduzidos devido ao fato de que pelo menos a facelivre cônica permanece não usinada. É proposto que somente as facesfuncionais sejam usinadas, enquanto que as faces secundárias permaneçamnão usinadas. Os processos de usinagem da face esférica são métodos deprodução por remoção de apara e moldagem sem remoção de apara. Porexemplo, a face esférica, começando da matriz pré-formada, pode permanecernão usinada até após a operação de têmpera e pode então passar por usinagemdura, tal como fresada ou torneada. Usinagem dura, neste contexto, refere-seaos processos de usinagem que ocorrem depois da operação de têmpera.Porém, também é possível que a face esférica seja usinada por torneamentoou moldagem por rolamento antes do processo de têmpera. Neste caso,preferencialmente nenhum outro processo de usinagem da face de controleesférica ocorre antes da operação de têmpera. Como já mencionado acima,a face livre externa é preferencialmente cônica.

De acordo com uma primeira modalidade, a matriz anular pré-formada compreende uma face cônica que fica disposta entre a face livreexterna e a face esférica e que tangencialmente faz contato com a faceesférica. A face cônica é usinada em conjunto com a face esférica, enquantoque a face livre externa axialmente que faz contato com a face cônica quepermanece não usinada. Durante a operação de usinagem, a face cônica éproduzida a partir da face cônica da matriz e a face de controle esférica dagaiola de esfera é produzida a partir da face esférica da matriz.

De acordo com uma segunda modalidade, a face livre externaestende-se axialmente mais para a região das janelas e diretamente faz contatocom a face de controle esférica. Nesta modalidade, somente a face de controleesférica é usinada, enquanto que a face livre externa permanece não usinada.

Devido à face livre externa ser maior e a face de controle externa ser menor, otempo de produção requerido para usinar é reduzido mais uma vez, com otempo de vida útil da ferramenta sendo prolongado. A face livre externa épreferencialmente recuada para dentro em relação à face de controle esférica,de modo que é formado um degrau entre as mesmas.

A face interna da matriz preferencialmente compreende umaface livre de forma interna e uma face alargada adjacente, sendo provido maisum estágio de processo, por exemplo, usinagem da face livre de forma internano curso da qual uma face de controle interna é produzida.

Para alcançar um processo de produção rápido e efetivo, évantajoso se, começando da matriz pré-formada, a face alargada permanecernão usinada. Preferencialmente, começando da matriz pré-formada, a primeiraface de extremidade e/ou a segunda face de extremidadepermanece/permanecem não usinada. Além disto, para se obter um tempo deprodução reduzido, é vantajoso se, começando da matriz pré-formada, pelomenos uma das porções da face livre de forma interna, que axialmente fazcontato com a face de controle esférica interna, permaneça não usinada. Emfunção do processo de produção, a face livre de forma interna da matriz pode,em princípio, compreender qualquer contorno. Para que seja possível removerfacilmente a ferramenta de moldagem, é vantajoso que a face livre de formainterna, pelo menos em algumas regiões, compreenda uma leve inclinação deforjamento.

De acordo com uma modalidade preferida, a face livre deforma interna da matriz compreende ranhuras estendendo-selongitudinalmente que terminam na face alargada. As ranhuras estãocircunferencialmente dispostas naquelas regiões onde as janelas são providasna condição acabada da gaiola de esfera. As ranhuras estão alinhadas emdireção às janelas e às faces estendidas, permitindo que a parte de juntainterna seja montada axialmente. Ademais, na região das janelas, é possívelsalvar material que, para produzir as janelas, teriam que ser removidos dequalquer maneira. No sentido circunferencial entre duas ranhuras adjacentes,são providos reforços longitudinais que, na condição acabada, formam umaface de parada para a parte de junta interna.

Além disto, o objetivo da invenção é alcançado provendo-seuma junta universal de velocidade constante, mais particularmente, uma juntado tipo mergulhante de velocidade constante, compreendendo uma parte dejunta externa com uma face de guia interna em que são formados sulcos deesfera externos; uma parte de junta interna com uma face de guia convexaexterna em que são formados sulcos de esfera internos estendendo-selongitudinalmente; esferas de transmissão de torque que correm em sulcos deesfera, cada um deles formado de um sulco de esfera externo e um sulco deesfera interno; uma gaiola de esfera de acordo com qualquer uma dasmodalidades acima, cuja gaiola de esfera fica disposta entre a parte de juntaexterna e a parte de junta interna, caracterizada pelo fato de que as esferas detransmissão de torque são recebidas nas janelas da gaiola de esfera.

A junta universal de velocidade constante é preferencialmenteprovida na forma de uma junta do tipo mergulhante de velocidade constante ecompreende uma face de guia internamente cilíndrica na parte de juntaexterna e uma face de guia esférica na parte de junta interna. A gaiola deesfera pode ser configurada de acordo com qualquer uma das modalidadesacima mencionadas, que resulte nas vantagens acima mencionadas. Dispondoo plano de janela central assimetricamente, com a distância de mergulhopermanecendo inalterada, é possível reduzir o comprimento axial da parte dejunta externa, que, para a parte de junta externa, também, resulta em ganhosde peso e tempos de produção reduzidos.

Modalidades preferidas serão explicadas abaixo fazendoreferência as figuras ilustradas.

A fig. 1 mostra uma gaiola de esfera da invenção para umajunta do tipo mergulhante de dupla compensação:

a) em uma seção longitudinal através de dois reforçosposicionados opostos entre si;

b) em uma vista em seção transversal;

c) em uma seção longitudinal através de duas janelas dispostasopostas entre si;

d) o detalhe D da fig. lc).

A fig. 2 mostra uma matriz pré-formada para uma gaiola deesfera da invenção de acordo com a fig. 1 :

a) em uma seção longitudinal de acordo com a linha secionalA-A da fig. 2b);

b) em uma vista em seção transversal de acordo com a linhasecional B-B da fig. 2a);

c) em uma seção longitudinal de acordo com a linha secionalC-C da fig. 2b);

d) o detalhe D da fig. 2a).

A fig. 3 mostra uma matriz pré-formada em uma modalidadealternativa para uma gaiola de esfera da invenção de acordo com a fig. 1:

a) em uma seção longitudinal de acordo com a linha secionalA-A da fig. 3b);

b) em uma vista em seção transversal de acordo com a linhasecional B-B da fig. 3a);

c) em uma seção longitudinal de acordo com a linha secionalC-C da fig. 3b);

d) o detalhe D da fig. 3a).

A fig. 4 mostra a gaiola de esfera da invenção duranteprodução, começando da matriz de acordo com a fig. 2 ou fig. 3:

a) após a operação de torneamento interna;

b) o componente torneado após as janelas terem sidoproduzidas, em uma seção longitudinal através das reforços;

c) o componente torneado após as janelas terem sidoproduzidas, em uma vista em seção transversal ao longo da linha secional C-cda fig. 4b);

d) após usinagem dura externa e interna.

A fig. 5 mostra uma gaiola de esfera da invenção para umajunta do tipo mergulhante de dupla compensação em uma segundamodalidade em metade de uma seção longitudinal.

A fig. 6 mostra uma junta do tipo mergulhante de velocidadeconstante de dupla compensação da invenção com a gaiola de esfera dainvenção de acordo com a fig. 5.

A fig. 1 mostra uma gaiola de esfera 2 para uma juntauniversal de velocidade constante na forma de uma junta do tipo mergulhantede velocidade constante mostrada mais detalhadamente abaixo. A junta dotipo mergulhante de velocidade constante compreende uma parte de juntaexterna com uma face de guia internamente cilíndrica, uma parte de juntainterna com uma face de guia esférica externa e uma gaiola de esfera parareceber esferas de transmissão de torque.

A gaiola de esfera 2 tem configuração anular e se estende emtorno de um eixo de rotação X e compreende uma pluralidade de janelascircunferencialmente distribuídas 3 para receber esferas de transmissão detorque, bem como reforços circunferencialmente formados 4 dispostos entreduas janelas adjacentes 3. O número de janelas 3 depende do número deesferas de transmissão de torque a serem usadas e usualmente fica em 6 ou 8.As janelas 3 em conjunto definem um plano de janela central E em que asesferas são retidas. Dito plano constitui o plano de seccionamento angularentre a parte de junta interna e a parte de junta externa quando a junta éarticulada. E possível ver que uma primeira porção de gaiola 5 estendendo-seentre o plano de janela central Eea primeira face de extremidade 6 éaxialmente mais curta do que uma segunda porção de gaiola 7 estendendo-seentre o plano de janela central E e uma segunda face de extremidade 8 que sevolta no sentido oposto àquele da primeira face de extremidade 6. Embora asexigências de distância de mergulho para a junta de dupla compensaçãopermaneçam as mesmas, esta modalidade da gaiola de esferas 2 leva a umaredução no comprimento axial da parte de junta externa, que novamenteeconomiza em peso.

A gaiola de esfera 2 compreende uma face de controle esféricaexterna 9 que fica em contato direto com a face de guia cilíndricainternamente da parte de junta externa e se estende sobre a primeira porção degaiola 5 e parte da segunda porção de gaiola 7. A face de controle esférica 9 éuma face de uma porção esférica ou uma face similar em formato de barril. Aface de controle esférica 9 é tangencialmente contactada por uma face de cone11. O ângulo cônico da face de cone 11 corresponde aproximadamente àmetade do ângulo de articulação máximo da junta do tipo mergulhante develocidade constante. A face de cone 11 diretamente contata tangencialmentea face de controle esférica 9. A face de cone 11 estende-se em direção àsegunda face de extremidade 8 levemente além de um plano que é definidopelas faces de orientação lateral 15 das janelas 3 que estão associadas com asegunda porção de gaiola 7. Devido à face de cone 11 estender-se para aregião das extremidades axiais das janelas 3, a face de guia lateral 15 éexpandida radialmente, de tal modo que, quando a junta é articulada, asesferas são particularmente bem apoiadas no sentido radial.A face de cone 11 é contactada por uma face livre externa 10que é preferencialmente cônica e que é recuada radialmente para dentro emrelação à face de cone 11. O ângulo de cone da face livre cônica 10preferencialmente corresponde ao ângulo da face de cone 11, por exemplo,uma tangente na face de cone 11 estende-se paralela à face livre cônica 10.Entre a face de cone Ilea face livre cônica 10 é formado um degraucontínuo 12 na forma de uma transição que é particularmente óbvia na fig. ld.O degrau 12 contata axialmente um plano que é definido pelas faces lateraisaxiais 15 das janelas 3, que fica disposto próximo da segunda face deextremidade 8. O degrau 12 fica desse modo axialmente posicionado naregião do reforço anular 13 que é formada entre a segunda face deextremidade 8 e as janelas 3.

Como resultado desta configuração, as faces laterais 15, queestão associadas com a segunda face de extremidade 8, ainda ficamposicionadas dentro da região da face de cone 11. Isto é vantajoso pelo fato deque, como resultado da uma face radialmente projetando-se em relação à facelivre, as esferas nas janelas são bem guiadas mesmo quando ocorre grandesângulos de articulação de junta. Em geral, a gaiola de esfera da invenção comuma face livre cônica 10 é vantajosa pelo fato de que a face livre 10 nãoprecisa ser usinada. Desta forma, o tempo de usinagem é reduzido e a vida útilda ferramenta aumentado. Além disto, durante o processo de produção, a facelivre 10 atua como uma saída para as ferramentas de usinagem, por exemplo,para um disco de fresagem ou um cinzel de torneamento. Devido ao fato deque, começando da face de controle esférica 9, a face de cone 11 termina auma curta distância atrás do plano de janela, a face livre 10 é particularmente grande.

Em sua parte interna, a gaiola de esfera 2 compreende umaface de controle esférica interna côncava 16 para guiar a gaiola de esfera 2 emrelação a uma face de guia da parte de junta interna. A face de controleesférica interna 16 estende-se sobre a segunda porção de gaiola 7 e sobreparte da primeira porção de gaiola 5. A face de controle esférica interna 16,aproximadamente na região do diâmetro maior da face de controle esféricaexterna 9, é contactada por uma face alargada 14 que amplia o anular dagaiola em direção à abertura e que compreende uma região de transiçãocôncava 17, bem como uma face cilíndrica interna 18.

A face de controle externa 9 compreende um diâmetro externomaior que é posicionado na mesma distância axial do plano de janela central

E em um sentido que é oposto a um diâmetro interno maior da face decontrole interna 16. Esta compensação dos diâmetros máximos das faces decontrole provê a junta com este nome, ou seja, junta de dupla compensação.

Abaixo segue uma descrição de uma matriz pré-formada usadapara produzir a gaiola de esfera 2 da invenção, fazendo referência à fig. 2.

Detalhes idênticos receberam os mesmos números de referência da fig. 1 e osnúmeros de referência dos detalhes provisórios foram acrescidos de 100.

E possível ver que a matriz 102 já compreende grandemente oscontornos da gaiola de esfera 2 acabada. A matriz 102 foi provida como ummolde de precisão, por exemplo, a matriz foi pré-formada por um processo demoldagem dura de alta precisão, por exemplo, forjamento. Processos demoldagem dura, por exemplo, podem ser moldagem a frio ou moldagem aquente. A moldagem a frio em que a temperatura operacional fica abaixo datemperatura de recristalização e atinge precisões dimensionais muito altas,altas precisões de formato e altas qualidades de superfície. Além disto, amoldagem a frio é vantajosa no que se refere a atingir altos valores deresistência para a matriz. No caso de moldagem a quente existem maispossibilidades de moldagem do que no caso de moldagem a frio, mas aprecisão dimensional não é tão boa quanto.

A matriz 102 possui formato anular e compreende umaprimeira face de extremidade axial 6, uma segunda face de extremidade axial108 estendendo-se no sentido oposto a mesma, uma face externa e uma faceinterna. Começando da primeira face de extremidade, a face externacompreende uma face esférica 109, uma face cônica tangencialmenteadjacente 111, bem como uma face livre cônica preferencialmente adjacente 10.

Começando da primeira face de extremidade 6, a face internacompreende uma face cilíndrica 18 com um diâmetro interno maior, umaporção de transição cônica adjacente 17, bem como uma face livre de formainterna adjacente 116 com um diâmetro interno menor. Na região internaaxialmente da face livre de forma interna 116, foram moldadas ranhuras 19estendendo-se longitudinalmente que terminam na face cilíndrica 18. Ocontorno longitudinal da face livre de forma depende de processo deforjamento ou moldagem. A face livre de forma interna é preferencialmentesubstancialmente cilíndrica. As ranhuras 19 são dispostascircunferencialmente em um local onde estão localizadas janelas na condiçãoacabada. Desta maneira, é possível, na região das janelas, poupar materialque, para a produção das janelas, teriam sido removidos de qualquer maneirapor moldagem com remoção de apara. Em um estágio posterior, as ranhuras19 alinhadas em relação às janelas e às faces estendidas 14 permitem amontagem axial da parte de junta interna.

A fig. 3 mostra uma matriz pré-formada em uma segundamodalidade que pode ser usada para a produção da gaiola de esfera 2 dainvenção. A matriz de acordo com a fig. 3 corresponde grandemente àquelada fig. 2, de tal modo que, no que se refere a características comuns, faz-sereferência à descrição acima. Aos componentes idênticos ou componentescorrespondentes entre si foram dados os mesmos números de referência dafig. 2 com subscritos na forma do número 3. Abaixo, são descritasbasicamente as diferenças.

A presente invenção da matriz pré-formada é caracterizadapelo fato de que a face livre de forma interna 1163 compreende umapluralidade de porções parciais. Na figura 3d é particularmente óbvio que aface livre de forma 1163, se vista em uma seção longitudinal através da regiãode suporte, começando da face de extremidade 1083, primeiro compreendeuma porção de extremidade cilíndrica 1163' que, mais para a parte interna, écontactada por uma porção de transição 1163" que, por sua vez, muda parauma posição central 1163"\ Se vista em uma seção longitudinal, a porção detransição 1163" é preferencialmente côncava. A porção central 1163'"estende-se axialmente aproximadamente até a região que, em um estágioposterior, faz contato com a face de controle esférica interna 163 A porçãocentral 1163'" é contactada pela face alargada 143 consistindo da face detransição 173 e a face cilíndrica 183. Nas porções circunferenciaisposicionadas entre as regiões de suporte, são formadas as ranhuras 193 na facelivre de forma 1163, onde, em um estágio posterior, as janelas serão moldadasdentro. Enquanto a matriz de acordo com a fig. 2 é produzidapreferencialmente por moldagem a frio, a matriz de acordo com a presentemodalidade é produzida preferencialmente por moldagem a quente.

Começando com a matriz de acordo com a fig. 2 ou fig. 3,segue abaixo uma descrição dos estágios de processo individuais de produçãoda gaiola de esfera 2 da invenção, fazendo referência à fig. 4, com os detalhesidênticos tendo recebido os mesmos números de referência das figs. 1 a 3.

A matriz 102 é fixada em sua extremidade associada com aprimeira face de extremidade 6 e sujeita a uma operação de torneamento emum estágio de produção subsequente. Durante a operação de torneamento, sãotorneados somente a face de extremidade 108 que, após a operação detorneamento, molda a face de extremidade 8, e a face livre de forma interna116 que, após operação de torneamento, molda a face de controle esféricainterna. As faces restantes, por exemplo, a face externa esférica 109, a facecônica 111, a face de extremidade 6 e a face alargada 14 consistindo da facecilíndrica 18 e da face de transição 17 permanecem (inicialmente) nãousinadas.

A fig. 4a mostra a peça de trabalho 102'após a operação detorneamento no curso do qual a face esférica interna 16 com as facescilíndricas axialmente adjacentes (não indicadas com números de referência),bem como a segunda face de extremidade 8 são usinadas. As faces usinadassão indicadas por linhas espessas.

Após a operação de torneamento, a gaiola de esfera é sujeita àoperação de fresagem para produzir as janelas. As figs. 4b) e 4c) mostram agaiola de esfera 102" após ter sido fresada, mostrando as janelas 3distribuídas circunferencialmente. Após ter sido fresada, a gaiola de esfera 2passa por processo de têmpera.

Após a operação de têmpera, a face esférica externa até omomento não usinada 109 com a face cônica adjacente 111 é usinada, sendoou o torneamento ou fresagem métodos de produção adequados. A faceesférica interna 116 também é usinada por precisão após ter passado peloprocesso de têmpera, e como resultado do mesmo, é obtida a face de controleesférica 16. As faces externas e internas usinadas por precisão são indicadaspor linhas espessas na fig. 4d, que mostra a gaiola de esfera 2 completa. Nocurso de usinagem dura, o material em excesso deixado na matriz para fins detolerância na face esférica 109 e na face cônica 111 é removido por umaoperação de moldagem por remoção de apara, com as tolerâncias perfazendosomente uns poucos décimos de um milímetro. A face de controle esféricaexterna 9 e a face de cone diretamente adjacente tangencialmente 11 sãoproduzidas por usinagem de precisão. Começando da matriz, a face livrecônica 10 permanece não usinada até o final. Isto é vantajoso pelo fato de quea face a ser usinada e deste modo o tempo de produção são reduzidos, com avida útil da ferramenta sendo aumentada.

Na parte interna, a face de controle esférica interna 16 éproduzida usinando por precisão a face livre de forma 118. Por outro lado, aprimeira face de extremidade 6 e a face alargada 14 permanecem não usinadasaté o final, o que significa que são eliminados estágios de produção. A gaiolade esfera 2 acabada também é mostrada na figura 1 em relação à descrição decuja referência é feita pelo presente documento. E possível ver que, na regiãode seu diâmetro interno maior, a face interna esférica 16 é interrompida poruma face cilíndrica 20. Na condição operacional da junta, dita face cilíndrica20 permite que a parte de junta interna seja deslocada axialmente em relação àgaiola de esfera 2, de modo que quaisquer vibrações que ocorra, na linha detransmissão possam ser desconectadas.

Ficou sem falar que o processo de produção descrito nestedocumento representa uma forma preferida de procedimento. Entretanto, emprincípio, modificações da mesma também são concebíveis. Por exemplo,começando da matriz produzida por precisão, a face esférica externa 109 coma face cônica tangencialmente adjacente 111 poderia permanecercompletamente não usinada desde que as tolerâncias da matriz produzida porprecisão fossem suficientemente exatas. Também é concebível para a segundaface de extremidade 8, começando da matriz produzida por precisão pré-formada, permanecer não usinada.

A fig. 5 mostra uma gaiola de esfera 25 em uma segundamodalidade; ela corresponde largamente à gaiola de esfera mostradarespectivamente nas figs. 1 e 4, de modo que, até onde se refere àcaracterísticas comuns, faz-se referência à descrição acima. Na fig. 5, osnúmeros de referência de quaisquer detalhes idênticos a ou correspondentesàqueles mostrados respectivamente nas figs. 1 e 4 foram providos com umsubscrito na forma do número 5. Abaixo, somente as respectivas diferençasserão descritas.

A presente modalidade é modificada em relação à modalidadede acordo com a fig. 1 em que não é provida uma face de cone. Ao contrário,a face livre externa IO5 é claramente mais longa e estende-se axialmente até epara a região das janelas 35 A face livre cônica IO5 fica diretamentecontactada pela face de controle esférica externa 95, com um degrau contínuo125 sendo formado entre ditas duas faces. A transição entre a face livreexterna IO5 e a face de controle esférica 95 na presente modalidade éposicionada aproximadamente entre o plano de janela central Eeo plano queé posicionado perpendicularmente no eixo de rotação X e contém o segundocentro M2. Geralmente, a posição axial do degrau 125 depende do ângulo dearticulação máximo da junta. Com referência à gaiola de esfera 25 istosignifica que o envolvimento da face de controle esférica 95 em direção aodegrau 125; corresponde pelo menos à metade do ângulo de articulação da junta.

A presente invenção é vantajosa pelo fato de que a faceexterna 95 a ser usinada é reduzida mais uma vez, o que leva a uma reduçãodo tempo de produção e um aumento na vida útil da ferramenta. Casocontrário, o processo de produção corresponde àquele descrito com respeito àfig. 4, de tal modo que, até esse ponto, faz-se referência à descrição acima.Neste caso, também, é concebível modificar os estágios de produção acimadescritos, de modo que a face esférica externa 109, começando da matrizproduzida por precisão, permaneça completamente não usinada, desde que astolerâncias da matriz produzida por precisão sejam suficientemente exatas.

À guisa de exemplo, a fig. 6 mostra uma junta do tipomergulhante de velocidade constante 22 com uma parte de junta externa 23,uma parte de junta interna 24, uma gaiola de esfera da invenção 25 namodalidade de acordo com a fig. 5 e esferas de transmissão de torque 25 quesão cada uma retidas em uma plano comum E em uma janela associada 3 dagaiola de esfera 25. A parte de junta externa 23 compreende uma face de guiainternamente cilíndrica que é contactada pela a face de controle esférica 95 dagaiola de esfera 25 e é guiada na mesma. Além disto, a parte de junta externa23 compreende uma pluralidade de sulcos externos estendendo-selongitudinalmente e circunferencialmente distribuídos 27 que se estende sobreuma parte substancial da parte de junta externa 23 até a extremidade aberta 28.

Na extremidade oposta à extremidade aberta 28, a parte dejunta externa 23 fica fechada em forma de sino e compreende uma base 29com um munhão moldado que atua para transmitir torque. A parte de juntainterna 24 compreende um furo com dentes longitudinais 30 no qual pode serinserido um munhão de eixo (não mostrado) com contradentescorrespondentes para transmitir torque. Além disto, a parte de junta interna 24compreende uma face externa esférica 31 que entra em contato com a faceinterna esférica 165 da gaiola de esfera 25 por meio dos sulcos internos que seestendem longitudinalmente e distribuídos circunferencialmente 32. Uma dasesferas de transmissão de torque 25 é guiada em pares de sulcos formados deum sulco interno 32 e um sulco externo 27. A face cilíndrica 18 da gaiola deesfera I5 forma uma abertura interna maior 33 que está orientada para a base29 da parte de junta externa e cujo diâmetro, para fins de montagem, é maiordo que o diâmetro externo da parte de junta interna 24. No lado oposto, agaiola de esfera 25 compreende uma abertura interna menor 34 cujo diâmetroé menor do que o diâmetro externo maior da parte de junta interna 24 e destemodo forma uma parada axial.

Abaixo, segue uma descrição do modo que a parte de juntainterna 24 é montada na gaiola de esfera 25 para uma junta com seis esferas detransmissão de torque 25: da extremidade da gaiola de esfera 25, cujaextremidade está associada com a face cilíndrica 18, a parte de junta interna24 é inserida em dita gaiola de esfera enquanto está sendo alinhadaaproximadamente coaxialmente, com os reforços da parte de junta interna 24que se encontram localizados nas regiões circunferenciais das ranhuras 19 dagaiola de esfera. Subseqüentemente, a parte de junta interna 24 é girada poraproximadamente 30° em torno de seu eixo de X, de tal modo que a parte dejunta interna 24 com seus reforços é rotacionada para as regiões dos reforços4 da gaiola de esfera. Nesta posição, os reforços da parte de junta interna 24são posicionados na região dos reforços 4 da gaiola de esfera 25, por exemplo,dentro da face de controle esférica 16 da gaiola de esfera 25. Desta maneira, aparte de junta interna 24 fica fixa em ambos os sentidos axiais em relação àgaiola de esfera 25, por exemplo, em direção à primeira face de extremidade 6por uma face de apoio nos reforços posicionados entre as janelas, e emdireção à face de extremidade 8 por uma face de apoio continua. Ao produzira face de controle 16, as duas regiões das aberturas internas 34, 34'quecontactam axialmente a face de controle esférica 16 também são usinadas napresente modalidade. Entretanto, as aberturas internas 34, 34' também podempermanecer não usinadas, começando da matriz pré-formada.

A junta ilustrada compreende uma gaiola de esfera de acordocom a fig. 5, mas ficou sem dizer que uma gaiola de esfera de acordo coma afig. 1 também pode ser usada. A gaiola de esfera da invenção 2, I5 permiteum aprimoramento na produção pelo fato de que a superfície a ser usinada éreduzida, o que tem um efeito vantajoso no tempo de produção e desgaste deferramenta.Lista de números de referência

2 gaiola de esfera

3 janela

4 reforço

5 primeira porção de gaiola

6 primeira face de extremidade

7 segunda porção de gaiola

8 segunda face de extremidade

9 face de controle externa

10 face livre

11 face de cone

12 parada

13 reforço anular

14 face alargada

15 face de guia

16 face de controle interna

17 região de transição

18 face cilíndrica

19 ranhura

20 face cilíndrica

21 -

22 Junta do tipo mergulhante de velocidade constante

23 Parte de junta externa

24 Partedejuntainterna

25 Esfera

26 Face de guia

27 Sulco externo

28 Extremidade]

29 Base30 Dentes longitudinais

31 Face externa

32 Sulco interno

33 Abertura interna

34 Aberturainterna

E Plano de janela centralM CentroX Eixo de rotação

Claims

1. Gaiola de esfera para uma junta universal de velocidadeconstante compreendendo:- uma pluralidade de janelas distribuídas circunferencialmente(3) para receber esferas de transmissão de torque (25), em que as janelas (3),em conjunto, definem um plano de janela central (E);- uma face de controle esférica externa (9) em torno de umprimeiro centro (Ml), e uma face livre externa (10);- uma face de controle esférica externa (16) em torno de umsegundo centro (M2);em que o primeiro centro (Ml) e o segundo centro (M2) sãocada um posicionados a uma distância axial do plano de janela central (E);- uma primeira face de extremidade (6) e uma segunda face deextremidade oposta (8),caracterizada pelo fato de quepelo menos a face livre externa (10), começando de umamatriz pré-formada (102), permanece não usinada.

2. Gaiola de esfera de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de que a face livre externa (10) é cônica.

3. Gaiola de esfera de acordo com a reivindicação 1 ou 2,caracterizada pelo fato de que a face livre externa (10) é posicionadaaxialmente na região de um reforço anular (13) que é formado entre a segundaface de extremidade (8) e as janelas (3).

4. Gaiola de esfera de acordo com qualquer uma entre asreivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que a face livre externa (10)estende-se aproximadamente até um plano que é definido pelas paredeslaterais (15) das janelas (3).

5. Gaiola de esfera de acordo com qualquer uma entre asreivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que é provida uma face decone (11) que, em um lado, contacta tangencialmente a face de controleesférica (9) e que, em outro lado, estende-se até a face livre externa (10).

6. Gaiola de esfera de acordo com a reivindicação 5,caracterizada pelo fato de que, em relação à face de cone (11), a face livreexterna (10) é escalonada para dentro.

7. Gaiola de esfera de acordo com qualquer uma entre asreivindicações 5 ou 6, caracterizada pelo fato de que a face livre externa (10)estende-se paralela à face de cone (11).

8. Gaiola de esfera de acordo com a reivindicação 1 ou 2,caracterizada pelo fato de que a face livre externa (10) estende-se axialmentealém do reforço anular (13) até e para a região das janelas (3).

9. Gaiola de esfera de acordo com a reivindicação 8,caracterizada pelo fato de que, em relação a uma tangente na face de controleesférica (9), a face livre externa (1) é escalonada para dentro.

10. Processo para produzir uma gaiola de esfera para umajunta universal de velocidade constante, caracterizado pelo fato decompreender os seguintes estágios de processo:- prover uma matriz anular pré-formada (102) com uma faceexterna, uma face interna, uma primeira face de extremidade e uma segundaface de extremidade, em que a face externa compreende uma face esférica(109) e uma face livre (10);- usinar a face esférica (109) para produzir uma face decontrole esférica (9), em que a face livre (10) permanece não usinada.

11. Processo de acordo com a reivindicação 10, caracterizadopelo fato de que, em sua parte externa, a matriz anular pré-formada (102)compreende uma face cônica (111) que fica disposta entre a face livre externa(10) e a face esférica (109) e que tangencialmente contacta a face esférica(109), em que a face cônica (111) é usinada em conjunto com a face esférica(109), em que uma face de cone (11) é produzida usinando a face cônica(111).

12. Processo de acordo com a reivindicação 10 ou 11,caracterizado pelo fato de que, se visto em uma seção longitudinal, um degrau(12) é provido entre a face livre externa (10) e a face de cone (11), em que aface livre externa (10) fica recuada radialmente para dentro em relação à facede cone (11).

13. Processo de acordo com qualquer uma da reivindicaçõesa 12, caracterizado pelo fato de que a face interna da matriz (102)compreende uma face livre de forma interna (116) e uma face alargada (14)em contato com dita face livre de forma (116), em que é provido um estágiode processo adicional: usinar a face livre de forma interna (116), e, atravésdisso, é produzida uma face de controle interna esférica (116).

14. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesa 13, caracterizado pelo fato de que da face alargada (14), a primeira facede extremidade (6) e a segunda face de extremidade (8), pelo menos umaface, começando da matriz pré-formada (102), permanece não usinada.

15. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações-10 a 14, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma porção da face livrede forma interna (116), que axialmente contacta a face de controle internaesférica (16), permanece não usinada, começando da matriz pré-formada(102).

16. Junta universal de velocidade constante, caracterizada pelofato de compreender:- uma parte de junta externa (23) com uma face de guia interna(26) em que são formados sulcos de esfera externos (27);- uma parte de junta interna (24) com uma face de guiaconvexa externa (31) em que são formados sulcos de esfera internosestendendo-se longitudinalmente (32);- esferas de transmissão de torque (25) que são guiadas emsulcos de esferas, cada um formado de um sulco de esfera externo (27) e umsulco de esfera interno (32);- uma gaiola de esfera (2) como definida em qualquer uma dasreivindicações 1 a 15, cuja gaiola de esfera (2) é disposta entre a parte dejunta externa (23) e a parte de junta interna (24), em que as esferas detransmissão de torque (25) são recebidas nas janelas (3) da gaiola de esfera(2).