BRPI1004185A2

BRPI1004185A2 - soquete para juntas esféricas e semelhantes

Info

Publication number: BRPI1004185A2
Application number: BRPI1004185-0A
Authority: BR
Inventors: Fulvio Orsolini
Original assignee: Fulvio Orsolini
Priority date: 2009-07-14
Filing date: 2010-07-12
Publication date: 2012-04-10
Also published as: EP2278178B1; US20110013974A1; ATE536484T1; EP2278178A1; EP2275696A1; US20110013975A1; EP2275696B1; US20120189377A1; MX2010007692A

Abstract

SOQUETE PARA JUNTAS ESFéRICAS E SEMELHANTES. Por tratar a invenção de um soquete (1) para uma junta esférica (11) possibilitando a transferência de movimentos de um membro de acionamento (3) tendo uma direção principal de extensão (3a) e uma extremidade esférica (3b), a pelo menos um componente acionado (4) rigidamente conectado à junta esférica (11); e no qual o mencionado soquete (1) compreende um corpo de alojamento (2) tendo uma abertura (2c) e incluindo uma cavidade substancialmente esférica (2a) adequada para acomodar a mencionada extremidade esférica (3b), e um elemento elástico (9) conectado com o corpo de alojamento (2) no lado oposto em relação à abertura (2c) e sendo capaz de pressionar o corpo de alojamento (2) na direção do membro de acionamento (3).

Description

"SOQUETE PARA JUNTAS ESFÉRICAS E SEMELHANTES"

Campo Técnico

A presente invenção se refere a um soquete para juntas esféricas e semelhantes, a junta esférica adaptada para possibilitar a transferência de movimentos de um membro de acionamento, tendo uma direção principal de extensão e uma extremidade esférica, a pelo menos um membro acionado rigidamente conectado na junta esférica, o soquete compreendendo um corpo de alojamento com uma abertura e incluindo uma cavidade substancialmente esférica adaptada para alojar a extremidade esférica.

Estado da Técnica

É de conhecimento comum que as juntas esféricas são adequadas para possibilitar a transferência de movimentos de um membro de acionamento a um ou mais membros acionados, também permitindo movimentos de rotação de acordo com os diferentes eixos de rotação localizados entre os mencionados componentes.

No campo mecânico, as juntas esféricas são utilizadas em função to tipo específico de conexão que elas são capazes de realizar.

De fato, as juntas esféricas possibilitam a formação de ligações de correntes cinemáticas existentes no setor veicular e no setor de transmissões relacionadas ou membros de acionamento, por exemplo, aqueles que selecionam as velocidades de uma engrenagem de mudança.

O membro de acionamento pode ser uma haste tendo uma extremidade conectada à alavanca de mudança de velocidade, enquanto que a outra extremidade apresenta um formato esférico que engata em um soquete localizado no interior da junta esférica.

Geralmente a junta esférica consiste de uma estrutura externa à qual os elementos de acionamento são rigidamente fixados, e no interior da qual um primeiro elemento de material elastomérico encontra-se localizado, o qual é adaptado para absorver uma primeira parte das vibrações e que, por sua vez, contém uma carcaça metálica no interior da qual um soquete encontra-se acomodado. Finalmente, a carcaça metálica apresenta uma cavidade substancialmente cilíndrica para permitir a acomodação do soquete.

A mencionada carcaça compreende uma porção central definindo um assento de soquete, e uma cavidade de entrada para o membro móvel que é engatado no interior do soquete localizado na carcaça.

A cavidade de entrada apresenta um formato de cone truncado, cuja seção maior encontra-se orientada na direção do soquete. Especificamente, a seção final da cavidade de entrada é menor que a do soquete, com o propósito de evitar que o membro de acionamento desengate do próprio soquete.

O soquete consiste geralmente de um material elastomérico e apresenta internamente uma parte central esférica e oca, na qual a extremidade esférica do membro de acionamento é acomodada, e uma boca geralmente cilíndrica posicionada na entrada formada na carcaça.

Finalmente, o soquete, no lado oposto da cavidade de entrada, apresenta uma superfície plana na qual um elemento elástico encontra- se posicionado e que por esta razão é envolto entre o soquete e a tampa. O mencionado elemento elástico é geralmente fabricado de metal em algumas modalidades preferidas de execução mostradas nas patentes EP1798431 e US20070245848 e, especificamente, na patente EP17984431 este elemento consiste de uma mola helicoidal.

O elemento elástico, cjuando a haste de acionamento é posicionada no soquete, é comprimido de tal forma que o soquete seja submetido a uma força ajustada para empurrá-lo na direção da cavidade de entrada.

AarteconhecidaemencionadaacimaapresentaaIgumas desvantagens importantes.

A junta esférica descrita é tecnicamente complicada e de manufatura dispendiosa.

Adicionalmente, à medida que a arte progride, soquetes com melhores características físico-mecânicas se tornam necessários.

Particularmente, se tornam necessários soquetes adaptados para permitir o encaixe da haste de acionamento com forças cada vez menores, sem reduzir a força necessária para o desengate da própria haste. Adicionalmente, o uso freqüente da engrenagem de mudança reduz significativamente a vida útil das juntas esféricas fabricadas desta maneira.

Fundamentos da Invenção

Neste aspecto, a tarefa técnica que fundamenta a presente invenção, é a de conceber um soquete para juntas esféricas capaz de evitar substancialmente as desvantagens acima mencionadas.

Dentro do escopo desta tarefa técnica, um importante objetivo da invenção é o de providenciar um soquete que permita que juntas esféricas simples e menos dispendiosas possam ser fabricadas.

Outro objetivo da invenção é o de providenciar soquetes que sejam capazes de oferecer melhor desempenho e maior durabilidade.

Outro, mas não o último objetivo da presente invenção, é o de permitir uma inserção mais fácil do membro de acionamento na junta esférica.

A tarefa técnica mencionada e os objetivos especificados são obtidos por um soquete para uma junta esférica compreendendo um corpo de alojamento tendo uma abertura e incluindo: uma cavidade substancialmente esférica adaptada para acomodar a extremidade esférica, e um elemento elástico rigidamente engatado com o corpo de alojamento no lado oposto relativamente à mencionada abertura, adaptado para pressionar o mencionado corpo de alojamento na direção do mencionado membro de acionamento.

Breve Descrição dos Desenhos

Os recursos e vantagens da presente invenção serão esclarecidos a seguir através da descrição detalhada de algumas modalidades preferidas de execução da invenção, com referência aos desenhos anexos produzidos em escala, nos quais:

a Figura 1a mostra uma primeira modalidade preferida de execução, parcialmente em seção, do soquete de acordo com a invenção;

a Figura 1b representa a vista de uma seção de um dispositivo providenciado com o soquete da Figura 1a;

a Figura 1c representa uma primeira vista axonométrica do soquete ilustrado na Figura 1a;

a Figura 1d representa uma segunda vista axonométrica do soquete ilustrado na Figura 1a;

a Figura 2a mostra uma segunda modalidade preferida de execução, parcialmente em seção, do soquete de acordo com a presente invenção;

a Figura 2b representa a vista de uma seção de um dispositivo providenciado com o soquete da Figura 2a; a Figura 3a mostra uma terceira modalidade preferida de execução, parcialmente em seção, do soquete de acordo com a presente invenção;

a Figura 3b representa a vista de uma seção de um dispositivo providenciado com o soquete da Figura 3a;

a Figura 4 representa uma vista do dispositivo incluindo um soquete de acordo com a invenção.

Com referência aos desenhos acima mencionados, o soquete para juntas esféricas de acordo com a invenção é identificado de modo geral com o número 1.

Descrição Detalhada da Invenção

A junta esférica (11) providenciada com o soquete (1) permite a transferência de movimentos de um membro de acionamento (3) a pelo menos um componente acionado (4), e é adaptada para ser utilizada para a formação de ligações de correntes cinemáticas.

Especificamente, o membro de acionamento (3) é produzido a partir de uma haste tendo uma direção principal de extensão (3a) e uma extremidade esférica (3b), enquanto que o componente acionado (4) consiste de uma segunda haste rigidamente conectada à junta (11).

A junta esférica (11) compreende o soquete (1), uma carcaça (5) e uma estrutura substancialmente rígida (6) adaptada para envolver os elementos supracitados e para possibilitar que a junta esférica (11) seja rigidamente conectada ao componente acionado (4).

Finalmente, geralmente posicionado entre a estrutura (6) e a carcaça (5) se encontra um corpo deformável (7) de material elastomérico, adaptado para absorver as vibrações e pelo menos parte dos esforços aos quais a junta esférica é submetida. Por fim, este corpo deformável (7) permite uma pequena rotação do membro movimentador (3) em relação à junta esférica (11), em torno de um eixo diferente da direção (3a), sem causar tensões na junta (11).

A carcaça (5) apresenta um assento interno (5a), preferencialmente na forma de um corpo de rotação do eixo com o qual é substancialmente coincidente com a direção (3a). Este assento interno apresenta uma tampa (8) na extremidade do mesmo, uma porção central de formato cilíndrico, e uma segunda extremidade definindo uma boca de entrada (5b). Especificamente, a mencionada boca (5b) tem sua seção menor disposta na borda externa e se constitui, consequentemente, da primeira seção encontrada pelo membro de acionamento (3) quando é fixada à junta (11). Finalmente, uma porção cilíndrica pode ser providenciada, que estende a mencionada seção menor para proporcionar uma maior resistência à junta.

A porção cilíndrica da cavidade da carcaça (5) e pelo menos parte da boca de entrada (5b) definem o assento em cujo interior o soquete (1) encontra-se alojado.

O soquete (1) compreende um corpo de alojamento adaptado para acomodar a extremidade esférica (3b). O mencionado soquete (1) é fabricado de um material polimérico adequado com características físico- mecânicas apropriadas; especificamente, o material deve apresentar valores apropriados de rigidez e elasticidade e baixa fricção entre o próprio corpo de alojamento (2) e os elementos com os quais se encontra em contato. O mencionado corpo de alojamento (2) é preferencialmente fabricado de um material composto a partir de uma matriz polimérica obtida através da união de poliamidas, especificamente de poliamida 6,6, fibra de vidro, poli-siloxanos e poli- tetrafluoroetileno-

O mencionado corpo de alojamento (2) compreende uma abertura (2c), e define internamente uma cavidade esférica (2a) cujo centro se encontra substancialmente na direção de maior extensão (3a), ^apresenta um tamanho que mantém a extremidade esférica (2b) no interior da cavidade (2a), de tal forma que o membro movimentador (3) possa girar facilmente em todas as direções.

Particularmente, a cavidade esférica (2a) apresenta um diâmetro situado entre 5 mm e 20 mm, este diâmetro sendo preferencialmente de aproximadamente 10 mm ou, alternativamente, de aproximadamente 13 mm.

O soquete (1), e particularmente o corpo de alojamento (2), apresentam externamente uma geometria adaptada para possibilitar um acoplamento praticamente perfeito com assento interno (5a). Especificamente, ele apresenta externamente uma porção cilíndrica superior e uma porção externa inferior com formato de tronco de cone.

A mencionada geometria permite tanto a fácil inserção do soquete (1) na carcaça (5), como a inserção da extremidade (3b) do membro movimentador (3) no soquete (1).

Adicionalmente, em função da geometria específica do corpo de alojamento (2) e da carcaça (5), uma vez que o membro movimentador (3) foi inserido na junta esférica (11), a extremidade esférica (3b) é impedida de sair do corpo de alojamento (2).

De fato, se o mencionado membro (3) apresentar a tendência de ser separado da junta (11), uma força substancialmente coincidente com a direção (3a) deve ser exercida. Em função desta força, a extremidade esférica (3b) tende a sair arrastando consigo o soquete (1). Por esta razão, para desengatar o membro movimentador (3) do corpo de alojamento (2), uma força maior que a força presente entre o membro movimentador (3) e a junta esférica (11) durante o seu uso normal deve ser exercida.

Finalmente, o soquete (1) compreende um elemento elástico (9), posicionado entre a tampa (8) e o corpo de alojamento (2). O elemento elástico é engatado de uma maneira substancialmente rígida com o corpo de alojamento (2) e é colocado em contato pelo menos com a tampa (8).

O elemento elástico é então adaptado para pressionar o corpo de alojamento (2) na direção do membro de acionamento (3), isto é, na direção da boca (5b). O elemento elástico apresenta convenientemente um formato circular, e seu eixo é coincidente com a direção (3a). Adicionalmente, o elemento elástico é vantajosamente fabricado de um material polimérico.

Uma primeira modalidade preferida de execução do soquete (1) e especificamente do elemento elástico (9) é mostrada nas Figuras (1a-1d). Nesta modalidade preferida de execução o elemento elástico (9) é vantajosamente produzido de um material polimérico, preferencialmente de poli- siloxanos ou silicone, ou de outro material adaptado para assegurar uma apropriada elasticidade. Especificamente, seu formato consiste preferencialmente de duas porções (9a) e (9b) com formato de disco. As porções consistem de meios com um formato substancialmente assimétrico e com um orifício no centro. A primeira porção (9a) de seção menor é adjacente ao corpo de alojamento (2), e a outra de seção maior encontra-se em contato com a tampa (8). A espessura dos dois discos se encontra entre 0,5 mm e 3 mm. Uma seção preferida do elemento elástico (9) é ilustrada em escala na Figura (1a).

Nesta modalidade preferida de execução, o engate entre o corpo de alojamento (2) e o elemento elástico (9) é realizado por um pino cilíndrico (2b), conectado ao corpo de alojamento (2) e substancialmente coaxial com a direção (3a), e por um furo disposto no elemento (9) e adaptado para receber o mencionado pino (2b).

A força requerida para inserir o membro de acionamento (3) no mencionado soquete (1), como pode ser observado nas Figuras (1a-1d), é de aproximadamente 5 kg força, enquanto que a força para retirá-lo do mesmo é maior que 25 kg.

Uma segunda modalidade preferida de execução é mostrada nas Figuras (2a-2b).

Nesta modalidade preferida de execução o elemento elástico (9) é produzido de um material polimérico e apresenta construção de peça única com o corpo de alojamento (2). Neste caso, o elemento elástico (9) consiste de um único disco e a região de junção entre os dois elementos é adequadamente conectada com o propósito de oferecer uma resistência suficiente sem prejudicar em demasia a elasticidade do elemento (9): Por exemplo, neste caso o elemento elástico (9) apresenta uma borda com uma espessura situada entre 0,3 mm e 2 mm

Para o mencionado soquete (1), como ilustrado nas Figuras (2a-2b), a força requerida para inserir o membro de acionamento (3) no próprio soquete (1) é de aproximadamente 10 kg força, enquanto que a força para retirá-lo do mesmo é maior que 25 kg.

Uma terceira modalidade preferida de execução é mostrada nas Figuras (3a-3b).

Neste caso o elemento elástico (9) também é produzido de um material polimérico e apresenta construção de peça única com o corpo de alojamento (2). Também neste caso o elemento elástico (9) consiste de um único disco e a região de junção entre os dois elementos é adequadamente conectada com o propósito de oferecer uma resistência suficiente sem prejudicar em demasia a elasticidade do elemento (9). Por exemplo, neste caso o elemento elástico (9) apresenta uma borda com uma espessura situada entre 0,2 mm e 1 mm. Com o propósito de assegurar uma maior durabilidade ao soquete (1), um anel (10) é também providenciado, fabricado de um material elastomérico, particularmente de borracha, e que é interposto entre o corpo de alojamento (2) e o elemento elástico (9). Especificamente, o mencionado anel (10) consiste de um O-ring. Este anel (10) também permite a manufatura de um elemento elástico (9) de menor espessura quando comparado com o anteriormente descrito.

Para o mencionado soquete (1), como ilustrado nas Figuras (3a-3b), a força requerida para inserir o membro de acionamento (3) no próprio soquete (1) é de aproximadamente 7,5 kg força, enquanto que a força para retirá-lo do mesmo é maior que 25 kg.

A operação da junta esférica descrita acima com relação à sua estrutura é a seguinte.

Durante a montagem, os diferentes elementos podem ser montados um em relação ao outro de uma maneira simples e rápida. Particularmente, a operação de alojar o mencionado soquete (1) na mencionada carcaça (5) se torna possível em função da elasticidade do soquete (1), que é inicialmente comprimido elasticamente para possibilitar a passagem pela boca de entrada (5b), e subseqüentemente expandido ocupando o assento interno da carcaça (5).

Então, através da aplicação da uma força adequada, o membro movimentador (3) é inserido na junta esférica (11) e particularmente a extremidade (3b) no corpo de alojamento (2), sendo que a força aplicada tem uma direção praticamente coincidente com a direção (3a).

As mencionadas forças fazem com que o elemento elástico (9) seja submetido a uma deformação elástica. Esta deformação acontece em função do deslizamento do elemento (9) ao longo da parede do assento da carcaça (5) ou, alternativamente, em função da sua compressão contra a tampa (8).

Esta deformação elástica permite que o soquete (1) seja pressionado em uma direção praticamente paralela com a direção (3a) na boca de entrada (5b), com isto prevenindo que o membro movimentador (3) saia não intencionalmente do seu alojamento.

Adicionalmente, em função de suas características físico- mecânicas, o soquete (1) é capaz de absorver possíveis movimentos ao longo de um plano substancialmente perpendicular à direção (3a).

A presente invenção oferece vantagens importantes.

De fato, a junta esférica (11) descrita é caracterizada por uma construção mais simples e um custo mais reduzido de manufatura.

Adicionalmente, o elemento elástico (9) fixado ao corpo de alojamento (2) possibilita a manufatura de um dispositivo menos volumoso do que os dispositivos conhecidos.

A junta esférica (1), com o soquete (1), permite uma melhor distribuição de esforços e deformações. De fato, em função de sua geometria específica, o elemento elástico (9) é capaz de absorver possíveis deslocamentos do soquete (1) ao longo de um plano perpendicular à direção (3a), também permitindo que o corpo de alojamento (2) se ajuste com o centro da cavidade esférica (2a) coincidente com a mencionada direção (3a).

Uma vantagem adicional é obtida em função dos materiais utilizados para o soquete (1), que apresentam menor deterioração e consequentemente oferecem uma maior vida útil para a junta esférica (11).

De fato, estes materiais asseguram uma fricção mínima entre o soquete (1) e os elementos que com ele entram em contato, com o membro de acionamento (3) e a carcaça (5) e, consequentemente, menores esforços atuam na junta esférica (11).

Ainda outra vantagem adicional em função da utilização dos mencionados materiais é representada pelo fato de que nenhuma substância adequada para reduzir fricções, tal como graxa, necessita ser utilizada.

Além disso,os mencionados materiais asseguram alta rigidez e simultaneamente altos valores de elasticidade para o soquete (1).

Todos os detalhes da presente invenção podem ser substituídos por elementos equivalentes, e os materiais, formatos e tamanhos podem ser de qualquer natureza e magnitude.

Claims

1. SOQUETE PARA JUNTAS ESFÉRICAS E SEMELHANTES, caracterizado pelo fato de compreender um soquete (1) para uma junta esférica (11), a mencionada junta esférica (11) sendo adaptada para possibilitar a transferência de movimentos de um membro de acionamento (3) tendo uma direção principal de extensão (3a) e uma extremidade esférica (3b), a pelo menos um membro acionado (4) rigidamente conectado à mencionada junta esférica (11), o mencionado soquete (1) compreendendo um corpo de alojamento (2) tendo uma abertura (2c) e incluindo uma cavidade substancialmente esférica (2a) adaptada para acomodar a mencionada extremidade esférica (3b) e caracterizada pelo fato de compreender um elemento elástico (9) em construção de peça única com o mencionado corpo de alojamento (2) no lado oposto em relação à mencionada abertura (2c) e adaptada para pressionar o mencionado corpo de alojamento (2) na direção do mencionado membro de acionamento (3).

2. SOQUETE, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o mencionado corpo de alojamento (2) é produzido de um material composto a partir de uma matriz polimérica compreendendo POliamidavfibra de vidro, poli-siloxanosepoli-tetrafluoroetileno.

3. SOQUETE, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o mencionado elemento elástico (9) apresenta um formato circular e é coaxial com a mencionada direção (3a)^

4. SOQUETE, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de compreender um anel (10) produzido de material elastomérico, localizado entre o mencionado corpo de alojamento (2) e o elemento elástico (9) e adaptado para aumentar a resistência do mencionado elemento elástico (9).

5. SOQUETE, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o mencionado anel (10) consiste de um O-ring.

6. JUNTA ESFÉRICA caracterizada pelo fato de ser adaptada para permitir a transferência de movimentos de um membro de acionamento (3) tendo uma direção principal de extensão (3a) e uma extremidade esférica (3b), a pelo menos um componente acionado (4) rigidamente conectado à mencionada junta esférica (11) e compreendendo um soquete (1) como reivindicado na reivindicação 1.

7. JUNTA ESFÉRICA, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de compreender uma carcaça (5) adaptada para acomodar o mencionado soquete (1), uma estrutura substancialmente rígida (6) adaptada para envolver a mencionada carcaça (5) e rigidamente conectada ao mencionado componente acionado (4), um corpo deformável (7) fabricado de material elastomérico incluído entre a mencionada estrutura (6) e a carcaça (5) e adaptado para absorver as vibrações e pelo menos parte dos esforços aos quais a mencionada junta esférica (11) é submetida.

8. SOQUETE PARA JUNTA ESFÉRICA, caracterizado pelo fato de que a mencionada junta esférica (11) é adaptada para possibilitar a transferência de movimentos de um membro de acionamento (3) tendo uma direção principal de extensão (3a) e uma extremidade esférica (3b), a pelo menos um membro acionado (4) rigidamente conectado à mencionada junta esférica (11), o mencionado soquete (1) compreendendo um corpo de alojamento (2) tendo uma abertura (2c) e incluindo uma cavidade substancialmente esférica (2a) adaptada para acomodar a mencionada extremidade esférica (3b) e caracterizada pelo fato de compreender um elemento elástico (9) rigidamente conectado com o mencionado corpo de alojamento (2) no lado oposto em relação à mencionada abertura (2c) e tendo um formato de duas porções de discos (9a, 9b), a primeira porção de seção menor (9a) adjacente ao corpo de alojamento, e a segunda porção maior (9b) adaptada para pressionar o mencionado corpo de alojamento (2) na direção do mencionado membro de acionamento (3).

9. SOQUETE, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o elemento elástico (9) é fabricado de poli- siloxanos.

10. SOQUETE, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o mencionado corpo de alojamento (2) compreende um pino (2b) coaxial com a mencionada direção (3a) e posicionado no lado oposto em relação à mencionada abertura (2c), e no qual o mencionado elemento elástico (9) é providenciado com um orifício a ser engatado por fricção pelo mencionado pino (2b).

11. SOQUETE, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o mencionado corpo de alojamento (2) é produzido de um material composto a partir de uma matriz polimérica compreendendo poliamida, fibra de vidro, poli-siloxanos e poli-tetrafluoroetileno.

12. SOQUETE, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o mencionado elemento elástico (9) apresenta um formato circular e é coaxial com a mencionada direção (3a).

13. JUNTA ESFÉRICA caracterizada pelo fato de ser adaptada para permitir a transferência de movimentos de um membro de acionamento (3) tendo uma direção principal de extensão (3a) e uma extremidade esférica (3b), a pelo menos um componente acionado (4) rigidamente conectado à mencionada junta esférica (11) e compreendendo um soquete (1) como reivindicado na reivindicação 8.

14. JUNTA ESFÉRICA, de acordo com a reivindicação -13, caracterizada pelo fato de compreender uma carcaça (5) adaptada para acomodar o mencionado soquete (1), uma estrutura substancialmente rígida (6) adaptada para envolver a mencionada carcaça (5) e rigidamente conectada ao mencionado componente acionado (4), um corpo deformável (7) fabricado de material elastomérico incluído entre a mencionada estrutura (6) e a carcaça (5), adaptado para absorver as vibrações e pelo menos parte dos esforços aos quais a mencionada junta esférica (1-1 )-é-submetida.-