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A RTIGOS
Spider Nut: solução inovadora para fixação
segura, econômica e fácil
Dr. Ing. Mauro M. de Souza
Juliano Savoy
Marcelo A. do C. Silva
como: cupilhas, anéis e capas de travamento, porém, as
porcas travantes também podem ser representadas pela
fixação através da deformação de uma determinada
região da rosca da porca ou de um colar, simulando
uma cupilha, após a montagem. Este procedimento,
muitas vezes, envolve diversos componentes para a
montagem, restringe a sua reutilização, aumenta custos,
e possibilita falhas na linha de montagem e durante a
manutenção futura.
A solução inovadora da Neumayer Tekfor Automotive
Brasil, chamada de Spider Nut, apresenta, em seu
desenvolvimento, um sistema eficiente, de fácil
montagem em linha e em manutenções futuras,
sem comprometer a eficácia e a funcionalidade dos
componentes da junta aparafusada. Esta solução
combina características de funcionalidade tanto de
porcas travantes como de auto-travantes.
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Elevadas cargas axiais aplicadas sobre determinados
componentes de montagem móveis podem restringir
seus movimentos e, em algumas aplicações, podem
levar até o travamento total do sistema. A montagem
destes componentes é caracterizada, geralmente, como
de segurança e de elevada solicitação mecânica. Para
estas aplicações são utilizadas, hoje em dia, porcas autotravantes ou porcas travantes.
As porcas auto-travantes impõem um torque prevalente
à junta, o qual evita o afrouxamento e mantém a
montagem segura. O torque prevalente pode ser
obtido por diferentes formas, como por exemplo, por
deformação de alguns filetes da rosca, por diferença
entre o passo de rosca da porca e do parafuso, porca
com inserto metálico ou de poliamida.
Já as porcas travantes, exigem um componente externo
para garantia da função de fixação da montagem, tais
Paulo Cesar Sigoli
20•Revista do Parafuso - Fevereiro / Março 2011
Figura 1 - Exemplo de elementos para fixação de um cubo de roda traseiro
Para demonstrar o seu funcionamento, apresentaremos
a Spider Nut em uma aplicação para fixação de cubos
de roda traseiro sobre rolamentos cônicos.
A montagem de rolamentos de rolos cônicos em cubos
de roda, normalmente requer ajuste na pré-carga axial
para evitar o bloqueio do rolamento e o conseqüente
bloqueio da roda.
A figura 1 apresenta um exemplo de um conjunto de
componentes usado em uma montagem possível de um
cubo de roda. Nesta figura pode ser visto o rolamento
de rolos cônicos, o disco de pressão, a porca, a capa
dodecagonal e a cupilha de segurança que evita a soltura
do conjunto.
21•Revista do Parafuso - Fevereiro / Março 2011
Figura 2 - Exemplo de instalação de um cubo de roda traseiro
A instalação de um cubo de roda segue os passos que estão
descritos na figura 2. Primeiramente, o rolamento cônico
é instalado (A) e então o disco de pressão é encaixado no
eixo (B). A porca é instalada (C) e fixada até o correto
ajuste axial do rolamento. Obtêm-se, com isto, o giro
livre da roda sem folga axial (D). A capa é inserida
sobre a porca de forma que seja possível posicionar
a cupilha de segurança em um dos furos do eixo (E).
A cupilha é dobrada nas extremidades para garantir a
segurança do conjunto (F).
Neste procedimento, requer-se muito tempo para
instalação dos quatro componentes e também
para a manutenção, gerando custos de produção,
logística e de estoques.
Para facilitar esta montagem, foi desenvolvido
pela empresa um novo conceito de porca a qual
é capaz de manter a segurança do sistema de
travamento com maior precisão e eficiência.
A Spider Nut é constituída de um corpo roscado,
uma mola em forma de aranha e uma arruela
de travamento. Sua utilização é adequada para
aplicações em ponta de eixo de roda, aplicações
para fixação de rolamentos cônicos ou em
qualquer outra aplicação de segurança.
Figura 3 - Porca montada
A guia retangular da arruela na figura 4
se encaixa no rasgo de chaveta do eixo
o qual evita a rotação entre a arruela e
o eixo.
Figura 4 - Posicionamento da arruela no eixo
22•Revista do Parafuso - Fevereiro / Março 2011
entre o corpo roscado e a arruela e, consequentemente,
restringindo o movimento da porca com eixo. Dependendo
do projeto, são possíveis até 102 posições para o encaixe
de um dos braços da mola nos rasgos da arruela, ou seja,
uma posição de acoplamento a cada 3,53º. Uma porca
com rosca de passo 1mm, por exemplo, possuirá precisão
de ajuste axial de 0,01mm.
Figura 5 - Movimento do braço da mola
CONCEITO DE OPERAÇÃO
Com a introdução de uma chave soquete os braços da
mola aranha se fecham liberando o movimento rotativo
entre a porca e a arruela, e consequentemente permitindo
o rosqueamento ou desrosqueamento da porca no eixo,
como mostrado na figura 5. Quando a chave de soquete
é removida, os braços da mola retornam à sua posição
original e um dos braços se acopla em um dos rasgos
da arruela bloqueando assim o movimento de rotação
NOVO CONCEITO DE MONTAGEM DO CUBO
DE RODA TRASEIRO
O novo processo inovador de fixação do cubo de roda
é feito de acordo com os passos mostrados na figura 6.
Primeiramente, o rolamento cônico é instalado (A). O
guia retangular da arruela é posicionado com a chaveta
do eixo (B). A porca é encaixada no eixo (C), e uma chave
soquete é introduzida no sextavado da porca para liberar
o giro da mesma (D). A porca é apertada até que o correto
ajuste axial do rolamento seja alcançado, objetivando-se,
com isto, o giro livre da roda sem folga axial (E). Após
a remoção da chave soquete, a porca permanece fixa
no eixo (F), ou seja, o bloqueio ocorre imediatamente
quando um braço da mola acopla em um dos rasgos
da arruela. (G ).
23•Revista do Parafuso - Fevereiro / Março 2011
Apesar da montagem de cubos
de roda com rolamentos de
rolos cônicos ser complexa,
devido à restrição das forças
axiais atuando em todo o
sistema, esta solução atende
aos requisitos considerados
essenciais para um produto
superior e competitivo, como
garantia de elevada segurança,
redução de custos do sistema
e otimização do tempo e
recursos de montagem.
Figura 6 - Novo conceito de montagem do cubo de roda traseiro
VANTAGENS DA SPIDER NUT EM COMPARAÇÃO COM OUTRAS SOLUÇÕES
Estoque e logística
Posição em estoque de apenas uma única peça, ao em vez de vários componentes
Montagem
Rápida e fácil. Cerca de 60% mais rápida do que os atuais sistemas de montagem de
cubos de rodas com rolamento de rolos cônicos.
Com ou sem carga axial.
Precisão - 0,01 mm de posicionamento axial da porca no parafuso.
Segurança
Solução segura contra perda de torque.
Linha de montagem
Manutenção
Aplicação
Custo
Fácil manuseio para manutenções futuras dos componentes da roda.
Sem limitação de reuso para a porca.
Redução de custos de aproximadamente 10% em comparação ao sistema de fixação atual.
Muitas soluções de sistemas de fixação têm sido desenvolvidas
nos últimos anos a fim de garantir a segurança e eficiência de
uma junta parafusada. Na maioria das vezes, essas se tornam
muito caras e inviáveis para os clientes.
As principais premissas para novas soluções em fixadores
são, a segurança, o baixo custo e a facilidade de aplicação e
manutenção, porém, um novo produto com a exclusão de um
destes três requisitos ficará incompleta.
A solução apresentada neste artigo, resulta de muitos anos de
trabalho em sistema de fixação, a fim de reduzir os custos das
linhas de montagem, e de ajudar os engenheiros a solucionar
problemas freqüentes de juntas aparafusadas.
A Spider Nut pode sempre ser pensada quando nos deparamos
com sistemas complexos, onde muitos componentes são
envolvidos, e que requerem elevado grau de segurança funcional,
baixos custos de montagem ou manutenções futuras do sistema
e com precisão de posicionamento axial no eixo roscado.
24•Revista do Parafuso - Fevereiro / Março 2011
*Dr.-Ing. Mauro Moraes de Souza
Chief Engineer R&D Brazil
[email protected]
*Juliano Savoy
R&D Engineering Manager
[email protected]
*Paulo Cesar Sigoli
R&D Product Engineer - Fastener
[email protected]
*Marcelo Adriano do Carmo Silva
R&D Product Engineer - Driveline
[email protected]