BR102014006144A2

BR102014006144A2 - atuador pneumático com câmara de serviço duplo

Info

Publication number: BR102014006144A2
Application number: BR102014006144A
Authority: BR
Inventors: Kok Ho; Richard Conaway
Original assignee: Tse Brakes Inc
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2014-03-14
Publication date: 2015-10-06
Also published as: DE102014204871A1; GB201404681D0; CA2846895A1; GB2514461A; US20140260949A1

Abstract

atuador pneumático com câmara de serviço duplo. a presente invenção refere-se a um atuador pneumático que tem um conjunto de primeira câmara de serviço que tem um primeiro alojamento que define uma primeira câmara e um segundo conjunto de câmara de serviço que tem um segundo alojamento que define uma segunda câmral. um primeiro diafragma divide a primeira câmara em uma primeira lateral de ar pressurizado e uma primeira lateral de mola enquano um segundo diafragma divide a seguenda câmara em uma segunda lateral de ar pressurizado e uma segunda lateral de mola. uma haste de atuador se estende para fora do segundo alojamento. uma haste de atuador de conexão é conectada à haste do atuador e ao primeiro diafragma. as portas de entrada de ar pressurizado estão em comunicação com a primeira e segunda laterais de ar pressurizado da primeira e segunda câmaras, respectivamentol o primeiro e segundo diafragmas cooperam para estender, adicionalmente, a extremidade distal da haste do atuador no sentido posto em relação ao segundo alojamento para uma posição estendida quando o ar pressurizado é intruduzido nas primeira e segunda laterais de ar pressurizado da primeira e da segunda câmaras

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "ATUA-DOR PNEUMÁTICO COM CÂMARA DE SERVIÇO DUPLO". ANTECEDENTES

[0001] Este pedido reivindica a prioridade para o pedido de patente provisório n° 61/791.107, depositado em 15 de março de 2013, atualmente pendente, cujo conteúdo se encontra incorporado no presente documento a título de referência.

CAMPO DA INVENÇÃO

[0002] A presente invenção refere-se, em geral, a atuadores pneumáticos para uso em equipamento e, mais especificamente, a um atuador pneumático com câmara de serviço dupla para uso em um equipamento pesado.

ANTECEDENTES

[0003] Os atuadores pneumáticos convertem pressão de ar em força linear para alcançar a atuação. Estes podem ser utilizados em várias indústrias, incluindo, porém, sem limitação, a indústria de veículos pesados. Um tipo de atuador pneumático é uma câmara pneumática de freio, assim como a ilustrada na patente n- U.S. 5.829.339 de Smith. Estes atuadores pneumáticos são comumente usados para uma variedade de aplicações na indústria de veículos pesados, assim como atuação de freio de veículos, atuação de eixo de sustentação e atuação de comporta elevadiça.

[0004] Geralmente, a força de atuação de um atuador pneumático depende de duas variáveis, a saber, a pressão usada e a área efetiva sobre a qual a pressão atua. Para uma dada pressão, quanto maior a área, maior a força gerada. Como na prática essas câmaras têm um formato pouco cilíndrico e a pressão disponível é fixa, a força disponível é, essencialmente, determinada pelo diâmetro da câmara.

[0005] Um problema frequentemente encontrado em aplicações de veículos é que a força de atuação desejada é limitada pelo espaço disponível. Ou seja, apenas uma câmara com uma dimensão determinada cabe no espaço dado, mas a força de atuação desejada é maior do que pode ser proporcionado pela câmara e que possa ser adequada. O uso de atuadores pneumáticos para alimentar os dispositivos de suspensão de eixo apresenta um exemplo de uma aplicação onde o espaço limitado é disponível para atuadores pneumáticos. Mais especificamente, é uma prática comum suspender um eixo de um veículo pesado, assim como um caminhão de lixo, caminhão de carga, beto-neira, caminhão de descarga ou um semirreboque, quando uma carga pesada não está sendo carregada pelo veículo. Essa prática melhora a capacidade de manobra do veículo sem carga e evita desgaste e rompimento do eixo, rodas e pneus, e melhora a economia de combustível.

[0006] Portanto, existe a necessidade de um atuador pneumático e um método que aborde os problemas acima.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0007] A Fig. 1 é uma vista em corte transversal de uma modalidade do atuador pneumático da presente invenção com a haste do atuador na posição retraída.

[0008] A Fig. 2 é uma vista em corte transversal do atuador pneumático da Fig. 1 com a haste do atuador em posição estendida.

[0009] A Fig. 3 é uma vista em perspectiva frontal do atuador pneumático da Fig. 2.

[0010] A Fig. 4 é uma vista em perspectiva traseira do atuador pneumático das Figs. 2 e 3 [0011] A Fig. 5 é uma vista lateral em elevação de um dispositivo de elevação de eixo no qual o atuador pneumático das Figs. 1 a 4 pode ser usado.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES

[0012] Uma modalidade do atuador pneumático da presente in- venção é indicada, de forma geral, no item 10 nas Figs. 1 a 4. O atua-dor inclui um primeiro conjunto de câmara de serviço, indicado, de forma geral, no item 12, e um segundo conjunto de câmara de serviço, indicado, de forma geral, no item 14, que são conectados, conforme será explicado em maiores detalhes abaixo.

[0013] O primeiro conjunto de câmara de serviço 12 inclui um primeiro alojamento que tem um envoltório externo 16 e um envoltório interno 18, enquanto o segundo conjunto de câmara de serviço 14, de modo similar, inclui um segundo alojamento que tem um envoltório externo 22 e um envoltório interno 24. Os envoltórios externo e interno do primeiro conjunto de câmara de serviço são circunferencíalmente unidos de modo a definirem uma primeira câmara 25. Um primeiro diafragma 26 é posicionado dentro da primeira câmara e apresenta uma parte de borda circunferencial 28 que é recebida dentro do espaço anular definido entre a saliência circunferencial 32 do envoltório interno 18 e a parte do canal circunferencial 34 do envoltório externo 16. Os envoltórios externo e interno do conjunto da segunda câmara de serviço 14, de forma similar, define uma segunda câmara 35 dentro da qual um segundo diafragma 36 é posicionado e preso de uma maneira similar. Os primeiro e segundo diafragmas 26 e 36 são, preferencialmente, feitos de borracha de alta resistência, ou qualquer outro material elástico conhecido na técnica para construir diafragmas de câmara de serviço ou de atuador.

[0014] Uma haste de atuador 42 é posicionada dentro da segunda câmara 35 e tem uma parte de extremidade distai que sai de uma abertura formada na chapa de extremidade 44 da segunda câmara de serviço 14. Uma segunda chapa de diafragma em formato de disco 46 é presa à extremidade proximal da haste do atuador. A chapa de diafragma 46 pode formar uma peça única com a haste do atuador 42, ou as duas partes podem ser formadas separadamente e, posteriormente, unidas durante a montagem do dispositivo. Uma parte central do segundo diafragma 36 é presa a segunda chapa de diafragma 46, preferivelmente com adesivo ou similares.

[0015] Uma haste de atuador de conexão 52 é posicionada dentro da primeira câmara 25 e tem uma extremidade distai que passa por uma abertura formada em uma parte central do envoltório externo 22 do segundo conjunto de câmara de serviço. Uma chapa de batente em formato de disco 54 é presa à extremidade distai da haste de atuador de conexão 52 por uma prendedor 56, sendo que a chapa de batente 54 é posicionada na segunda câmara 35 Uma primeira chapa de diafragma em formato de disco 60 é presa à extremidade proximal da haste do atuador de conexão 52 por meio de um prendedor 62. Uma parte central do primeiro diafragma 26 é presa à primeira chapa de diafragma 60, preferivelmente com adesivo ou similares.

[0016] A Fig. 1 ilustra o atuador pneumático 10 na condição des-pressurizada com a haste do atuador em uma posição retraída. Uma primeira mola em espiral de compressão 64 é posicionada dentro da primeira câmara e engata a primeira chapa de diafragma 60 e impele a mesma para a posição mostrada na Fig. 1. A extremidade oposta da mola em espiral tem um espaçador 66 que limita a compressão da mola em espiral quando o dispositivo está pressurizado. Uma segunda mola em espiral de compressão 68 é posicionada de maneira similar dentro da segunda câmara e impele a segunda chapa de diafragma 46 para a posição ilustrada na Fig. 1.

[0017] O atuador, preferivelmente, possui parafusos de montagem 72a e 72b e a extremidade distai da haste do atuador 42 é preferivelmente dotada de fios 74 de modo que o atuador possa ser montado em um dispositivo ou mecanismo de uso, um exemplo do qual é fornecido abaixo.

[0018] O primeiro diafragma 26 divide a primeira câmara 25 em um primeiro lado de ar pressurizado 75 e um primeiro lado de mola 76. O segundo diafragma 36 divide, de maneira similar, a segunda câmara 35 em um segundo lado de ar pressurizado 77 e um segundo lado de mola 78. Conforme ilustrado nas Figs. 1 a 4, o primeiro conjunto de câmara de serviço 12 é dotado de uma primeira porta de entrada de ar 80, que se comunica com o primeiro lado de ar pressurizado 75 da primeira câmara 25. O segundo conjunto de câmara de serviço tem uma segunda porta de entrada de ar 82 que se comunica com o segundo lado de ar pressurizado 77 da segunda câmara de serviço 35. Conforme ilustrado nas Figs. 3 e 4, o primeiro conjunto de câmara de serviço também tem uma porta de escape de ar 84 que se comunica com o primeiro lado de mola 76 da primeira câmara. Aberturas de escape de ar, ilustradas no item 86 nas Figs. 1 a 4, se comunicam com o segundo lado de mola 78 da segunda câmara.

[0019] A haste de atuador 42 e a haste de atuador de conexão 52 podem ser, opcionalmente, construídas como um único componente.

[0020] Como um resultado da construção acima, a haste de atuador 42 é conectada a ambos os diafragmas (26, 36) e se estende para fora de um lado do segundo conjunto de câmara de serviço. Para estender adicionalmente a haste do atuador 42 para fora da câmara até a posição estendida ilustrada na Fig. 2, o ar pressurizado é introduzido nas laterais de ar pressurizado 75 e 77 tanto da primeira quanto da segunda câmaras através das portas de entrada de ar 80 e 82 de modo que o primeiro e o segundo diafragmas cooperem para se moverem para as posições ilustradas nas Figs. 2 contra a força da primeira e segunda molas em espiral 64 e 68. Enquanto ocorre isso, o ar sai da primeira e segunda câmaras laterais de mola 76 e 78 através da porta de escape 84 e das aberturas de escape 86, respectivamente. Como um resultado, a haste do atuador 42 é estendida para a posição estendida ilustrada na Fig. 2. Para retrair a haste do atuador 42, a pres- são de ar é aliviada de modo que o ar sai da primeira e segunda câmaras de ar pressurizado através das portas 80 e 82, respectivamente, e os fios em cada câmara forçam a haste do atuador de volta para sua posição retraída original ilustrada na Fig. 1.

[0021] Conforme observado anteriormente, a solução para aumentar a força de atuação de um atuador pneumático encontra-se no aumento da pressão disponível ou aumento da área efetiva (o tamanho) da câmara. A modalidade acima da invenção realiza a segunda abordagem, anulando a necessidade da primeira. Ou seja, o atuador pneumático da invenção aumenta a área efetiva sem aumentar o diâmetro mediante a adição de outra câmara de serviço em série com a primeira. A abordagem permite essencialmente o dobro da força para um determinado diâmetro. A modalidade acima faz isso em troco de espaço extra. Em muitas aplicações, no entanto, restrições de comprimento não são significativas, enquanto as restrições de diâmetro são consideráveis.

[0022] Um exemplo de um conjunto de elevação de eixo, dentro do qual o atuador pneumático da invenção pode ser usado é fornecido na Fig. 5 da patente nMJ.S 7.854.436 de Hock et al., cujo conteúdo está aqui incorporado a título de referência. Com referência à Fig. 5, um elemento de suporte 102 é indiretamente sustentado no elemento de armação 116 do veículo através de um membro de alavanca 130. Isso resulta essencialmente na configuração de uma alavanca articulada. O membro de alavanca 130 tem uma conexão articulada ou pivotável ou giratória com o elemento de suporte 102 através de uma primeira região de rolamento de membro de alavanca 132. A primeira região de rolamento de membro de alavanca 132 é montada no elemento de suporte 102 de maneira que o primeiro seja vantajosa mente separado a uma distância da região de rolamento de elemento de suporte 108 e da região do elemento de suporte 102 em que o elemento de elevação 104, que pode ser o atuador pneumático 10 das Figs.. 1 a 4, com a haste do atuador 42 fixada ao elemento de alavanca 106, está montado. Além disso, o membro de alavanca 130 está montado no elemento de armação 116 do veículo de uma maneira articulada ou pivotável ou giratória através de uma segunda região de rolamento de membro de alavanca 134. Quando o elemento de elevação 104 (10 das Figs. 1 a 4) é atuado da maneira descrita acima, e o elemento de suporte 102 e o elemento de alavanca 106 são movidos de maneira correspondente, ou girados pelo membro de alavanca 30, isso resulta em um efeito servo melhorado, aumentando dessa maneira a eficácia do dispositivo de elevação de eixo. O atuador pneumático da invenção pode ser utilizado com conjuntos, dispositivos e mecanismos de elevação de eixo alternativos, e o conjunto de elevação de eixo da Fig. 5 é apresentado apenas como um exemplo.

[0023] Embora as modalidades preferenciais da invenção tenham sido mostradas e descritas, ficará evidente para aqueles elementos versados na técnica que alterações e modificações podem ser feitas sem que se afaste do espírito da invenção, cujo escopo é definido pelas reivindicações anexadas.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Atuador pneumático que compreende: a) um primeiro conjunto de câmara de serviço que tem um primeiro alojamento que define uma primeira câmara; b) um segundo conjunto de câmara de serviço que tem um segundo alojamento que define uma segunda câmara; c) um primeiro diafragma que divide a primeira câmara em uma primeira lateral de ar pressurizado e uma primeira lateral de mola; d) um segundo diafragma que divide a segunda câmara em uma segunda lateral de ar pressurizado e uma segunda lateral de mola; e) uma haste de atuador que tem uma extremidade proxi-mal fixada ao segundo diafragma, e uma extremidade distai que se estende do segundo alojamento em uma posição retraída; f) uma haste de atuador de conexão que tem uma extremidade distai conectada à extremidade proximal da haste atuador, e uma extremidade proximal conectada ao primeiro diafragma; g) primeira e segunda portas de entrada de ar pressurizado em comunicação com a primeira e segunda laterais de ar pressurizado da primeira e segunda câmaras, respectivamente; e h) os ditos primeiro e segundo diafragmas cooperam para estender, adicionalmente, a extremidade distai da haste do atuador na direção contrária em relação ao segundo alojamento para uma posição estendida quando ar pressurizado é introduzido na primeira e segunda laterais de ar pressurizado da primeira e da segunda câmaras.

2. Atuador pneumático, de acordo com a reivindicação 1, em que a haste do atuador e a haste de atuador de conexão são construídas como um componente único.

3. Atuador pneumático, de acordo com a reivindicação 1, que compreende, adicionalmente: i) uma primeira mola de compressão posicionada na primeira lateral de mola da primeira câmara e que engata o primeiro diafragma; j) uma segunda mola de compressão posicionada na segunda lateral de mola da segunda câmara e que engata o segundo diafragma; e k) a dita primeira e a segunda molas de compressão impelem o primeiro e o segundo diafragmas em uma direção por meio do que a haste do atuador é movida para uma posição retraída.

4. Atuador pneumático, de acordo com a reivindicação 3, em que a primeira e segunda molas de compressão são molas em espiral.

5. Atuador pneumático, de acordo com a reivindicação 1, que compreende, adicionalmente, portas de escape formadas no primeiro e no segundo alojamentos, sendo que as ditas portas de escape estão em comunicação com a primeira e a segunda laterais de mola da primeira e da segunda câmaras.

6. Atuador pneumático, de acordo com a reivindicação 1, que compreende, adicionalmente, parafusos de montagem fixados ao primeiro ou segundo alojamentos.

7. Atuador pneumático, de acordo com a reivindicação 1, em que a haste de atuador e a haste de atuador de conexão são componentes individuais que são unidos.

8. Atuador pneumático, de acordo com a reivindicação 1, que compreende, adicionalmente, uma chapa de batente conectada à extremidade distai da haste do atuador de conexão.

9. Atuador pneumático, de acordo com a reivindicação 1, que compreende, adicionalmente, uma segunda chapa de diafragma fixada à parte da extremidade proximal da haste do atuador.

10. Atuador pneumático, de acordo com a reivindicação 1, que compreende, adicionalmente, uma primeira chapa de diafragma fixada à parte da extremidade proximal da haste de atuador de conexão.

11. Mecanismo de elevação de eixo para um veículo que tem uma armação e um eixo que compreende: a) um atuador pneumático adaptado para ser montado na armação do veículo; b) sendo que o dito atuador pneumático inclui: i. um primeiro conjunto de câmara de serviço que tem um primeiro alojamento que define uma primeira câmara; ii. um segundo conjunto de câmara de serviço que tem um segundo alojamento que define uma segunda câmara; iii. um primeiro diafragma que divide a primeira câmara em uma primeira lateral de ar pressurizado e uma primeira lateral de mola; iv. um segundo diafragma que divide a segunda câmara em uma segunda lateral de ar pressurizado e uma segunda lateral de mola; v. uma haste de atuador que tem uma extremidade proximal fixada ao segundo diafragma, e uma extremidade distai que se estende para fora do segundo alojamento em uma posição retraída, sendo que a dita haste de atuador é adaptada para ser fixada ao eixo do veículo; vi. uma haste de atuador de conexão que tem uma extremidade distai conectada à extremidade proximal da haste do atuador, e uma extremidade proximal conectada ao primeiro diafragma; vii. a primeira e segunda portas de entrada de ar pressurizado em comunicação com a primeira e segunda laterais de ar pressurizado da primeira e segunda câmaras, respectivamente; viii. sendo que os ditos primeiro e segundo diafragmas cooperam para estender adicionalmente a extremidade distai da haste do atuador no sentido oposto em relação ao segundo alojamento para uma posição estendida quando o ar pressurizado é introduzido na primeira e segunda laterais de ar pressurizado da primeira e segunda câmaras.

12. Mecanismo de elevação de eixo, de acordo com a reivindicação 11, em que a haste do atuador e a haste de atuador de conexão são construídas como um único componente.

13. Mecanismo de elevação de eixo, de acordo com a reivindicação 11, que compreende, adicionalmente: ix. uma primeira mola de compressão posicionada na primeira lateral de mola da primeira câmara e que engata o primeiro diafragma; x. uma segunda mola de compressão posicionada na segunda lateral de mola da segunda câmara e que engata o segundo diafragma; e xi. sendo que a dita primeira e a segunda molas de compressão impelem o primeiro e o segundo diafragmas em uma direção por meio do que a haste de atuador é movida para uma posição retraída.

14. Mecanismo de elevação de eixo, de acordo com a reivindicação 13, em que a primeira e segunda molas de compressão são molas em espiral.

15. Mecanismo de elevação de eixo, de acordo com a reivindicação 11, que compreende, adicionalmente, portas de escape formadas no primeiro e segundo alojamentos, sendo que as ditas portas de escape estão em comunicação com a primeira e segunda laterais de mola da primeira e segunda câmaras.

16. Mecanismo de elevação de eixo, de acordo com a reivindicação 11, que compreende, adicionalmente, parafusos de montagem fixados ao primeiro ou segundo alojamento.

17. Mecanismo de elevação de eixo, de acordo com a reivindicação 11, em que a haste do atuador e a haste de atuador de conexão são componentes individuais que são unidos.

18. Mecanismo de elevação de eixo, de acordo com a reivindicação 11, que compreende, adicionalmente, uma chapa de batente conectada à extremidade distai da haste de atuador de conexão.

19. Mecanismo de elevação de eixo, de acordo com a reivindicação 11, que compreende, adicionalmente, uma segunda chapa de diafragma fixada à parte da extremidade proximal da haste do atuador.

20. Mecanismo de elevação de eixo, de acordo com a reivindicação 11, que compreende, adicionalmente, uma primeira chapa de diafragma fixada à parte da extremidade proximal da haste de atuador de conexão.