BR102020008272A2

BR102020008272A2 - Freio eletro-hidráulico a disco

Info

Publication number: BR102020008272A2
Application number: BR102020008272-8A
Authority: BR
Inventors: Fabiano Da Silva Roque
Original assignee: Vulkan Do Brasil Ltda
Priority date: 2020-04-24
Filing date: 2020-04-24
Publication date: 2021-11-09
Also published as: CN115720611A; WO2021212198A1

Abstract

freio eletro-hidráulico a disco. a presente invenção refere-se a um freio eletro-hidráulico a disco e, mais especificamente, a um sistema de recuperação automática de desgaste de pastilha cuja construção é baseada na interação entre os braços do freio (2,3), uma placa de conexão entre braços (14) e um dispositivo de regulagem e recuperação automática de desgaste de pastilha (7).

Description

FREIO ELETRO-HIDRÁULICO A DISCO

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção refere-se a um freio eletro-hidráulico a disco e, mais especificamente, a um sistema de recuperação automática de desgaste de pastilha.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[0002] Freios a disco são largamente utilizados em aplicações onde a frenagem por atrito é adequada. Nesse sentido, o freio a disco compreende basicamente pastilhas que comprimem contra a face do disco para geração do atrito. As pastilhas são montadas em sapatas - ligadas a pinças ou braços - que, por sua vez, são acionados por mola para fechamento e abertura do freio.

[0003] Nesse tipo de freio, duas alavancas ou braços de freio orientados verticalmente possuem respectivas primeiras extremidades articuladamente conectadas a uma base, e respectivas segundas extremidades conectadas por um mecanismo de abertura e fechamento. Assim, o mecanismo de abertura e fechamento "fecha” e "abre” os braços, fazendo com que as pastilhas entrem em contato ("fechamento”) ou se afastem ("abertura”) do disco.

[0004] Esse tipo de freio costuma ter um inconveniente associado ao desgaste da pastilha, que pode ocasionar uma folga entre a pastilha e o disco, que, se não compensada, pode levar a um funcionamento ineficiente do freio ou mesmo a uma falha operacional devido à perda de carga.

[0005] São conhecidas do estado da técnica diversas soluções de compensação ou recuperação do desgaste da pastilha, as quais geralmente envolvem o uso de pinos e pistões auxiliares, que atuam para diminuir a folga que se forma entre a pastilha e o disco.

[0006] No entanto, tais soluções conhecidas apresentam desvantagens. Por um lado, as soluções são de alta complexidade, exigindo a atuação dos pinos ou pistões. Por outro, as soluções são também ineficientes, na medida em que a compensação ocorre consideravelmente após o desgaste.

[0007] Assim, permanece no estado da técnica a necessidade de um sistema de recuperação eficiente e seguro para a compensação do desgaste da pastilha.

OBJETIVOS DA INVENÇAO

[0008] É um dos objetivos da presente invenção proporcionar um freio eletro-hidráulico a disco com um sistema de recuperação automática de desgaste de pastilha.

[0009] É outro dos objetivos da presente invenção proporcionar um freio eletro-hidráulico a disco com um sistema de recuperação automática de desgaste de pastilha que seja seguro durante o uso.

[0010] É ainda outro dos objetivos da presente invenção proporcionar um freio eletro-hidráulico a disco com um sistema de recuperação automática de desgaste de pastilha que seja eficiente e de simples construção.

[0011] É mais um dos objetivos da presente invenção proporcionar um freio eletro-hidráulico a disco com um sistema de recuperação automática de desgaste de pastilha que permita a compensação imediata do desgaste da pastilha.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[0012] A presente invenção atinge os objetivos acima por meio de um freio eletro-hidráulico a disco do tipo que compreende dois braços verticais pivotáveis, um braço superior articuladamente conectado a um dos braços verticais e a um sistema de acionamento formado por um atuador de liberação, um dispositivo de frenagem por mola e um dispositivo de regulagem e recuperação automática de desgaste de pastilha posicionado entre a parte superior do braço e uma articulação inferior do braço superior. O freio compreende uma placa de conexão entre braços possuindo um parafuso de posicionamento dos braços e uma bucha de ajuste de folga de abertura do freio, em que o parafuso de posicionamento dos braços é um parafuso fixado com arruelas de pratos com torque calculado e em que a bucha de ajuste de folga de abertura do freio é disposta em um furo da placa de conexão entre braços), de modo a formar uma folga entre a bucha e o furo; e o dispositivo de regulagem e recuperação automática de desgaste de pastilha compreende:

[0013] um mancal que recebe uma bucha e um tirante, pelo menos parte da superfície externa do tirante e parte as superfícies internas da bucha possuindo rosca trapezoidal de múltiplas entradas, sendo que um rolamento é disposto entre a bucha e o mancal;

[0014] uma mola sendo disposta entre o rolamento e o mancal; o mancal possuindo um furo interno com uma face inclinada, e a bucha possuindo uma extremidade cônica cuja superfície externa define uma face inclinada correspondente), em que a interação entre a face inclinada da superfície externa da bucha e a face inclinada permite o giro livre da bucha quando uma força axial é exercida no sentido de compressão da mola e impede o giro da bucha quando a força axial é exercida no sentido oposto pois as faces inclinadas de ambas as peças funcionam como uma cunha. O mancal forma um alojamento que recebe para a parte traseira do tirante. Preferencialmente, a rosca trapezoidal de múltiplas entradas possui um ângulo de hélice de aproximadamente 32°.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0015] A presente invenção será descrita a seguir com mais detalhes, com referências aos desenhos anexos, nos quais:

[0016] Figura 1 - é uma vista em perspectiva frontal de um freio eletro-hidráulico a disco de acordo com a presente invenção;

[0017] Figura 2 - é uma vista em traseira de um freio eletro-hidráulico a disco de acordo com a presente invenção, sendo ocultados da imagem o atuador de liberação e o dispositivo de frenagem por mola;

[0018] Figura 3 - é uma vista em traseira de um freio eletro-hidráulico a disco de acordo com a presente invenção, sendo mostrado um detalhe ampliado do corte AA e o dispositivo de frenagem por mola;

[0019] Figura 4 - é uma vista em traseira de um freio eletro-hidráulico a disco de acordo com a presente invenção, sendo ocultado da imagem o atuador de liberação e sendo mostrado um detalhe ampliado do corte BB,e o dispositivo de frenagem por mola;

[0020] Figura 5 - é uma vista em perspectiva superior da parte de topo do freio eletro-hidráulico a disco de acordo com a presente invenção;

[0021] Figura 6 - é uma vista em seção transversal da parte de topo do freio eletro-hidráulico a disco de acordo com a presente invenção;

[0022] Figura 7 - é uma vista aproximada em seção transversal do dispositivo de regulagem e recuperação automática de desgaste de pastilha do freio eletro-hidráulico a disco de acordo com a presente invenção;

[0023] Figura 8 - é uma vista em seção transversal do invólucro receptor de tirante do freio eletro-hidráulico a disco de acordo com a presente invenção; e

[0024] Figura 9 - é uma vista parcial do tirante do freio eletro-hidráulico a disco de acordo com a presente invenção; e

[0025] Figura 10 - é uma vista explodida do dispositivo de regulagem e recuperação automática de desgaste de pastilha do freio eletro-hidráulico a disco de acordo com a presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0026] A presente invenção será descrita a seguir com base em uma concretização da invenção ilustrada nas figuras 1 a 10.

[0027] A figura 1 mostra um freio a disco com atuação eletro-hidráulica 1, onde o disco foi omitido para melhor visualização. O freio 1 compreende dois braços verticais pivotáveis 2, 3, um braço superior 4, articuladamente conectado a um dos braços verticais 3 e a um sistema de acionamento formado por um atuador de liberação 5, um dispositivo de frenagem por mola 6 e um dispositivo de regulagem e recuperação automática de desgaste de pastilha 7. Dispositivos de suporte (sapatas) 8 de pastilha 9 são presos aos braços 2, 3 em eixos 10. As extremidades inferiores dos braços verticais pivotáveis 2, 3 são montados, de modo pivotável, a uma base 11 por meios de eixos de articulação 12montados em suportes 13 da base 11.

[0028] Os componentes principais e funcionamento desse tipo de freio são bem conhecidos dos técnicos no assunto, de modo que a presente descrição será focada nos aspectos cuja descrição ajuda uma melhor compreensão da solução de recuperação automática de desgaste de pastilhas da presente invenção.

[0029] A figura 2 mostra uma vista traseira do freio de acordo com a presente invenção, sendo excluídos o atuador de liberação 5 e o dispositivo de frenagem por mola 6.

[0030] Como mostrado nessa figura, o feio da presente invenção compreende uma placa de conexão entre braços 14, onde são previstos um parafuso de posicionamento dos braços 15 e uma bucha de ajuste de folga de abertura do freio 16.

[0031] Como melhor ilustrado na figura 3, o parafuso de posicionamento dos braços 15 é um parafuso fixado com auxílio de porca auto-travante e arruelas de pratos com torque calculado.

[0032] Como melhor ilustrado na figura 4, a bucha de ajuste de folga de abertura do freio 16 é disposto em um furo 14f da placa 14. Entre o diâmetro da bucha 16 e o furo 14f da chapa existe uma folga F calculada que garante uma folga entre as pastilhas de freio e o disco de freio durante o movimento dos braços na abertura de freio.

[0033] A figura 5 mostra o topo do freio hidráulico, onde pode ser visto o dispositivo de regulagem e recuperação de desgaste de pastilha 7 posicionado entre a parte superior do braço 3 e uma articulação inferior do braço superior 4 do freio. O dispositivo de recuperação está conectado a uma articulação inferior do braço superior 4 e o braço superior 4 está conectado à articulação superior do braço 3

[0034] Como melhor ilustrado nas figuras 6 a 8, o dispositivo 7 compreende um mancal 17 posicionado entre o topo de um dos braços do freio 3 e a articulação inferior do braço superior 4 do freio. Neste mancal é posicionada uma bucha 18 e um tirante 19 que possuem rosca trapezoidal de múltiplas entradas. O tirante 19 estende-se até um espaçador 20 disposto no outro braço 2 do freio.

[0035] Como melhor ilustrado na figura 8, o mancal 17 possui um furo interno com uma face inclinada 17f, e a bucha possui uma extremidade cônica cuja superfície externa define uma face inclinada correspondente 18f. Assim, ao interagir com uma face inclinada correspondente 18f da superfície externa da bucha 18, a face inclinada 17f do mancal 17 funciona como uma cunha que impede o giro da bucha quando uma força axial é exercida sobre ela no sentido a favor da cunha. No sentido oposto, a cunha perde o efeito de travamento e permite o giro livre da bucha 18 ao se comprimir uma mola 21 existente atrás do rolamento 23. Esta mola 21 garante que a extremidade cônica da bucha sempre esteja em posição de auto travamento para evitar que a mesma gire mesmo sem a ação de uma força aplicada ao tirante.

[0036] Deve ser ressaltado que o mancal 17 pode ser construído em duas partes com uma tampa de fechamento 22 (vide figuras 7 e 10). Nesse caso, a face inclinada 17f é uma face inclinada da tampa do mancal 17.

[0037] Quando o freio é fechado por ação da força de um dispositivo de frenagem por mola helicoidal posicionado no braço superior, este braço articula em um dos baços do freio exercendo força axial sobre o mancal 17 do tirante do freio que por sua vez transfere esta força para a bucha roscada 18 montada dentro do mancal do tirante.

[0038] A bucha 18 por sua vez transfere esta força ao tirante 19 pela rosca existente entre ela e o tirante. A ação desta força sobre a rosca trapezoidal de múltiplas entradas produz uma força tangencial na rosca da bucha devido à inclinação da hélice da rosca (um efeito de cunha/rampa). Esta força tangencial produz, por sua vez, um determinado torque sobre a bucha 18 que a induz a um giro dentro do mancal 17 sobre o tirante 19 uma vez que este tem sua rotação travada devido a sua montagem no braço ao qual o mancal está conectado. A mesma força axial age sobre a face inclinada da bucha que possui uma inclinação calculada de tal forma que a ação desta força axial sobre esta face inclinada impede o giro da bucha, pois esta força axial combinada com o coeficiente de atrito existente entre as faces inclinadas 17f,18f do mancal e da bucha gera um efeito de auto travamento. Como a bucha 18 fica impedida de girar, a força axial exercida sobre a mesma é transferida para o tirante 19 que estando conectado ao outro braço transfere esta força ao mesmo. Pelo movimento de alavanca, o braço transfere esta força para a sapata do freio onde ocorre a força de frenagem.

[0039] Ao ocorrer um desgaste do material de atrito da pastilha de freio, os braços irão se movimentar mais que o normal, fechando-se entre si. Este movimento irá vencer a pressão exercida pelas arruelas prato 15a montadas entre um dos braços 3 e a placa de conexão entre braços 14, pois a bucha 16 fixada no outro braço estará tangenciando o furo circular 14f da placa 14 atuando como um batente mecânico ao movimento dos braços no sentido em que os mesmos se fecham. Os braços, pela ação da força exercida pela mola de frenagem, continuarão a se movimentar em relação às arruelas pratos 15a e à bucha 16, fazendo com que as arruelas prato 15a mudem de posição na placa, permitindo que o freio se feche.

[0040] Ao se abrir o freio, ambos os braços irão articular no sentido oposto, porém terão seu curso de abertura limitado pela placa 14 posicionada atrás deles pois o furo circular 14f da placa 14 irá tangenciar a bucha 16 montada em um dos braços que irá atuar como um batente mecânico, parando o movimento do braço. A força de abertura do freio não irá vencer a pressão das arruelas prato montadas na outra extremidade da placa. O braço superior irá articular em relação ao braço do freio exercendo uma força axial contrária na bucha roscada 18 e esta, por sua vez, irá exercer uma força axial no tirante 19 que está fixado ao outro braço pelo mancal. Esta força axial sobre a bucha irá comprimir a mola 20 existente atrás do rolamento axial da bucha, permitindo o desacoplamento do cone da bucha e o cone do mancal da recuperação pois existe uma folga calculada atrás do rolamento que permite este desacoplamento. Este movimento faz a bucha girar em relação ao tirante pela ação da inclinação da hélice da rosca trapezoidal de múltiplas entradas, pois a força axial não irá mais atuar na face inclinada da bucha gerando o efeito cunha.

[0041] Porém nesta situação o freio ainda não atingiu o curso máximo de abertura e o braço superior continua exercendo força axial sobre o tirante do freio. A força continuará a ser exercida sobre a bucha fazendo a girar sobre o tirante e este movimento de rotação da bucha permite que o tirante se movimente em relação a bucha diminuindo a distância entre os braços compensando o desgaste da pastilha.

[0042] Conforme melhor ilustrado na figura 8, a extremidade cônica da bucha 18 possui uma superfície interna rosqueada configurada para receber uma rosca correspondente da porção traseira do tirante 19.

[0043] Como ilustrado na figura 9, a rosca do tirante 19 é preferencialmente uma rosca trapezoidal de múltiplas entradas, calculada de forma a garantir um ângulo α da hélice da rosca seja de aproximadamente 32°. Tal inclinação da hélice permite que a parte traseira gire sobre o tirante quando uma força axial é exercida sobre ela.

[0044] Naturalmente, a quantidade de entradas da rosca poderá variar em função do ângulo da hélice e da dimensão do tirante.

[0045] Um ponto importante da presente invenção é que a bucha 18 e o mancal 17 criam um alojamento fixo, de modo que a parte traseira do tirante 19 pode se deslocar axialmente dentro desse alojamento.

[0046] Essa construção permite que o sistema de recuperação automática de desgaste de pastilha seja seguro, já que a parte traseira do tirante 19 não se projeta "para fora” durante o uso, ficando protegida pelo alojamento formado.

[0047] Nesse sentido, o tirante embutido reduz o espaço físico do conjunto, e dá maior flexibilidade à construção.

[0048] Como melhor ilustrado na vista explodida da figura 10, o dispositivo 7 pode compreender detalhes construtivos adicionais opcionais, como, por exemplo: raspadores 24 e 25 e bucha guia 26, além dos eixos de conexão 27 e 28.

[0049] Tendo sido descrito um exemplo de uma concretização exemplificativa da presente invenção, deve ser entendido que o escopo da presente invenção abrange outras variações possíveis do conceito inventivo descrito, sendo limitadas tão somente pelo teor das reivindicações anexas, aí incluídos os possíveis equivalentes.

Claims

Freio eletro-hidráulico a disco do tipo que compreende dois braços verticais pivotáveis (2, 3), um braço superior (4) articuladamente conectado a um dos braços verticais (3) e a um sistema de acionamento formado por um atuador de liberação (5), um dispositivo de frenagem por mola (6) e um dispositivo de regulagem e recuperação automática de desgaste de pastilha (7) posicionado entre a parte superior do braço (2) e uma articulação inferior do braço superior (4), caracterizado pelo fato de que:
o freio compreende uma placa de conexão entre braços (14) possuindo um parafuso de posicionamento dos braços (15) e uma bucha de ajuste de folga de abertura do freio (16), em que o parafuso de posicionamento dos braços (15) é um parafuso fixado com arruelas de pratos (16a) com torque calculado e em que a bucha de ajuste de folga de abertura do freio (16) é disposta em um furo (14f) da placa de conexão entre braços (14), de modo a formar uma folga (F) entre a bucha (16) e o furo (14f); e
o dispositivo de regulagem e recuperação automática de desgaste de pastilha (7) compreende:
um mancal (17) que recebe uma bucha (18) e um tirante (19), pelo menos parte da superfície externa do tirante (19) e parte as superfícies internas da bucha (18) possuindo rosca trapezoidal de múltiplas entradas;
um rolamento (23) disposto entre a bucha (14) e o mancal e uma mola (21) sendo disposta entre o rolamento (18) e o mancal (17);
o mancal (17) possuindo um furo interno com uma face inclinada (17f), e a bucha possuindo uma extremidade cônica cuja superfície externa define uma face inclinada correspondente (18f), em que a interação entre a face inclinada (18f) da superfície externa da bucha (18) e a face inclinada (17f) permite o giro livre da bucha (18) quando uma força axial é exercida no sentido de compressão da mola e impede o giro da bucha quando a força axial é exercida no sentido oposto.
Freio eletro-hidráulico a disco, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado em que o mancal (17) forma um alojamento que recebe para a parte traseira do tirante (19).
Freio eletro-hidráulico a disco, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado em que a rosca trapezoidal de múltiplas entradas possui um ângulo de hélice de aproximadamente 32°.
Freio eletro-hidráulico a disco, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado em que o mancal (17) compreende um corpo fechando por uma tampa (22) e face inclinada (17f) é formada na tampa (22).