BR112013025237B1

BR112013025237B1 - conjunto de cubo de freio a disco

Info

Publication number: BR112013025237B1
Application number: BR112013025237-5A
Authority: BR
Inventors: Jeffrey T. Root; Jasen S. Drenth; John L. Grossenbacher; Brian Fecht
Original assignee: Gunite Corporation
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2012-03-30
Publication date: 2020-12-29
Also published as: EP3409504B1; EP3409504A3; HUE053065T2; CN110561969A; CN105711332B; US9897154B2; HUE040177T2; ES2848837T3; EP2691245A4; ES2689777T3; EP2691245A1; WO2012135739A1; EP2691245B1; PL3409504T3; CN105711332A; EP3409504A2; CN103547461A; US20120247881A1; CN103547461B; BR112013025237A2

Abstract

MONTAGEM DE CUBO DE FREIO DE DISCO Uma montagem de cubo de freio incluindo um cubo de freio e um disco de freio que tem uma primeira superfície de freio, uma segunda superfície de freio espaçada axialmente a partir da primeira superfície de freio e uma pluralidade de nervuras que se estendem entre a primeira e segunda superfície de frenagem. Quando o cubo de freio está isolado termicamente do cubo de freio por várias combinações de espaçadores, pinos de torque, talões de torque, e semelhantes.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS CORRELATOS

Este pedido é uma continuação em parte do Pedido de patente de Utilidade U.S. No. 13/077.883, depositado em 31 de março de 2011, cujo conteúdo integral é incorporado ao presente documento a titulo de referência.

CAMPO DA INVENÇÃO

Modalidades exemplares da presente invenção são em geral referentes a conjuntos de cubo de roda a disco. Mais especificamente, em algumas modalidades exemplares, a presente invenção propõe um conjunto de cubo de freio a disco com um isolamento termodinâmico melhorado.

FUNDAMENTOS

Companhias de transportes por caminhões comerciais se encontram sob enormes pressões para manter a sua saúde financeira e precisam encontrar novos meios de aumentar a eficiência de suas frotas. Um modo de se aumentar a eficiência das frotas consiste em reduzir o peso dos cubos de rodas nos caminhões criando os mesmos de materiais de baixo peso tais como de aluminio. O alto custo de cubos de aluminio de baixo peso em comparação com os cubos de ferro fundido convencionais podem ser compensados em um periodo relativamente curto pela economia de combustível e por um aumento da capacidade de carga. 0 baixo peso e a facilidade de processamento tornam o aluminio um material atraente em sistemas sensíveis a peso, mas o aluminio também tem alguns inconvenientes, a saber, a sua capacidade de conduzir bem o calor e o fato de que ele perde rapidamente resistências a temperaturas acima de 350 graus. Nem todos os veiculos são adequados para cubos de roda de alumínio, no entanto, portanto seria também útil se projetar um cubo de roda composto de fero ou de outros metais que evitem os problemas térmicos e de resistências dos conjuntos atuais de cubos de freio a disco. Mais de 95 por cento dos semi-reboques e reboques nas estradas dos Estados Unidos usam sistemas de freio a tambor. As forças de mercado e regulamentares estão forçando um aumento em demanda para sistemas de freio a disco apesar de sua reputação no passado de serem mais pesados e mais dispendiosos do que os sistemas a tambor. Além disso, os sistemas de freio a disco apresentam problemas térmicos. Os discos ou rotores são o coletor de calor para a energia cinética de um veículo energia esta que é convertida em energia térmica durante o processo de frenagem. Os rotores de caminhões habitualmente atingem temperaturas acima de 900 graus e isso pode produzir uma distorção térmica dos rotores e a falha do freio. Os efeitos da distorção induzida termicamente precisam ser considerados quando se projeta um sistema de montagem de rotor. A simples fixação de um disco chato ou rotor a um cubo rígido com cavilhas exacerba a distorção térmica do rotor. As cavilhas de montagem restringem o diâmetro interno do rotor, ficando o diâmetro externo livre para aumentar à medida que o rotor se aquece. O fato de ter cavilhas afixadas a somente uma face de fricção, como em alguns projetos aumenta a tendência do roto restrito para a distorção em um formato cônico à medida que ele se aquece. Os rotores deformados excessivamente em cone produzem um desgaste excessivo das pastilhas do freio além de acelerara formação e o crescimento de fissuras de fadiga nos rotores.

SUMÁRIO

Em algumas modalidades, a invenção inclui um conjunto de cubo de freio a disco acoplável ao eixo de um veiculo, incluindo o conjunto de cubo de freio a disco um cubo de freio que define um eixo central, um disco de freio acoplado ao cubo de freio, tendo o disco do freio uma primeira superfície de frenagem, uma segunda superfície de frenagem axialmente afastada da primeira superfície de freio, e pelo menos um espaçador entre o cubo e o disco de freio, separando axialmente o pelo menos um espaçador o cubo de freio do disco de freio.

Em outras modalidades, a invenção inclui um conjunto de cubo de freio acoplável ao eixo de um veiculo, incluindo o conjunto de cubo de freio um cubo de freio composto por um primeiro material e definindo um eixo central, um disco de freio acoplado ao cubo de freio, tendo o disco de freio uma primeira superfície de frenagem e uma segunda superfície de frenagem afastada axialmente da primeira superfície de frenagem e estando um elemento intermediário em contato com uma superfície axial do disco de freio e sendo o elemento intermediário composto por um segundo material que tem uma condutividade inferior à do primeiro material.

Em outras modalidades, a invenção inclui um conjunto de cubo de freio acoplável ao eixo de um veiculo, incluindo o conjunto de cubo de freio um cubo de freio que define um eixo central, tendo um disco de freio uma primeira superfície de frenagem, uma segunda superfície de frenagem afastada axialmente da primeira superfície de frenagem definindo o disco de freio uma multiplicidade de fendas que se estendem radialmente. O conjunto de cubo de freio também inclui um elemento de torque que se estende entre o disco de freio e o cubo de freio para transmitir torque entre eles, sendo o elemento de torque pelo menos parcialmente acolhido no interior de uma fenda do disco de freio e sendo deslocável ao longo dela.

Em algumas modalidades, a invenção propõe um conjunto de cubo de freio incluindo um cubo de freio definindo um eixo central e um disco de freio acoplado ao cubo de freio. O disco de freio tem uma primeira placa, uma segunda placa afastada axialmente da primeira placa, estando a primeira placa disposta mais para dentro do que a segunda placa e tendo a segunda placa uma superfície de frenagem, uma espessura e uma fenda que se estende radialmente e uma multiplicidade de nervuras que se estende entre a primeira e a segunda placa para definir entre elas uma multiplicidade de canais de resfriamento. O conjunto de cubo de freio também inclui um elemento de torque que se estende entre o cubo e o disco, estendendo-se o elemento de torque axialmente mais para dentro do que superfície de frenagem de uma distância que não é maior do que a espessura da segunda placa acrescida de aproximadamente 50% do espaçamento entre a primeira e a segunda placa.

Em outras modalidades, a invenção propõe um conjunto de cubo de freio que inclui um cubo de freio que define um eixo central e um disco de freio acoplado ao cubo de freio. O disco de freio tem uma primeira superfície de frenagem, uma segunda superfície de frenagem afastada axialmente da primeira superficie de frenagem, estando a primeira superficie de frenagem disposta mais para dentro do que a segunda superficie de -frenagem, e uma multiplicidade de nervuras que se estendem entre a primeira e a segunda superficie de frenagem para definir uma multiplicidade de canais que se estendem radialmente entre elas, tendo cada canal uma abertura que definindo uma área. O conjunto de cubo de freio também inclui um elemento de torque que transmite o torque entre o cubo de freio e o disco de freio, tendo o elemento de torque uma extremidade interna que define um plano que é paralelo a pelo menos uma da primeira e da segunda superficie de frenagem, e encontrando-se pelo menos 50 % da área da abertura mais para dentro do que o plano.

Em outras modalidades, a invenção propõe um conjunto de cubo de freio acoplável ao eixo de um veiculo, incluindo o conjunto de cubo de freio um cubo de freio que define um eixo central e um disco de freio acoplado ao cubo de freio. O disco de freio tem uma primeira placa com uma primeira superficie de frenagem e um primeiro diâmetro interno, e uma segunda placa afastada axialmente da primeira placa, tendo a segunda placa uma segunda superficie de frenagem, um segundo diâmetro interno e definindo uma circunferência interna. O disco de freio e o cubo de freio estão alinhados coaxialmente ao longo do eixo central tendo não mais de aproximadamente 20 % da circunferência interna da segunda placa em contato com o cubo de freio.

Em uma outra modalidade, a invenção propõe um conjunto de cubo de freio acoplável ao eixo de um veiculo, incluindo o conjunto de cubo de freio um cubo de freio que define um eixo central e tendo uma superfície qualificadora axial e um disco de freio acoplados ao cubo de freio. 0 disco de freio tem uma primeira superfície de frenagem e uma segunda superfície de frenagem afastada axialmente da primeira superfície de frenagem. 0 conjunto de cubo de freio também inclui uma multiplicidade de elementos de torque, cada um deles destinado a transmitir o torque entre o disco de freio e o cubo de freio, e uma mola de pré- compressão axial que tem uma multiplicidade de porções de base, sendo cada uma delas acoplada a um elemento de torque correspondente, e sendo a mola de pré-compressão axial configurada para forçar o disco de freio na direção da superfície qualificadora axial.

Em uma outra modalidade, a invenção propõe um conjunto de cubo de freio que inclui um cubo de freio que define um eixo central e um disco de freio acoplado ao cubo de freio. 0 disco de freio tem uma primeira superfície de frenagem mais para dentro do que a segunda superfície de frenagem, e uma multiplicidade de nervuras que se estendem entre a primeira e a segunda superfície de frenagem para definir uma multiplicidade de canais que se estendem radialmente entre elas, tendo cada canal uma abertura com uma borda interna. O conjunto de cubo de freio também inclui um elemento de torque que transmite o torque entre o cubo de freio e o disco de freio, tendo o elemento de torque uma extremidade interna, e não se estendendo a extremidade interna axialmente além da borda interna daabertura.

Em algumas modalidades, a invenção propõe um conjunto de cubo de freio para acoplamento ao eixo de um veiculo. O conjunto de cubo de freio inclui um cubo que define um eixo central, uma placa de flange de roda acoplada de modo removivel ao cubo, e um disco de freio acoplado de modo removivel ao cubo. Sendo que, quando ocubo está acoplado ao eixo, pelo menos um do flange de roda e do disco de freio é removivel do cubo sem a remoção do cubo do eixo.

Em outras modalidades, a invenção propõe um conjunto de cubo de freio para acoplamento ao eixo de um veiculo. O conjunto de cubo de freio inclui um cubo que define um eixo central, tendo o cubo um primeiro conjunto de linguetas e um segundo conjunto de linguetas afastado axialmente do primeiro conjunto de lingueta, uma placa de flange de roda acoplada de modo removivel ao primeiro conjunto de linguetas e um disco de freio acoplado de modo removivel ao segundo conjunto de linguetas.

Em outras modalidades, a invenção propõe um conjunto de cubo de freio para o acoplamento ao eixo de um veiculo. O conjunto de cubo de freio inclui um cubo que define um eixo central, tendo o cubo um primeiro conjunto de linguetas, tendo cada lingueta uma extremidade interna e uma extremidade externa, um disco de freio engatado como cubo, uma primeira placa de detenção acoplada ao cubo e uma mola de pré-compressão axial acoplada ao cubo. Encontrando- se o disco de freio entre a placa de detenção e a mola de pré-compressão axial.

Em algumas modalidades, a invenção propõe um conjunto de cubo de freio par acoplamento a uma face de disco de . uma roda. 0 conjunto de cubo de freio inclui um corpo de cubo, e um flange de roda se estendendo radialmente do corpo de cubo. 0 flange de roda inclui uma superficie de montagem substancialmente plana e uma borda externa, sendo a borda externa curvada para se conformar substancialmente à deflexão da face de disco submetida a uma carga lateral.

Em outras modalidades, a invenção propõe um conjunto de cubo de freio que inclui um corpo de cubo e um flange de roda que se estende radialmente do corpo de cubo para definir uma periferia. 0 flange de roda tem uma nervura anular concêntrica com a periferia do flange de roda e afastada dela radialmente para dentro.

Em outras modalidades, a invenção propõe um conjunto de cubo de freio que inclui um corpo de cubo e um flange de roda que se estende radialmente do corpo de cubo. O flange de roda tem uma superficie de montagem substancialmente plana e uma segunda superficie oposta à superficie de montagem. Estendendo-se radialmente cada nervura de uma multiplicidade de nervuras de referência entre a segunda superficie do flange de roda e o corpo de cubo, cada nervura de reforço definindo pelo menos parcialmente uma saliência de pino de roda. Ó conjunto de cubo de freio também inclui uma multiplicidade de pilosos de roda que se estendem axialmente da superficie de montagem do flange de roda, sendo cada piloto de roda posicionado entre um par de nervuras de referência adjacentes.

Em outras modalidades, a invenção propõe um conjunto de cubo de freio que inclui um conjunto de cubo de freio, um disco de freio engatado com o corpo de cubo, uma mola de pré-compressão axial acoplada ao cubo de freio, um anel de ajuste afastado de uma distância da mola de pré- compressão axial, e um conector de afastamento acoplando o anel de ajuste, a mola de pré-compressão axial e o cubo de freio.

Em outras modalidades, a invenção propõe um conjunto de cubo de freio acoplável ao eixo de um veiculo. O conjunto de cubo de freio inclui um cubo de freio que define um eixo central, tendo o cubo de freio um ou mais elementos de torque e um ou mais espaçadores, um disco de freio acoplado ao cubo de freio, tendo o disco de freio uma primeira superfície de frenagem e uma segunda superfície de frenagem afastada axialmente da primeira superfície de frenagem, e separando os espaçadores axialmente o cubo de freio do disco de freio.

Em outras modalidades, a invenção propõe um conjunto de cubo de freio acoplável ao eixo de um veiculo. O conjunto de cubo de freio inclui um cubo de freio que tem um flange de montagem que define um primeiro conjunto de orifícios e um segundo conjunto de orifícios, um ou mais espaçadores, sendo cada um deles acolhido pelo menos parcialmente dentro de um orificio respectivo do primeiro conjunto de orifícios e um ou mais elementos de torque, sendo cada um deles, pelo menos parcialmente, acolhido dentro de um orificio respectivo do segundo conjunto de orifícios.

DESCRIÇÃO SUCINTA DOS DESENHOS

Outros objetivos, características, vantagens e detalhes aparecem, a titulo de exemplo somente, na descrição detalhada que segue das modalidades, referindo-se a descrição detalhada aos desenhos em que: - a Figura 1 ilustra um conjunto de cubo de freio instalado na suspensão de um veiculo motorizado; - a Figura la é uma vista em seção tirada pelas linhas la-la da Figura 1; - a Figura 2 é uma vista em perspectiva de uma primeira modalidade de cubo de um conjunto de cubo de freio; - a Figura 3 é uma vista em seção tirada pelas linhas 3-3 da Figura 2; - a Figura 4 é uma vista de conjunto do conjunto de cubo de freio da Figura 2; - a Figura 4a é uma vista detalhada dos elementos de torque do conjunto de cubo de freio da Figura 2; - a Figura 5 é uma vista detalhada do flange de montagem de roda do conjunto de cubo de freio da Figura 2; - a Figura 6 é uma vista em perspectiva de uma segunda modalidade de cubo do conjunto de cubo de freio; - a Figura 7 é uma vista em seção tirada pelas linhas 7-7 da Figura 6; - a Figura 8 é uma vista em seção tirada pelas linhas 8-8 da Figura 6; - a Figura 9 é uma vista de conjunto do conjunto de cubo de freio da Figura 6; a Figura 10 é uma vista em perspectiva do conjunto de cubo de freio da Figura 6 com o disco de freio removido e entalhes acrescentados; - a Figura 11 é uma vista em seção tirada ao pelas linhas 11-11 da Figura 10; - a Figura 12 é uma vista em perspectiva de um pino de torque do conjunto de cubo de freio da Figura 6; - a Figura 13 é uma vista detalhada de um disco de freio instalado no conjunto de cubo de freio da Figura 6; - a Figura 14 é uma vista em perspectiva de um pino de torque sem espaçador instalado no conjunto de cubo de freio da Figura 6; - a Figura 14a é uma vista em perspectiva de um pino de torque sem espaçador; - a Figura 15 é uma. vista detalhada de um pino de torque sem espaçador montado no conjunto de cubo de roda da Figura 6 com um espaçador separado; a Figura 16a ilustra uma mola cilíndricaespiral; a Figura 16b ilustra uma mola cilíndricaespiral instalada em um cubo de freio; - a Figura 16c é uma vista em seção tirada pela linha 16c-16c da Figura 16b; - as Figuras 17-19 ilustram formas múltiplas de instalação de um pino de torque de peças múltiplas em um cubo de freio. - a Figura 20 ilustra uma tampinha de um pino de torque de peças múltiplas; - a Figura 21 ilustra uma vista em perspectiva de uma terceira modalidade de cubo de um conjunto de cubo de freio; - a Figura 22 é uma vista em perspectiva traseira do conjunto de cubo de freio da Figura 21; - a Figura 23 é uma vista lateral do conjunto de cubo de freio da Figura 21; - a Figura 24 é uma vista em seção tirada pelas linhas 24-24 da Figura 23; - a Figura 25 é uma vista de conjunto do conjunto de cubo de freio da Figura 21; - a Figura 26 é uma vista em perspectiva de uma quarta modalidade de cubo de um conjunto de cubo de freio; - a Figura 27 é uma vista lateral do conjunto de cubo de freio da Figura 26; - a Figura 28 é uma vista em perspectiva do conjunto de cubo de freio da Figura 26 com o disco de freio removido; - a Figura 29 é uma vista em seção tirada pelas linhas 29-29 da Figura 27; - a Figura 30 é uma vista de conjunto do conjunto de cubo de freio da Figura 26; - a Figura 31 é uma vista dianteira da peça bruta fundida usada no cubo do conjunto de cubo de freio da Figura 26; - a Figura 32 é uma vista em perspectiva de um disco de freio; - a Figura 33 é uma vista detalhada do disco de freio da Figura 32 instalado em um cubo de freio; - a Figura 34 ilustra a expansão e contração térmica do disco de freio da Figura 32 com referência a um cubo de freio; - as Figuras 35a e 35b ilustram uma mola de pré- compressão axial; - a Figura 36 é uma vista em perspectiva de um parafuso de afastamento; - a Figura 36a ilustra o parafuso de afastamento da Figura 36 instalado no conjunto de cubo de freio da Figura 6; - a Figura 36b ilustra o parafuso de afastamento da Figura 36 instalado no conjunto de cubo de freio da Figura 2; - a Figura 37 é uma vista em perspectiva de um outro conjunto de cubo de freio; - a Figura 38 é uma vista em perspectiva traseira do conjunto de cubo de freio da Figura 37; - a Figura 39 é uma vista em conjunto do conjunto de cubo de freio da Figura 37; - As Figuras 40-42 ilustram diversos estágios da montagem do conjunto de cubo de freio da Figura 37; - a Figura 43 é uma vista em seção tirada pela linha 43-43 da Figura 42; - as Figuras 44-45 ilustram a placa de flange de roda do conjunto de cubo de freio da Figura 37; - as Figuras 46a, 46b e 47 ilustram uma vista em perspectiva do conjunto de cubo de freio da Figura 37 com a placa de detenção e a mola de pré-compressão axial em diferentes posições; - a Figura 48 ilustra uma vista em perspectiva do conjunto de cubo de freio da Figura 26 com abas anti- rotação acrescentadas ; - a Figura 48a é uma seção parcial de uma vista em perspectiva do cubo de freio mostrado na Figura 48; - a Figura 49 ilustra uma vista em perspectiva do conjunto de cubo de freio da Figura 3 com uma crista de torque acrescentada; a Figura 49a é uma vista em perspectiva detalhada do conjunto de cubo de freio mostrado na Figura 49; - a Figura 50a é uma vista em perspectiva de uma quinta modalidade de cubo do conjunto de cubo de freio; - a Figura 50b é uma vista em perspectiva da modalidade de cubo da Figura 50a com os elementos de torque e espaçadores removidos; as Figuras 51 e 52 ilustram vistas em perspectiva de uma solução de montagem alternativa para, um disco de freio em um cubo de freio; - a Figura 53 ilustra a tampinha da Figura 20 com uma saliência acrescentada.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES

Modalidades exemplares da presente invenção propõem sistemas e métodos para a previsão de um conjunto de cubo de freio a disco com um isolamento termodinâmico melhorado. Em algumas modalidades exemplares, os sistemas e métodos incluem elementos de torque, espaçadores e diversos outros melhoramentos para minimizar a quantidade de calor transferido do disco de freio para o cubo de freio. Além disso, algumas modalidades do conjunto de cubo utilizam materiais leves, tais como aluminio, para minimizar a massa de rotação e aumentar a eficiência. A Figura 1 e a Figura la ilustram um veiculo motorizado 10, tal como um automóvel, caminhão, furgão ou semelhante tendo um conjunto de tubo de eixo 14 que inclui um eixo motor 18, uma pinça de freio (não mostrada) e um conjunto de cubo de freio a disco 26 montado de modo rotativo no eixo motor 18 e em comunicação mecânica com a pinça. Durante a operação do veiculo 10, uma ou mais rodas (não mostradas) estão tipicamente montadas no conjunto de cubo 26 e sustentadas por ela para girar ao redor de um eixo geométrico. As Figuras 1-31, 50a e 50b ilustram diversasmodalidades do conjunto de cubo de freio a disco 26 com.um isolamento termodinâmico melhorado. Em geral cada conjunto 26 inclui um cubo 30a, 30b, 30c, 30d, 30e que define um eixo central, um disco de freio 38 acoplado ao cubo por uma multiplicidade de elementos de torque 42, uma mola de pré- compressão axial 46 e um anel de ajuste 52. Durante a operação do veiculo, a roda e o conjunto de cubo 26 giram em forma de uma única unidade ao redor do eixo central.

Durante a operação, o usuário é capaz de controlar ou de outro modo qualquer limitar a rotação do conjunto de cubo 26 e da roda em relação ao conjunto de tubo de eixo 14 atuando sobre a pinça de freio. Mais especificamente quando o usuário atua sobre a pinça (comprimindo o pedal do freio, por exemplo), a pinça engata com o disco de freio 38 do conjunto de cubo 26, criando fricção que age contra a rotação do cubo. A fricção também cria grandes quantidades de calor, o que por sua vez faz com que o disco de freio 38 aumente a temperatura, às vezes acima de 900 graus. Como o cubo tipicamente contém elementos sensíveis a calor, tais como rolamentos, vedações e semelhantes, é importante que o disco de freio 38 seja termicamente isolado do cubo para limitar a quantidade de calor que é transferido entre eles. Isto é especialmente t importante em conjuntos de cubo de freio em que o cubo é formado por ligas de aluminio ou de outros materiais extremamente condutivos termicamente, uma vez que o calor será mais facilmente conduzido aos elementos sensiveis do conjunto 26 e causará danos. Além de potencialmente danificar os elementos sensiveis do cubo, o calor excessivo do disco de freio 38 pode também comprometer a integridade do cubo propriamente dito, uma vez que o aluminio começa a perder resistência substancialmente quando aquecido acima de 350 graus Fahrenheit (176,7 graus Celsius). Mais especificamente, o aluminio começa a perder perceptivelmente a resistência a 300 graus Fahrenheit (148,9 graus Celsius) e progressivamente mais dramaticamente à medida que a temperatura ultrapassa 350 graus Fahrenheit (176,7 graus Celsius).

Além disso, a variação das cargas térmicas a que o disco de freio 38 é submetido em cada ciclo de frenagem faz com que o disco 38 se expanda e se contraia termicamente. Como o cubo é construído separadamente do disco 38, o disco 38 é submetido a uma faixa de temperaturas muito mais ampla em comparação com o cubo. Dadas as diferenças em variação de temperatura e propriedades termodinâmicas, o disco de freio 28 na verdade se expandirá e se contrairá em relação ao cubo. O conjunto da presente invenção permite que o disco de freio 38 "flutue" em relação ao cubo, tanto axial como radialmente, limitando as tensões produzidas durante o ciclo de frenagem permitindo, ao mesmo tempo, que o torque de frenagem seja transferido entre os dois elementos. Para se assegurar que a orientação do disco 38 é mantida durante uso, o cubo 30a, 30b, 30c, 30d, 30e inclui uma superfície qualificadora axial para posicionar o disco 38 em relação ao cubo e ao eixo central. Quando o cubo está montado, o disco 38 está em contato com a superficie qualificadora axial, o que por sua vez assegura que o disco 38 está substancialmente perpendicular ao eixo central.

Uma primeira modalidade de cubo 30a do conjunto de cubo 26 é mostrada nas Figuras 2-5. O cubo 30a é formado (fundido, por exemplo) de ferro dútil austemperado para ter resistência e durabilidade. Na modalidade ilustrada, o cubo 30a inclui um corpo substancialmente cilíndrico 56a, um flange de roda 60a se estendendo geralmente radialmente do corpo 56a aproximadamente no centro axial do cubo 30a, e uma multiplicidade de elementos de torque 42 que nesta modalidade consistem em linguetas de torque 64a, próximas à extremidade interna 68a do cubo 30a. O cubo também inclui um conjunto de orifícios rosqueados 72a na proximidade da extremidade externa 76a do cubo 30a ao qual pode ser fixado o eixo motor 18.

Conforme se pode ver melhor na Figura 3, o corpo 56a do cubo 30a define um recesso interior 80a que se estende coaxialmente com o eixo central 34a através do corpo 56a. O recesso 80a inclui uma ou mais (dois, por exemplo) sedes de mancais 84a, cada uma delas dimensionada para acolher um mancai respectivo 86 (veja a Figura la) do conjunto de mancai e podem incluir uma ou mais sedes de vedação, cada uma delas dimensionada para acolher uma vedação, ou um ou mais canais de travamento, cada um deles dimensionado para acolher um anel de travamento. Na modalidade ilustrada, o corpo 56a também inclui um canal para lubrificante 92a que se estende entre uma dos orifícios rosqueados 72a e o recesso 80a para monitorar e manter os níveis de fluido no interior do cubo 30a.

O flange de roda 60a define uma multiplicidade de orifícios para pinos de roda 94a cada um deles configurado para acolher um pino de roda (não mostrado) para prender a roda ao cubo 30a. O número e a posição dos orifícios 94a geralmente correspondem ao padrão de cavilhas da roda respectiva. Além disso, a superfície de montagem 98a do flange de roda 60a é geralmente usinado ou leva um acabamento para ser assegurado que a superfície 98a está alinhada com precisão com o eixo 34a do cubo 30a, de modo que a roda esteja adequadamente posicionada durante o uso. O cubo 30a também inclui uma superfície de piloto de roda 102a, estendendo-se axialmente da borda radialmente interna do flange 60a para ser assegurado que a roda está disposta coaxialmente com o eixo central 34a. O cubo 30a pode também incluir uma crista anti-rotação 103a que se estende ao longo da periferia do flange de roda tOa e configurada para entrar em contato com a superfície achatada 101a de cada lingueta de roda 105a para restringir a rotação de linguetas de roda 105a em relação ao flange 60a (veja as Figuras 49 e 49a) .

Conforme ilustrado na Figura 5, a borda eterna 106a do flange de roda 60a pode ter um raio, ou ser curvada de modo a se conformar substancialmente à deflexão axial do aro da roda ou face do disco submetida a uma carga lateral. 0 ideal é que a curva da borda externa 106a corresponda substancialmente à deflexão natural do aro para reduzir a tensão residual no interior do aro e minimizar a tendência que o aro tem de rachar depois de exposição a cargas laterais repetidas. Na presente invenção, o formato da borda externa 106a faz com que o ponto de contato entre o cubo e o aro da roda se desloque, embora ligeiramente, para ajudar a distribuir a carga da tensão sobre uma área maior. Mais especificamente, à medida que a carga lateral sobre o aro aumenta, o ponto de contato entre o aro e a borda externa 106a se desloca radialmente para fora.

Na modalidade ilustrada, a borda externa 106a inclui uma transição gradual da superfície de montagem da roda substancialmente plana 98a para uma curva cúbica (de terceira ordem) que se conforma substancialmente à deflexão da face de disco da roda quando submetida a carga lateral. A curva cúbica então faz uma transição gradual para uma curva diferente mais acentuada. Em outras palavras, o aro é projetado para uma determinada capacidade de carga lateral máxima. Quando o aro é exposto a uma carga lateral que é o dobra da máxima (tal como quando atingindo um buraco, por exemplo), o aro se deflete colocando o ponto de contato entre o aro e a borda externa 106a em um primeiro ponto (não mostrado) correspondendo substancialmente à transição entre a primeira curva cúbica menos acentuada e a segunda curva mais acentuada. Na modalidade ilustrada, a segunda curva pode incluir qualquer combinação de tipos de curva elíptica, parabólica, linear, circular ou outra. Alternativamente, a primeira curva pode também incluir qualquer combinação de curvas elípticas, parabólicas, lineares, circulares ou outras.

Na modalidade ilustrada, uma transição gradual é definida como uma em que o gráfico da inclinação da curva durante a transição é continua em todo a extensão. Em outras palavras, a inclinação de curva no ponto de interseção da superficie de montagem 98a com a borda externa 106a não apresenta uma descontinuidade.

A primeira modalidade de cubo 30a também inclui uma multiplicidade (tal como dez) de linguetas de torque 64a, cada uma delas formada fazendo parte integrante do corpo 56a e estendendo-se radialmente para fora na proximidade da extremidade interna 68a. Cada lingueta de torque 64a da primeira modalidade de cubo 30a é de formato substancialmente retangular, tendo um par de paredes laterais chatas substancialmente paralelas 110a e dimensionadas para se ajustar dentro de uma fenda radial correspondente 254 formada pelo disco de freio 38 (descrito abaixo) e para se deslocar ao longo desta fenda. Cada lingueta de torque 64a também inclui um ressalto de suporte 114a que se estende ao longo das paredes laterais 110a e na qual a segunda superficie de frenagem 226 do disco de freio 38 se apoia quando instalada (veja a Figura 4a). Na modalidade ilustrada, os ressaltos 114a criam a superficie qualificadora axial para o cubo 30a.

Os ressaltos 114a são também dimensionados de modo a manter uma distância entre o disco de freio 38 e a cinta 118a que se estende entre cada par de linguetas de torque 64a, criando ao mesmo tempo entre eles um vão. Eventualmente, os ressaltos 114a minimizam a quantidade de área de contato entre o disco de freio 38 e o cubo 30a além de produzir um vão para a circulação do ar.

As Figuras 6-9 ilustram uma segunda modalidade de cubo 30b do conjunto de cubo 26 formado (fundido, por exemplo) de uma liga de aluminio para produzir uma pequena massa rotacional. Na segunda modalidade de cubo 30b, o cubo emprega uma estrutura muito semelhante à do cubo 30a descrito acima e mostrada nas Figuras 2-5, e tem muitas das suas propriedades. Elementos análogos aos da primeira modalidade receberam o mesmo número com a letra de referência "b". A descrição que segue do cubo 30b se concentra principalmente na estrutura e nas características diferentes das da modalidade descrita acima.

Conforme vem mais bem ilustrado na Figura 6, o cubo 30b inclui uma multiplicidade de pilotos de roda 122b, posicionados na superfície externa do corpo de cubo 56b. Os pilotos de roda 122b são em geral posicionados axialmente adjacentes e a uma distância para fora da superfície de montagem 98b do flange de roda 60b e são igualmente espaçados ao longo da circunferência do cubo 30b. Durante o uso, os pilotos de roda 122b centralizam a roda com o eixo de rotação 34b. Na modalidade ilustrada, cada piloto de roda 122b inclui uma pastilha usinada 124b que se estende do corpo de cubo 56b. No entanto, os pilotos de roda 122b podem ser formados separadamente e subsequentemente instalados no cubo 30b.

A segunda modalidade de cubo 30b também inclui um flange de montagem 126b que se estende radialmente para fora a partir do corpo 56b na proximidade da extremidade interna 68b do corpo de cubo 56b. O flange de montagem 126b define uma multiplicidade de orifícios 130b, cada um dos quais está dimensionado para receber um pino de torque correspondente 134 (descrito abaixo). Na modalidade ilustrada o flange de montagem 126b é de formato substancialmente cilíndrico (veja a Figura 9) , no entanto, o flange de montagem 12βb pode incluir um ou mais recessos ou entalhes 138b (veja a Figura 10) para permitir um afastamento adicional do disco de freio 38 e para promover o fluxo de ar. As pastilhas de espaçamento (não mostradas) podem ser formadas fazendo parte do flange de montagem 126b para minimizar a área de contato entre o cubo 30b e o disco 38 .

A segunda modalidade do cubo 30b também inclui uma multiplicidade de elementos de torque 42 constituídos por pinos de torque 134, cada um deles encaixado por pressão em um orificio 130b do flange de montagem 126b e preso por um prendedor 142 (veja a Figura 11). Na modalidade ilustrada, cada pino de torque 134 é formado de metal cilíndrico (aço, aço inoxidável, por exemplo, e semelhantes) e inclui uma haste 146 dimensionada para ser acolhida em um orificio 130b do flange de montagem 126b, e uma cabeça 150 que é engatável com o disco de freio 38 (veja a Figura 12) . Na modalidade ilustrada, os pinos de torque 134 são compostos de um material que tem uma condutividade térmica que é inferior (entre aproximadamente 2 % e aproximadamente 25 %, por exemplo) ao do material do cubo.

A cabeça 150 do pino de torque 134 geralmente inclui um par de paredes laterais paralelas ou peças chatas 154. As paredes laterais 154 são cortadas dentro da cabeça 150 de modo que a área de contato circunferencial entre o pino 134 e o disco de freio 38 é suficientemente grande para produzir tensões de contato abaixo do ponto de ruptura dos materiais do disco de freio e do pino. Se a área de conato circunferencial for demasiado pequena pode ocorrer a deformação do disco de freio e do pino.

Em algumas modalidades (veja a Figuras 12 e 13), cada pino de torque 134 pode também incluir um espaçador 158 integrado entre a haste 146 e a cabeça 150 para afastar o disco de freio 38 do cubo 30b (formar um vão 120b, por exemplo) de uma distância igual à espessura do espaçador e reduzir ao minimo a área de contato entre o cubo 30b e o disco 38. O espaçador 158 também reduz ao minimo a quantidade de desgaste a que é submetido o cubo mais macio de aluminio. No entanto, pode não haver nenhum espaçador no pino de torque 134" (veja a Figura 14 e 14a) . Além disso, pode ser usado um pino de torque 134" sem espaçador em conjunto com um espaçador separado 162 (veja a Figura 15). O espaçador 162 pode ser formado de uma ou mais folhas empilhadas de alta material de alta resistência térmica ou resistente a desgaste tal como um espaçador cerâmico interposto entre duas camadas delgadas de aço (não mostradas).

Conforme ilustrado nas Figuras 16a-16c, modalidades alternativas do pino de torque 134 podem compreender uma mola cilíndrica enrolada em espiral 166. A mola cilíndrica enrolada em espiral 166 é formada a partir de um pedaço de metal enrolado enrolada em espiral. Ao contrário do pino de torque com corpo de metal tubular na Figura 12, o pino de torque com mola enrolada em espiral 166 pode se expandir e se contrair para compensar variações no tamanho do orifício, permitindo maiores tolerâncias durante o processo de fabricação do cubo. A mola enrolada em espiral 166 também tem propriedades superiores de isolamento térmico quando comparada com o pino de torque da Figura 12. Conforme mostrado na Figura 16a, a mola enrolada em espiral 166 pode também incluir um par de paredes laterais ou peças chatas 154 substancialmente paralelas formadas tendo o mesmo tamanho e do mesmo modo conforme descrito acima. A mola enrolada 166 pode também ser usada com um espaçador 162 (não mostrado) ou inclui-lo. Em modalidades alternativas, a mola enrolada 166 pode não ter peças chatas, mas pode ser configurada para se flexionar e se conformar à parede lateral das fendas 254 para reduzir as tensões de contato até abaixo do ponto de ruptura das molas enroladas 166 e do rotor 38.

Conforme ilustrado nas Figuras 17-20, modalidades alternativas do pino de torque podem incluir um projeto em peças múltiplas. O pino de torque em peças múltiplas 134' inclui um pino 170' para ser parcialmente acolhido no interior do orificio 130b do flange de montagem 126b, e uma tampinha 174' separadamente formada complementar à extremidade distai 178' do pino 170' . O pino 170' do pino de torque em peças múltiplas 134' pode ser formado ou em forma de uma mola cilíndrica em espiral ou em forma de uma peça tubular e pode ser acoplado ao flange de montagem 126b de um modo muito semelhante ao dos projetos de pinos de torque anteriores (veja as Figuras 18 e 19).

A tampinha 174' do pino de torque em peças múltiplas 134' tem substancialmente um formato cilíndrico e é configurada para abranger substancialmente a extremidade distai 178'' do pino '70'. A tampinha 174' inclui um par de paredes laterais ou peças chatas substancialmente paralelas 154' (descritas acima) para ser acolhidas no interior de fendas radiais 254 do disco de freio 38 e se deslocarem ao longo delas, e um espaçador integrante 182' para afastar o disco de freio 38 do flange de montagem 126b do cubo 30b. Na modalidade ilustrada, o espaçador 182' também inclui uma borda curva 186' (veja a Figura 20) que interage como corpo de cubo 30b para limitar a rotação da tampinha 174' no pino '70' . Ao contrário das modalidades descritas acima dos pinos de torque 134, o pino de torque em peças múltiplas 134' não precisa ser adequadamente orientado quando for instalado no cubo 30b; pelo contrário, a tampinha 174' é livre para girar em relação ao pino 170' para ser assegurado que as peças chatas 154' estão sempre adequadamente alinhadas com as fendas 254 do disco 38. Além disso, a tampinha 174' pode ser formada de um material de baixa condutividade térmica, tal como ao inoxidável, aço ou cerâmica (cerâmica de zircônio, por exemplo). Em outras modalidades, a tampinha 174' pode incluir um conjunto de saliências 175' (veja a Figura 55) para restringir pelo menos parcialmente a rotação da tampinha 174' no pino 170'.

Nas modalidades ilustradas, os espaçadores integrais 158, os espaçadores separados 162, e espaçadores 182' formados nas tampinhas 174' definem todos pelo menos parcialmente a superfície qualificadora axial (descrita acima) para o cubo 30b quando em uso.

As Figuras 21-25 ilustram uma terceira modalidade de cubo 30c do conjunto de cubo 26 formado (fundido, por exemplo) de uma liga de aluminio análogo à segunda modalidade de cubo 30b. Na terceira modalidade do cubo 30c, o cubo emprega uma estrutura muito semelhante às dos projetos de cubo descritos anteriormente 30a, 30b e mostrados nas Figuras 2-5 e 6-9, e tem muitas das suas propriedades. Elementos análogos receberam o mesmo número afetado com a letra "c". A descrição que segue do cubo 30c se concentra principalmente na estrutura e nas características que diferem das modalidades anteriormente descritas.

A terceira modalidade do cubo 30c inclui um flange de roda 60c que se estende radialmente e axialmente para fora da extremidade externa 76c do cubo 30c. Na modalidade ilustrada, a superficie de montagem 98c do flange de roda 60c está posicionada axialmente externamente ao corpo de cubo 56c e define uma multiplicidade de orificio para pinos de roda 94c, cada um deles configurado para acolher um pino de roda correspondente (não mostrado). Para ajudar a reforçar o flange de roda 60c, é formada no flange propriamente dito uma multiplicidade de nervuras de reforço 190c. As nervuras 190c se estendem em geral radialmente ao longo do lado externo do flange 60c.

A terceira modalidade de cubo 30c também inclui uma multiplicidade (cinco, por exemplo) de pilotos de roda 122c, estendendo-se cada um deles axialmente para fora da superficie de montagem 98c do flange de roda 60c. Conforme descrito acima, os pilotos de roda 122c estão posicionados para alinhar a roda com o eixo central 34c do cubo 30c. A extremidade interna 68c da terceira modalidade de cubo 30c inclui uma crista 194c, formada no corpo 56c e configurada para agir como uma guia de montagem para um anel de ajuste do tipo de compressão 52".

As Figuras 26-31 ilustram uma quarta modalidade de cubo 30d do conjunto de cubo 26 formado (fundido, por exemplo) de ferro dútil austemperado tal como na primeira modalidade de cubo 30a. Na quarta modalidade do cubo 30de, o cubo emprega uma estrutura muito semelhante às dos projetos de cubo anteriormente descritos 30a, 30b, 30c e mostrados nas Figuras 2-5, 6-9 e 21-25, e tem muitas das suas propriedades. Elementos análogos receberam o mesmo número afetado com a letra de referência "d". A descrição que segue do cubo 30d se concentra principalmente na estrutura e nas características que diferem da modalidade anteriormente descrita.

De modo análogo ao da terceira modalidade de cubo 30c, o flange de roda 60d da quarta modalidade de cubo 30d se estende radial e axialmente para fora da extremidade externa 76d do corpo de cubo 56d para posicionar a superfície de montagem 98d axialmente externamente ao corpo 56d. O flange de roda 60d também inclui uma multiplicidade de nervuras de reforço 198d, cada uma delas se estendendo entre o corpo de cubo 56d e o flange 60d para proporcionar rigidez e sustentação. Na modalidade ilustrada, cada nervura 198d é geralmente espaçada uniformemente ao longo da circunferência do flange 60d e inclui uma saliência de pino de roda 96d formada no seu interior. O flange de roda 60d também inclui uma nervura perimétrica 202d, uma nervura anular 206d que se estende ao redor do flange e radialmente para dentro da nervura perimétrica 202d e uma ou mais nervuras secundárias 210d que se estendem radialmente e em geral perpendiculares às nervuras 202d, ' 206d. A nervura perimétrica 202d se estende ao longo do diâmetro externo do flange de roda 60d a uma altura maior do que a altura das saliências dos pinos de roda 96d. A nervura anular 20βd é concêntrica com a nervura perimétrica 202d, estendendo-se em geral entre as diversas saliências de pinos de roda 96d a uma altura menor do que as saliências propriamente ditas. Diversas combinações de nervuras que se estendem radial e circunferencialmente podem também estar presentes, dependendo da modalidade especifica. Em modalidades alternativas, a altura e espessura de cada nervura 202d, 206d e 210d pode variar. O cubo 30d pode incluir um ou mais abas anti-rotação 205d para restringir a rotação das linguetas da roda 105d posicionadas no interior das saliências 96d (veja as Figuras 48 e 48a).

Conforme ilustrado na Figura 31, a quarta modalidade de cubo inclui uma multiplicidade de pilotos de roda 122d (cinco, por exemplo), cada um deles se estendendo axial e externamente da superfície de montagem 98d do flange de roda 60d. Os pilotos da roda 122d estão posicionados para alinhar a roda com o eixo central 34d do cubo 30d. Cada um dos pilotos de roda 122d é também alternado em relação às nervuras de reforço 198d, isto é, localizado entre nervuras 198d, para limitar a porosidade durante a fundição. Em outras palavras, cada piloto de roda 122d é posicionado de modo tal que um eixo, orientado em paralelo com o eixo central 34d, não será capaz de atravessar ao mesmo tempo o piloto de roda e as nervuras de reforço. Quando os pilotos de roda 122d são alternados com as nervuras 198d, a variação em espessura total do material fundido é reduzida ao minimo, reduzindo assim substancialmente a porosidade.

Conforme ilustrado nas Figuras 32-34, o conjunto de cubo 26 também inclui um disco de freio 38. O disco de freio 38 inclui uma primeira placa 214 que tem uma primeira superficie de freio 218 e uma segunda placa 222 afastada axialmente da primeira placa 214 e tendo uma segunda superficie de freio 226. O disco de freio 38 inclui também uma multiplicidade de nervuras ou paletas 230 que se estendem radialmente entre a primeira e a segunda placa 214 222 para definir uma multiplicidade de canas de resfriamento 234 entre elas. Durante a operação do conjunto de cubo 26, o ar corre através dos canais de resfriamento 234 do disco de freio 38 para regular pelo menos parcialmente a temperatura do disco 38.

Além disso, a segunda placa 222 do disco de freio 38 se estende radialmente para dentro do diâmetro interno da primeira placa 214 para definir um diâmetro de piloto 238. Na modalidade ilustrada, o diâmetro de piloto 238 inclui uma multiplicidade de superficies de piloto 242, cada uma configurada para engatar como cilindro do piloto 246 do cubo e para posicionar o disco de freio 38 coaxialmente como cubo ao longo do eixo central. Na modalidade ilustrada, cada superficie de piloto 242 inclui um par de chanfros 250 para reduzir ao minimo a área de contato entre o cubo e o disco 38 para reduzir a transferência de calor. Na modalidade ilustrada menos de aproximadamente 205 da circunferência do diâmetro do piloto 238 se encontra em contato com o cubo. Alternativamente, o tamanho dos chanfros 250 pode ser modificado (alterando-se o tamanho das superficies de piloto 2142, por exemplo) de modo que menos de 155 da circunferência do diâmetro de piloto esteja em contato com o cubo. Em outras modalidades ainda, é possivel se construir o cubo tendo menos de 25 do diâmetro do piloto em contato com o cubo (veja as Figuras 51 e 52) .

A segunda placa 222 do disco de freio 38 também define uma multiplicidade de fendas radiais 254. Cada fenda 254 é aberta para o diâmetro de piloto 238 e se estende radialmente para fora, separando duas superficies de piloto 242. Na modalidade ilustrada, cada fenda 254 é dimensionada para receber um elemento de torque 42 em seu interior (veja a Figura 33) . Mais especificamente cada fenda 254 está dimensionada para acolher a cabeça 150 de um pino de torque 134 (na segunda modalidade de cubo 30b e na terceira modalidade de cubo 30c, por exemplo, veja a Figura 8) ou uma lingueta de torque 64a, 64d (na primeira modalidade de cubo 30a e na quarta modalidade de cubo 30d, por exemplo, veja a Figura 3) . Para promover um melhor fluxo de água quando o disco 38 está instalado no cubo, pelo menos 505 da área da abertura radialmente interna. 236 (veja a Figura 32) de cada canal 234 é posicionada acima dos elementos de torque 42 do cubo de modo a reduzir ao minimo qualquer resistência a fluxo de ar. Em outras modalidades, pelo menos 905 de cada abertura interna 236 estão posicionados acima dos elementos de torque 42. Em outras modalidades ainda, o elemento de torque 42 não se estende axialmente além da borda interna da abertura interna 236 de cada canal 234. Em outras palavras, os elementos de torque 42 não se estendem axialmente além da segunda placa 222 do disco de freio 38 de mais de 505 da distância D entre a primeira placa 214 e da segunda placa (veja a Figura 32).Alternativamente, os elementos de torque 42 não se estendem além de 105 da distância D.

Quando o disco de freio 38 está instalado no cubo permite-se que ele "flutue" em relação ao cubo para compensar diferenças em expansão térmica entre os dois. Mais especificamente, os elementos de torque 42 se deslocam dentro das fendas 254 do disco de freio 38 à medida que o disco se expande e se contrai (veja a Figura 34), mas mantêm contato com a superficie qualificadora axial respectiva. Isto permite que os elementos de torque 42 transfiram o torque de frenagem do disco de freio 38 para o cubo sem restringir o disco de freio 38 de movimento termicamente induzido e mantendo ao mesmo tempo a orientação correta em relação ao eixo central.

Conforme ilustrado nas Figuras 35 e 35a, o conjunto de cubo 26 também inclui uma mola de pré- compressão axial 46 acoplável ao cubo para prender o disco de freio 38 a ele. A mola de pré-compressão axial 46 é de formato substancialmente anular e é formada de aço para molas estampado. A mola 46 geralmente inclui uma multiplicidade de porções de base espaçadas em circunferência 258, definindo cada uma delas um orificio 2652 e uma multiplicidade de porção de mola substancialmente em forma de V 266, cada uma se estendendo entre porções de base adjacentes 258. Quando a montagem do cubo está completa, cada porção de base 258 da mola 46 está acoplada a um elemento de torque 42 respectivo do cubo por um parafuso de afastamento 270. As porções de mola 266 entram em contato com o disco de freio 38 e forçam axialmente o disco 38 na direção da superficie qualificadora axial. Durante a operação a mola de pré- compressão axial 46 funciona em série com a superficie qualificadora axial (pelo menos um dos espaçadores 162, os ressaltos de suporte 114a, 114d, o flange de montagem 126b, 126c, por exemplo, e semelhantes) para permitir que o disco 38 se desloque axialmente ou "flutue" em relação ao cubo. Em outras palavras, a mola de pré-compressão axial 46 aplica uma força de sujeição axial suficiente para ser assegurado que o disco 38 se encontra em contato constante com a superficie qualificadora axial enquanto está compensando a expansão e contração axial do disco 138 devido a alterações térmicas. Embora a mola de pré- compressão axial 4 6 seja mostrada em forma de uma unidade singular anular, a mola 46 pode ser separa em um ou mais elementos separados de mola (não mostrados). Em outras modalidades ainda, a mola de pré-compressão axial 46 pode incluir um par de porção com formato de "C". Cada mola de pré-compressão axial 46, por exemplo, pode incluir uma porção anular que se estende de aproximadamente 180 graus.

Conforme ilustrado nas Figuras 36-36b, o conjunto de cubo 26 também inclui uma multiplicidade de parafusos de afastamento ou conectores 270, tendo cada um deles uma porção de montagem 274, um corpo 278 e uma porção de extensão 282 oposta à porção de montagem 274. Os parafusos de afastamento 270 prendem a mola de pré-compressão axial 46 ao cubo proporcionando ao mesmo tempo também um suporte termicamente isolado para o anel de ajuste 52, de modo que ele se encontra afastado a uma distância do cubo. Quando o cubo está montado, a porção de montagem 274 de cada parafuso de afastamento 270 está acoplada (engatada por rosca, por exemplo) a um elemento de torque .42 correspondente do cubo, prendendo a mola 46 aos elementos de torque 42 e a porção de extensão 282 se estende axialmente para fora a partir do cubo para produzir um orificio rosqueado 286. Além de proporcionar um suporte para o anel de ajuste 52, a porção de extensão 282 é configurada para proporcionar uma resistência minima ao fluxo de ar através dos canais 234 do disco de freio 38. O conjunto de cubo 26 também inclui um anel de ajuste 52. O anel de ajuste 52 é de formato substancialmente anular e inclui uma multiplicidade de recessos uniformemente espaçados ao redor da circunferência do anel. O anel de ajuste 52 interage com um sensor (não mostrado) para permitir que o usuário monitore a rotação do conjunto de cubo 26 em relação ao conjunto tubular do eixo 14. Em modalidades alternativas, o anel de ajuste 52 pode incluir uma multiplicidade de cortes ou saliências em vez dos recessos, dependendo do estilo do sensor que estiver sendo usado. Na primeira e na segunda modalidade de cubo 30a, 30b, o anel de ajuste 52 é acoplado à porção de extensão 282 do parafuso de afastamento 270, no entanto na terceira e na quarta modalidade 30c, 30d, um anel de ajuste de compressão 52" é acoplado diretamente ao corpo de cubo 56b, 56d. O conjunto de cubo de freio 26 é tipicamente previamente montado em forma de uma unidade antes de ser instalado no conjunto tubular do eixo 14 de um veiculo motorizado 10. Para a montagem da unidade, o usuário introduz axialmente o disco de freio 38 na extremidade interna do cubo, assegurando-se que cada elemento de torque 42 está alinhado com uma fenda 254 correspondente e as superficies de piloto 242 estão alinhadas com o cilindro de piloto do cubo. Dependendo do projeto de cubo usado, ou uma lingueta de torque 64a, 64d (na primeira modalidade e na quarta modalidade, por exemplo, veja a Figura 3) ou a cabeça 150 de um pino de torque 134 (na segunda modalidade e na terceira modalidade, por exemplo, veja a Figura 8 está posicionada dentro de cada fenda radial 254.

A mola de pré-compressão axial 46 é então posicionada no cubo, assegurando-se de alinhar cada porção de base 258 com um elemento de torque 42 correspondente e cada porção de mola 266 com o disco de freio 38. Quando se posiciona a mola de pré-compressão axial 46, é importante se assegurar que a mola está orientada de modo tal, que as porções de mola 266 estão dirigidas para o disco de freio 38, fazendo a mola forças o disco 38 na direção da superficie qualificadora axial. Em algumas modalidades, a mola 46 é então acoplada ao cubo por uma multiplicidade de parafusos de afastamento 270 cada um dos quais atravessa um orificio 262 correspondente da mola 46. O anel de ajuste 62 é então fixado ao conjunto 26 por seu acoplamento às porções estendidas 282 dos parafusos de afastamento 270. Em outras modalidades, a mola de pré-compressão axial 46 pode ser acoplada diretamente ao cubo com prendedores e o anel de ajuste 52" pode ser comprimido para dentro de uma crista 194 correspondente (veja a Figura 29) . Quando o conjunto está completamente montado, ele pode ser instalado sobre o conjunto de tubo do eixo 14 de um veiculo motorizado 10 com os mancais e vedações adequados usando-se processos padrão conhecidos na técnica.

Tipicamente, quando se deve proceder à manutenção ou à substituição de um disco de freio, o usuário deve primeiro remover o conjunto de cubo do eixo antes que o disco de freio possa ser removido do cubo. Um outro conjunto, de cubo 26' é ilustrado nas Figuras 37-45. Este conjunto de cubo 26' emprega uma estrutura muito semelhante à do conjunto de cubo 26 descrito anteriormente e mostrado nas Figuras 1-3, e tem muitas das suas propriedades. Elementos análogos receberam os mesmos números de referência, sendo afetados com o apóstrofe. A descrição que segue do conjunto de cubo 26' se concentra principalmente na estrutura e nas características que diferem da modalidade anteriormente descrita.

Tal como ocorre com o conjunto de cubo 26, o conjunto de cubo 26' é configurado para ser instalado no eixo de um veiculo motorizado e para agir como uma local de montagem para um ou mais das rodas de veiculo (não mostradas). No conjunto de cubo 26', o cubo de freio 30' é projetado para permitir que o usuário remova e instale o disco de freio 38', tal como para a manutenção ou substituição, sem que se tenha que remover o cubo 30' do eixo, deixando o conjunto de mancai e vedações intactas. Na modalidade ilustrada, o conjunto de cubo 26' inclui um cubo 30', uma placa de flange de roda 290' um disco de freio 38' e uma mola de pré-compressão axial 46'.

Conforme ilustrado na Figura 39, o cubo 30' do conjunto de cubo 26' inclui um corpo substancialmente cilíndrico 56' , uma multiplicidade de linguetas de torque 64' posicionadas na proximidade da extremidade interna 68' do corpo de cubo 56' , uma multiplicidade de linguetas de roda 294A posicionadas na proximidade do centro axial do corpo de cubo 56' e uma multiplicidade de linguetas rosqueadas 296' na proximidade da extremidade externa 76' do corpo de cubo 56' . Tal como nos projetos de cubo anteriores, o corpo 56' do cubo 30' também define um recesso interno 80' que inclui sedes para os mancais do conjunto de mancais e quaisquer vedações necessárias.

As linguetas de torque 64' se estendem radialmente para fora a partir do corpo 56' na proximidade da extremidade interna 68'. As linguetas .64' são formadas fazendo parte integrante do corpo 56' e são espaçadas equidistantes ao longo da sua circunferência. Tal como com as linguetas de torque da primeira e da quarta modalidade de cubo 30a, 30d, cada lingueta 64' do cubo 30' tem um par de paredes laterais substancialmente paralelas 110' configuradas para serem acolhidas no interior das fendas 254' do disco de freio 38' e serem deslocáveis ao longo delas.

As linguetas de roda 294' se estendem radialmente para fora a partir do corpo 56' na proximidade do centro axial do corpo de cubo. Tal como com as linguetas de torque 64', as linguetas de roda 294' são formadas fazendo parte integrante do corpo de cubo 56' e são espaçados de modo equidistante ao longo da sua circunferência. Cada lingueta de roda 294' inclui um orificio rosqueado que se estende axialmente 298', configurado para acolher de modo rosqueado uma cavilha 302'. Na modalidade ilustrada, cada lingueta de roda 2941 é dimensionada e espaçada que o disco de freio 381 possa deslizar ao longo das linguetas 294' sem interferência. Mais especificamente, cada lingueta de roda 294' é suficientemente pequena para passar através de uma fenda radial 254' correspondente do disco de freio.

Conforme mais bem mostrado nas Figuras 39, 40, 44 e 45, a placa de flange de roda 290' tem um formato substancialmente anular e define uma multiplicidade de orifícios para pinos de roda 94'. A placa de flange de roda 290' também inclui uma parede 297' que se estende perpendicularmente à superficie de montagem 98' e ao longo da circunferência interna da placa 290'. A parede 297' varia em distância radial do eixo central 34' e define uma multiplicidade de pilotos de cubo 300' a uma primeira distância radial do eixo central 34' e uma multiplicidade de pilotos de roda 304' a uma segunda distância radial maior do eixo central 34' (veja a Figura 44). Mais especificamente, os pilotos de cubo 300' são configurados para engatar com o cilindro de piloto 246' do cubo 30' e alinhar coaxialmente a placa 290' com o eixo central 34' e os pilotos de roda 304' são configurados para manter a concentricidade entre a placa 290' e a roda. A parede 297' também proporciona uma rigidez à placa 290' .

A placa 290' também define uma multiplicidade de entalhes 306', sendo cada um deles posicionado entre um par de pilotos de cubo 300' e dimensionados ligeiramente maiores do que uma lingueta rosqueada 296' do cubo 30' . A placa 290' também define uma multiplicidade de orifícios de montagem 308', cada um deles posicionado entre um par de entalhes 306' e dimensionado para receber uma cavilha de grande resistência 302' tendo um diâmetro de cabeça reduzido. Na modalidade ilustrada, os orifícios 308' estão em recesso axialmente da superficie de montagem 98' e dimensionados para acomodar as cabeças de diâmetro reduzido de modo que as cavilhas 302' não interfiram na roda quando esta for instalada no cubo 30' . Mais especificamente, os orifícios 308' são dimensionados para aceitar as cabeças de diâmetro reduzido, mas são demasiado pequenos para acolher cabeças de cavilhas de tamanho tipico. Portanto, a cabeça de cavilha age como um controlador de segurança uma vez que não poderão ser usados prendedores de qualidade inferior com cabeças de tamanho padrão.

A placa de flange de roda 290' pode ser fabricada de ferro dútil austemperado. Por este motivo, o material da placa 290' é análogo em dureza ao material de pinos de roda 312' tipicos. A dureza similar da placa 290' e do pino 312' impede os pinos 312' de serem comprimidos para dentro da placa 290'. Para restringir a rotação dos pinos 312' depois de instalados, é formado um entalhe 314' no pino 312' . Quando o pino 312' estiver instalado na placa 290', o entalhe 314' entra em contato com um flange ou com uma superficie elevada 318', formada na placa 290A, restringindo a rotação do pino 312' em relação à placa 290' (veja a figura 45). O conjunto de cubo de freio 26' também inclui um par de placas de detenção 310'. Cada placa 310' é de formato substancialmente semi-anular e é configurada para ser fixada por cavilhas ao lado externo das linguetas de torque 64' para estabelecer uma detenção do deslocamento para fora e uma superficie qualificadora axial para o disco 38' sobre o cubo 30'. Na modalidade ilustrada, as placas de detenção 310' funcionam em série com a mola de pré- compressão axial 46 que atua como um detentor de deslocamento para dentro para o disco 38' e aplica uma força constante na direção de fora para forçar o disco 38 contra as placas de detenção 310'. Na modalidade ilustrada, cada placa de detenção 310' se estende aproximadamente da metade da circunferência do cubo 30', de modo que as placas de detenção 310' podem ser instaladas sem que haja a necessidade de se fazer as mesmas deslizarem ao longo do comprimento do cubo 30'. NO entanto, em modalidades alternativas, pode ser usada uma peça anular. Em outras modalidades ainda o cubo de freio 26' pode incluir uma placa de detenção 310' fixada ao lado interno com uma ou mais molas de pré-compressão axial 46 no lado externo (veja as Figuras 46a, 46b e 47). Para montar o conjunto de cubo 26' , o usuário acopla a mola de pré-compressão axial 46' à face interna das linguetas de torque 64' com um conjunto de parafusos de afastamento e acopla o anel de ajuste 52' à porção de extensão dos parafusos de afastamento (não mostrados). Em outras modalidades, o usuário pode acoplar a mola de pré- compressão axial 46' diretamente às linguetas 64' usando um prendedor padrão acoplando ao mesmo tempo o anel de ajuste 52' ao cubo 30' usando um conjunto de espaçadores de afastamento independentes 322' (veja as Figuras 40 e 43). O usuário pode então instalar o cubo 30' sobre o eixo do veiculo motorizado com os mancais e vedações adequados, conforme é conhecido na técnica. O usuário introduz o disco de freio 38' axialmente sobre a extremidade externa 76' do cubo 30', fazendo o disco 38 deslizar em uma direção para dentro ao longo do cubo 30', passando as linguetas rosqueadas 296' e as linguetas 294' até o disco 38' entrar em contato com a mola de pré-compressão axial 46' . O usuário acopla (por cavilhas, por exemplo) as placas de detenção 310' ao lado externo das linguetas de torque 64', prendendo o disco de freio 38' ao cubo 30' entre a mola de pré-compressão 46' e as placas 310' (veja a Figura 41). O usuário então introduz axialmente a placa de flange de roda 290' sobre a extremidade externa 76' do cubo 30' , deslocando a placa 290' em uma direção para dentro passando pelas linguetas rosqueadas 296' e engatando com as linguetas de roda 294' . A placa de flange de roda 290' é acoplada (por cavilhas, por exemplo) às linguetas de roda 294' com cavilhas 302' (veja a Figura 42). Se o disco de freio 38' precisar ser substituído durante o tempo de vida útil do conjunto de cubo 26' , o usuário pode remover o disco de freio 38' do cubo 30' sem remover o cubo 30' do eixo. Para remover o disco de freio 38', o usuário remove as cavilhas 302' prendendo a placa de flange de roda 290' ao cubo 30' . O usuário então remove a placa de flange de roda 290' do cubo 30' fazendo a placa 290' deslizar em uma direção para fora assegurando-se de alinhar os entalhes 306' co as linguetas rosqueadas 296'. 0 usuário então remove as duas placas de detenção 310', e faz o disco de freio 38' deslizar em uma direção para fora ao longo do corpo de cubo 56', passando sobre as linguetas de roda 294' e das linguetas rosqueadas 296'. Um disco de freio 38' novo ou reformado pode então ser reinstalado sobre o cubo 320' conforme descrito acima. A mola de pré- compressão axial 46', parafusos de afastamento 270' e anel de ajuste 52' podem continuar fixados ao cubo 30' tanto durante a montagem como durante a desmontagem.

As Figuras 50a e 50b ilustram uma quinta modalidade de cubo 30e do conjunto de cubo 2 6 formado (fundido, por exemplo) de uma liga de alumínio para produzir uma massa rotacional baixa. Na quinta modalidade de cubo 30e, o cubo emprega uma estrutura muito semelhante ao cubo já descrito 30b mostrado nas Figuras 6-19 e tem muitas das suas propriedades. Elementos análogos aos da modalidade anterior receberam o mesmo número e uma letra de referência "e". A descrição que segue do cubo 30d se concentra principalmente na estrutura e nas características que diferem da modalidade anteriormente descrita.

Conforme ilustrado nas Figuras 50a e 50b, a quinta modalidade de cubo 30e inclui um flange de montagem 126e que se estende radialmente para fora a partir do corpo 56e na proximidade da extremidade interna 68e do cocu 56e. O flange de montagem 126e define um primeiro conjunto de orifícios 350e e um segundo conjunto de orifícios 354e. O primeiro conjunto de orifícios 350e é dimensionado para acolher um espaçador 358e em seu interior ao passo que o segundo conjunto de orifícios 354e é dimensionado para receber um pino de torque 134 correspondente (descrito acima). Separando-se as localizações de montagem dos espaçadores 358e e dos pinos de torque 134, são separadas as áreas de grande calor (isto é, os espaçadores) das áreas de torque elevado (isto é, os pinos de torque 134), aumentando a resistência do conjunto como um todo. Além disso, fazendo-se com que os espaçadores 358e constituam um elemento separado, eles não precisam ser capazes de resistir às cargas grandes presente durante a frenagem e podem ser formadas de um material que é mais isolante térmico, tal como aço inoxidável, cerâmica e semelhantes.

A quinta modalidade de cubo 30e também inclui um sulco 362e que se estende ao longo do flange de montagem 126e. Quando o cubo 30e é montado, o sulco 362e é configurado para acolher pelo menos parcialmente as saliências 175' da tampinha 174' posicionada sobre os pinos de torque 134 (veja a Figura 55) . O sulco 362 'restringe pelo menos parcialmente a rotação da tampinha 174' em relação ao pino 134.

Durante a montagem, para aumentar a precisão da superfície qualificadora axial definida pelas superficies axiais 359e dos espaçadores 358e, o usuário insere os espaçadores 358e nos orifícios correspondentes 350e do flange de montagem 126e. O usuário então usina as superficies axiais 359e dos espaçadores 358e enquanto os espaçadores 358e estão instalados no cubo 30e. Depois dos espaçadores 358e terem sido usinados, o usuário pode inserir os pinos de torque 134 nos seus orifícios correspondentes 354e.

Alternativamente, o usuário pode primeiro usinar a superfície interna 360c do flange de montagem 126e para ficar assegurado que ele se encontra perpendicular ao eixo central. O usuário então comprime cada espaçador 358e para dentro de um orificio correspondente 350e, confiando em uma variação minima de componente para componente nos espaçadores 350e para obter a máxima precisão.

Claims

1. Conjunto de cubo de freio (26) acoplável ao eixo (18) de um veículo, o conjunto de cubo de freio (26) compreendendo: um cubo de freio (30) que define um eixo central; um disco de freio (38) acoplado ao cubo de freio (30), o disco de freio (38) tendo uma primeira superfície de frenagem (218), e uma segunda superfície de frenagem (226) afastada axialmente da primeira superfície de frenagem (218), e em que o disco de freio (38) define uma pluralidade de fendas (254) que se estende radialmente; e pelo menos um elemento de torque (42) que se estende entre o disco de freio (38) e o cubo de freio (30) para transmitir torque entre eles, em que o elemento de torque (42) é pelo menos parcialmente recebido dentro e móvel ao longo da pluralidade de fendas (254) que se estende radialmente ao disco de freio (38), caracterizado pelo fato de que o elemento de torque (42, 134, 166) inclui um espaçador (158, 162, 182’) no qual uma da primeira ou segunda superfícies de frenagem (218, 226) do disco de freio (38) é engatada para formar um vão (120b) entre o disco de freio (38) e o cubo de freio (30).

2. Conjunto de cubo de freio, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o elemento de torque (42) é integralmente formado com o cubo de freio (30).

3. Conjunto de cubo de freio, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o elemento de torque (42) é formado de material que tem uma condutividade térmica inferior à condutividade térmica do material que forma o cubo de freio (30).

4. Conjunto de cubo de freio, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o material que forma o elemento de torque (42) tem uma condutividade térmica entre 2 % e 25 % da condutividade térmica domaterial que forma o cubo de freio (30).

5. Conjunto de cubo de freio, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o cubo é formado de alumínio.

6. Conjunto de cubo de freio, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o elemento de torque (42) é formado de pelo menos um de aço, aço inoxidável, cerâmica ou qualquer combinação destes.

7. Conjunto de cubo de freio, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as fendas (254) que se estendem radialmente são definidas pela primeira ou segunda superfícies de frenagem (218, 226).

8. Conjunto de cubo de freio, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o elemento de torque (42) é deslocável ao longo de uma dentre as fendas (254) do disco de freio (38) em resposta à expansão térmica e contração do disco de freio (38).

9. Conjunto de cubo de freio, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma porção do elemento de torque (42) é formada por metal tubular e inclui um par de paredes substancialmente paralelas.

10. Conjunto de cubo de freio, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma porção do elemento de torque (42) é formada de uma mola cilíndrica espiral (166).

11. Conjunto de cubo de freio, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma porção do elemento de torque (42) inclui um pino (170’) acoplado ao cubo de freio (30) e uma tampinha (174’) acoplada ao pino (170’).

12. Conjunto de cubo de freio, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o elemento de torque (42) é acoplado ao cubo por meio de pelo menos um de um prendedor, encaixe por pressão e rebite.

13. Conjunto de cubo de freio, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira superfície de frenagem (218) está axialmente para dentro da segunda superfície de frenagem (226), e em que o espaçador (158) está engatado com a segunda superfície de frenagem (226) para formar o vão.

14. Conjunto de cubo de freio, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o disco de freio (38) inclui uma primeira placa (214) na qual a primeira superfície de frenagem (218) é definida, uma segunda placa (222) na qual a segunda superfície de frenagem (226) é definida, a primeira e a segunda placas (214, 222) separadas por um espaçamento axial, e uma pluralidade de nervuras (230) que se estende entre a primeira e segunda placas (214, 222) para definir uma pluralidade de canais de resfriamento (234) entre as mesmas, e em que o elemento de torque (42) se estende axialmente para dentro da segunda superfície de frenagem (226) a uma distância que não é maior do que a espessura dasegunda placa acrescida de 50% do espaçamento entre a primeira e segunda placas (214, 222).

15. Conjunto de cubo de freio, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o elemento de torque (42) se estende axialmente para dentro da segunda superfície de frenagem (226) a uma distância que não é maior do que a espessura da segunda placa acrescida de 15% do espaçamento entre a primeira e segunda placas (214, 222).