BR112017000741B1

BR112017000741B1 - Porca de roda ou porca de eixo para veículos, dispositivo de controle para porca de roda ou de eixos em veículos e veículo comercial proporcionado com a mesma

Info

Publication number: BR112017000741B1
Application number: BR112017000741-0A
Authority: BR
Inventors: Carlos Eduardo Lopes; Paulo Eduardo Barreto Paraizo
Original assignee: Maxion Wheels Germany Holding Gmbh
Priority date: 2014-09-18
Filing date: 2015-09-17
Publication date: 2021-04-27
Also published as: DE112015004271T5; CN106715930B; DE202014104451U1; BR112017000741A2; US20170256105A1; US20190139336A1; JP2017529499A; WO2016042513A1; JP6793115B6; US10573100B2; CN106715930A; JP6793115B2; US9978190B2

Abstract

a presente invenção refere-se a uma porca, ou uma arruela para uma porca, em particular uma porca de roda ou uma porca de eixo para veículos, tendo uma porção de corpo (13), tendo um orifício roscado central (14), tendo uma parede periférica (13?), tendo uma face de contato em um lado inferior (18), em que a porca também tem uma pluralidade de faces de chave (16) na parede periférica da porção de corpo de porca para apertar ou soltar a porca por meio de uma ferramenta que coopera com as faces de chave. de modo a ser capaz de detectar o afrouxamento das porcas de roda ou porcas de eixo de veículos, e para indicar o referido afrouxamento a um acionador de veículo para evitar situações perigosas durante a condução do veículo, é disponibilizada em uma porção de corpo pelo menos uma reentrância (21), na qual um elemento sensor (11) é arranjado, em que o elemento sensor é conectado a uma interface sem fio (12) que é configurada para transmitir um sinal sensor do elemento sensor sem fio para uma unidade de recepção externa.

Description

[001] A presente invenção refere-se a uma porca para a fixação de componentes que podem ser liberados, tais como elementos de máquina, que são submetidos durante o uso operacional a um maior risco do arranjo fixo e confiável se tornar frouxo, por exemplo, como um resultado de vibrações. Um campo de aplicação particularmente preferido da presente invenção refere-se às porcas de roda ou porcas de eixo para veículos. Porcas de tipo genérico são proporcionadas com uma porção de corpo de porca, um orifício roscado central, uma parede periférica, uma face de contato em um lado inferior da porca e uma pluralidade de faces de chave na parede periférica da porção de corpo de porca para apertar ou soltar a porca por meio de uma ferramenta que coopera com as faces de chave. A presente invenção também se refere a arruelas para uso com porcas correspondentes, em particular com porcas de roda ou porcas de eixo para veículos, tendo uma porção de corpo de disco, a central orifício, uma parede periférica, uma face de contato em um lado inferior da porção de corpo de disco e uma face de contato em um lado superior da porção de corpo de disco. Com relação ao campo de aplicação principal da presente invenção, quer dizer, a fixação das rodas do veículo ou rolamentos da roda nos eixos de veículos, a presente invenção também se refere a um dispositivo de controle para porca de roda ou de eixos em veículos que têm pelo menos um rolamento de roda que é fixado a um eixo de veículo por meio de uma porca de eixo e/ou pelo menos uma roda de veículo que é fixada a um cubo de roda por meio de uma porca de roda e que são proporcionados com uma unidade eletrônica embarcada, por meio da qual a informação a partir de elementos sensores pode ser exibida para o acionador do veículo, em que a porca de roda e/ou a porca de eixo são proporcionadas com a porção de corpo de porca, um orifício roscado central, uma parede periférica, uma face de contato em um lado inferior da porca e uma pluralidade de faces de chave na parede periférica da porção de corpo de porca para apertar ou soltar a porca por meio da ferramenta que coopera com as faces de chave, e adicionalmente também veículos disponibilizados com o referido dispositivo de controle.

[002] Em tráfego de estrada, acidentes podem ocorrer como um resultado de um grande número de diferentes causas, sendo possível particularmente uma falha técnica no veículo, ou componentes do veículo também podem constituir a referida causa além de erro humano. Em veículos comerciais, mas também em carros particulares, o arranjo fixo das porcas de roda com as quais a roda do veículo é fixada a um cubo de roda é checado apenas raramente. Não só após a roda ter sido mudada, mas também como um resultado do uso diário operacional do veículo na estrada, as porcas de roda individuais podem se tornar frouxas, o que pode já levar a situações extremas quando se viaja em uma estrada cheia de curvas, tais como a perda do controle do veículo ou mesmo danos aos pneus ou a roda do veículo se tornar frouxa. As porcas de eixo com as quais um rolamento de roda que em geral compreende o cubo de roda e o disco do freio são fixadas ao eixo de um veículo podendo também se tornar frouxas ou podem, ainda, ser montadas incorretamente após, por exemplo, um disco de freio ter sido mudado.

[003] Para veículos comerciais tais como ônibus, caminhões, veículos de refugo, veículos para o transporte de bens perigosos e veículos utilitários são, com frequência, usados indicadores de porca de roda que estão disponíveis em larguras de chave extremamente variadas e que são construídos dependendo da configuração, seja como um anel com uma seta de marcação ou como uma calota com uma seta de marcação, e são fixos após a roda mudar para a porca de roda que foi preferivelmente apertada com um torque predeterminado. O maior nível de segurança para o acionador de veículo é então garantido se cada porca de roda em cada roda do veículo é proporcionada com um indicador correspondente, em que duas porcas de roda adjacentes em geral formam um par, em que os indicadores são montados de tal modo que as pontas das setas são direcionadas uma em direção a outra. É então possível para o acionador de veículo checar se a porca de roda está se tornando frouxa por meio de uma inspeção visual de todas as rodas do veículo. Se, entretanto, forem usadas calotas de roda que cobrem as porcas de roda, não é possível usar indicadores correspondentes em um modo vantajoso. Há um risco adicional de que os indicadores sejam roubados ou se tornem frouxos. Devido a seleção de materiais plásticos adequados, uma geração excessivamente potente de calor nos freios pode também ser sinalizada com os indicadores, quer dizer, se o ponto de fusão estiver muito baixo os indicadores se tornarão deformados ou se fundirão.

[004] DE 20 2004 051 865 B4 descreve um sistema de fixação de roda eletrônico para as porcas de roda. Cada parafuso de porca individual é provido de um pino de contato isolado cuja extremidade livre do pino se salienta além do lado superior do parafuso de porca. As porções de rosca externas dos parafusos de porcas individuais são parcialmente isoladas e todos os parafusos de porcas são conectados um ao outro por meio de trilhos de contato de tal modo que a porca de roda que é aparafusada sobre o parafuso de porca engatado na região do local de fixação do mesmo através de um isolamento do pino de contato e desse modo fechar um circuito entre o parafuso de porca e o trilho de contato. Se as porcas de roda se tornam frouxas por uma necessária mínima dimensão de pelo menos uma volta de rosca, o contato é interrompido, com o que é produzido um impulso elétrico que é indicado acusticamente e/ou oticamente como um sinal de aviso para o acionador do veículo. O referido sistema é muito passivo e reage apenas quando o parafuso se torna frouxo a tal grau que sob algumas circunstâncias de situações perigosas pode, de fato, ocorrer. É adicionalmente vantajoso para o trilho de contato ter que ser acionado permanentemente com corrente elétrica.

[005] Um objetivo da presente invenção é ser capaz de detectar o afrouxamento das porcas dentro das fixações de parafuso, tais como particularmente em porcas de roda ou porcas de eixo de veículos, e ser capaz de indicar o mesmo a um acionador de veículo de tal modo que situações perigosas sejam impedidas de começar.

[006] De modo a alcançar esse objetivo, é proposto com a presente invenção que a porca seja proporcionada com pelo menos uma reentrância, na qual um elemento sensor é arranjado, em que o elemento sensor é conectado a uma interface sem fio que é configurada para transmitir um sinal sensor do elemento sensor sem fio para uma unidade de recepção externa. Como um resultado da integração de um elemento sensor na porca, não só em porcas de roda, mas, por exemplo, também em porcas de eixo e também em porcas para a fixação, por exemplo, componentes de máquina giratória, tais como lâminas de serra, ou componentes de máquina que são submetidos a vibrações potentes, uma mudança de estado, por exemplo, de tensão interna na porca pode ser detectada de modo então a produzir um sinal de aviso onde aplicável como um resultado do sinal do sensor que é iniciado pela mudança de estado que a porca, tal como, por exemplo, a porca de roda ou porca de eixo, se tornou frouxa.

[007] Em uma conexão de parafuso tendo uma arruela, é também possível de modo a alcançar o objetivo acima proporcionar uma reentrância na porção de corpo de disco da arruela, em que um elemento sensor é arranjado na reentrância e o elemento sensor é conectado a uma interface sem fio que é configurada para transmitir um sinal sensor do elemento sensor sem fio para uma unidade de recepção externa. Consequentemente, não é absolutamente necessário se estabelecer a mudança de estado diretamente na porca (porca de roda, porca de eixo, porca de fixação) se for usado na conexão de parafuso a arruela que é presa por meio da porca entre uma face de fixação do lado do veículo (lado da máquina) e a face de contato da porca e que é acionada com as forças que são produzidas quando a porca é apertada.

[008] Em uma modalidade particularmente preferida, o elemento sensor é arranjado na reentrância junto com um composto de fundição ou um adesivo. É particularmente vantajoso se o composto de fundição ou o adesivo preenche completamente a reentrância em torno do elemento sensor.

[009] A interface sem fio preferivelmente tem uma unidade de transmissão que é conectada ao elemento sensor.

[0010] De acordo com uma modalidade, a porca pode ser proporcionada, preferivelmente integralmente, com uma placa de pressão que se projeta com a borda da placa da mesma, além das faces de chave e que forma a face de contato com o lado inferior da mesma. Porcas correspondentes que possuem uma placa de pressão integrada não liberável são com frequência disponibilizadas em porcas de roda para veículos comerciais. Na referida modalidade, a reentrância pode então também ser formada em uma borda da placa da placa de pressão. A periferia da placa da borda da placa pode preferivelmente ter uma porção cilíndrica e uma porção cônica. O arranjo pode ser produzido de tal modo que a reentrância é formada apenas na região da porção cilíndrica, ou a reentrância é formada não só na porção cilíndrica, mas também na porção cônica.

[0011] De acordo com uma variante de construção, a reentrância pode ser formada parcialmente ou completamente em uma parede periférica no caso da porca ou da arruela ou da placa de pressão. Na porca que possui uma placa de pressão ou em uma arruela, a reentrância pode também ser formada como uma reentrância parcial preferivelmente no lado superior da placa de pressão ou da arruela, em que a reentrância então preferivelmente tem uma passagem para a parede periférica. Pode também ser fornecida uma pluralidade de reentrâncias ou endentações que são conectadas uma a outra.

[0012] De acordo com uma variante, a unidade de transmissão pode ser arranjada fora da reentrância e eletricamente conectada ao elemento sensor por meio de uma placa de circuito impresso ou fiação. Na referida modalidade, pode ser vantajoso para a placa de circuito impresso se estender como uma placa de base até um local dentro da reentrância ou pode ser disponibilizado, sob a unidade de transmissão, uma placa de suporte que se estende até um local dentro da reentrância. A placa de circuito impresso pode nesse caso preferivelmente ser construída como uma placa de base tal como um segmento em forma de anel ou circular.

[0013] De acordo com uma variante alternativa, a unidade de transmissão pode ser arranjada dentro da reentrância junto com o elemento sensor, onde aplicável também junto com a bateria para suprimento elétrico. Em particular na referida construção, uma antena pode ser arranjada fora da reentrância de modo a garantir a transmissão do sinal sem fio.

[0014] De acordo com uma modalidade vantajosa, o elemento sensor pode ser um sensor de pressão ou sensor de força com o qual a pressão e/ou as tensões de torção que são produzidas em uma porção de corpo da porca, a placa de pressão ou a arruela quando a porca ou a conexão de parafuso que tem a arruela é apertada pode ser detectada; onde aplicável, em particular as forças que são produzidas em uma reentrância durante o apertar e que age no adesivo ou no composto de fundição pode então ser detectável ou ser detectada com o referido sensor.

[0015] De acordo com outra variante de construção, o elemento sensor pode ser um sensor de posição, com o qual os deslocamentos relativos do elemento sensor podem ser detectados com relação à posição de referência.

[0016] O objetivo acima mencionado é também alcançado por um dispositivo de controle para porca de roda ou de eixos em veículos que são disponibilizados com um sistema eletrônico embarcado, por meio do qual a informação a partir de elementos sensores pode ser exibida para o acionador de veículo pela porca de roda e/ou pela porca de eixo ou pela arruela que coopera com a mesma tendo pelo menos uma reentrância na parede periférica na qual um elemento sensor é arranjado, em que o elemento sensor é conectado à interface sem fio que é configurada para transmitir um sinal sensor do elemento sensor sem fio para uma unidade de recepção externa que é conectada ao sistema eletrônico embarcado. A porca ou a arruela é então preferivelmente construída como descrito acima.

[0017] A presente invenção é preferivelmente usada, como descrito, em um veículo, em particular em um veículo comercial, tendo uma pluralidade de eixos de veículo, ao qual um rolamento de roda que compreende pelo menos um cubo de roda é fixado por meio de uma porca de eixo, tendo pelo menos uma roda de veículo que é fixada a cada cubo de roda por meio de uma pluralidade de porcas de roda e tendo um sistema eletrônico embarcado, por meio do qual a informação a partir de elementos sensores pode ser exibida para o acionador de veículo, em que a porca de roda e/ou a porca de eixo são disponibilizadas com a porção de corpo de porca, um orifício roscado central, uma parede periférica, uma face de contato em um lado inferior da porca e uma pluralidade de faces de chave na parede periférica da porção de corpo de porca para apertar ou soltar a porca por meio de uma ferramenta que coopera com as faces de chave, e tendo um dispositivo de controle para controlar o estado do arranjo da porca de roda ou da porca de eixo, em que pelo menos uma porca de roda ou porca de eixo ou arruela é formada como descrito acima, e pelo menos uma unidade de repetição que é conectada ao sistema eletrônico embarcado é disponibilizado para transmitir os sinais do sensor da porca de roda ou de eixo ou arruela para o sistema eletrônico embarcado. De acordo com a modalidade preferida, a unidade de repetição central para receber os sinais do sensor de todas as porcas que são disponibilizadas com um elemento sensor que é disposto no veículo.

[0018] Vantagens adicionais e modalidades da presente invenção serão observadas a partir da descrição a seguir das modalidades e as possíveis aplicações da presente invenção que são mostradas de modo esquemático nos desenhos, nos quais:

[0019] A figura 1 é uma vista esquemática em seção transversal de um rolamento de roda que é fixado por meio de uma porca de eixo de acordo com a presente invenção e a roda de veículo que é fixado ao cubo por meio de porcas de roda de acordo com a presente invenção;

[0020] A figura 2 é uma vista detalhada das porcas de roda usadas na figura 1;

[0021] A figura 3 mostra a porca de roda de acordo com a presente invenção com a ferramenta disposta na mesma;

[0022] A figura 4 é uma vista em perspectiva esquemática, em um modo altamente simplificado, da porca de acordo com a presente invenção, em particular a porca de roda, de acordo com a segunda modalidade;

[0023] A figura 5 é uma vista em seção transversal de uma porca de roda a partir da Figura 4 junto com a ferramenta adaptada na mesma;

[0024] A figura 6 é uma vista em perspectiva esquemática, em um modo altamente simplificado, de uma porca de acordo com uma terceira modalidade;

[0025] A figura 7 é uma vista em perspectiva explodida esquemática, em um modo altamente simplificado, de uma porca, em particular um cubo de porca;

[0026] A figura 8 é uma vista em seção transversal através de uma arruela de acordo com a presente invenção;

[0027] A figura 9 é uma vista em perspectiva esquemática, em um modo altamente simplificado, de uma porca com a arruela ou placa de pressão de acordo com uma quarta modalidade;

[0028] A figura 10 é uma vista plana da placa de pressão na porca de acordo com a Figura 9; e

[0029] A figura 11 mostra o campo de aplicação preferido da presente invenção como uma vista plana esquemática de um veículo comercial.

[0030] A figura 1 é uma vista esquemática altamente simplificada de um rolamento de roda que é em geral designado 1 na extremidade do eixo 2 de um veículo que não é ilustrado em maiores detalhes, tal como, por exemplo, um veículo comercial. O rolamento de roda 1 compreende em um modo conhecido em si de um tambor de rolamento 4 que é fixado na extremidade do eixo 2 por meio de um mancal de rolamento adequado e ao qual um disco de freio 5 e um cubo de roda 6 que é disposto com parafusos de porcas que se projetam 7 para a fixação à roda de veículo 50 são fixados em um modo rotacionalmente seguro. Todo o rolamento de roda 1 é fixado na extremidade do eixo 2 do eixo por meio de uma porca de eixo 20.

[0031] A roda de veículo 50 é mais uma vez fixada ao cubo de roda 6 por meio de um número de porcas de roda 10 que correspondem ao número de parafusos de porcas 7, em que as porcas de roda individuais 10 são em geral fixadas ao cubo de roda 6 do rolamento de roda 1 por meio de uma ferramenta 60 que é indicada com a cabeça de ferramenta 61 do mesmo com um predeterminado torque de apertar. Na figura 1, todas as porcas de roda 10 ilustradas são disponibilizadas com um elemento sensor 11, respectivamente, com o qual, como será explicado abaixo, o arranjo de fixação, em particular o estado de tensão da porca de roda 10 no parafuso de porca 7, pode ser monitorado, em que o elemento sensor é conectado à interface sem fio 12, por meio da qual o sinal do sensor do elemento sensor 11 pode ser transmitido sem fio para uma unidade de recepção externa que não é ilustrada em maiores detalhes. Na modalidade ilustrada de acordo com a figura 1, a porca de eixo 30 é adicionalmente também proporcionada com um elemento sensor 31 e a interface sem fio 32 que é conectada ao mesmo de modo a transmitir o sinal do sensor que é detectado pelo elemento sensor 31 com relação ao arranjo de fixação da porca de eixo 30 a preferivelmente mesma unidade de recepção externa que não é mostrada. A estrutura mostrada do rolamento de roda 1 e a construção da roda de veículo 50 é apenas exemplificativa e livremente selecionável e serve apenas para explicar o campo de aplicação preferida da presente invenção.

[0032] A figura 2 é uma seção transversal, desenhada em uma escala ampliada, de uma porca de roda 10 a partir da figura 1. A porca de roda 10 é construída como uma porca de flange hexagonal em uma construção do tipo conhecida em si e tem uma porção de corpo de porca 13 que é proporcionada com um orifício roscado central 14 e, na periferia do mesmo, com seis faces de chave 15 que são localizadas de modo a ser deslocada uma com relação a outra. No exemplo mostrado, é arranjado no lado inferior da porção de corpo de porca 13 uma placa de pressão móvel 16 que é retida em um modo não liberável na porção de corpo de porca 15, mas que pode girar com relação à porção de corpo de porca sobre o eixo do orifício A da porca de roda 10. A placa de pressão 16 forma, no estado fixado na direção do disco de roda da roda de veículo, um colar 17 que se amplia em uma direção para fora e que forma com o lado inferior 18 do mesmo uma face de contato na face externa do disco de roda da roda de veículo que é fixada com a porca de roda 10, como mostrado na figura 1, ao cubo e coopera com a mesma. O lado inferior 19 da porção de corpo de porca atual 13 e o lado superior 20 da placa de pressão 16 formam faces de fricção, substancialmente apenas a porção de corpo de porca 13 em geral sendo girada quando a porca de roda é apertada, preferivelmente por meio de uma chave de torque, de modo a ir de encontro ao torque de apertar, enquanto que a placa de pressão 16 permanece fixada em posição a maior extensão possível.

[0033] De acordo com a presente invenção, é formada aqui na parede periférica 13’ da porção de corpo de porca 13, preferivelmente centralmente com relação a uma das faces de chave 15, a reentrância 21 na qual são arranjados não só um elemento sensor 11, mas também a interface sem fio 12 que é construída em um modo correspondentemente miniaturizado e que tem uma unidade de transmissão integrada, que são conectados ao elemento sensor 11 de tal modo que um sinal sensor do elemento sensor 11 pode ser transmitido sem fio. O elemento sensor 11 e a interface 12 são arranjados completamente dentro da reentrância 21 sem projetar, em que a reentrância 21 é adicionalmente preenchida com um adesivo adequado ou um composto de fundição adequado que protege os elementos (elemento sensor 11, interface 12) que são arranjados dentro da reentrância 21, em particular também com relação a influências ambientais e ao mesmo tempo retém o elemento sensor 11 e a interface 12 firmemente na reentrância 21. Quando a porca 10 é apertada por meio da porção de cabeça da ferramenta 61 da ferramenta 60, como ilustrado em um modo ampliado na figura 3,cuja ferramenta 60 preferivelmente compreende uma chave de torque, com a qual o torque para a porca de roda pode ser determinado, as tensões internas na forma de tensões de pressão e/ou as tensões de torção que podem ser detectadas por meio do elemento sensor 11 são produzidas na placa de pressão 16 e, como um resultado das faces de contato comuns entre o lado superior 20 da placa de pressão 16 e o lado inferior 19 da porção de corpo de porca 13, também na porção de corpo de porca 13. Para esse fim, o elemento sensor 11 pode, por exemplo, compreender um sensor de pressão tal como um sensor DMS miniaturizado ou um sensor piezoelétrico que produz, para um estado de tensão específico de acordo com o torque da porca de roda, um sinal sensor que corresponde àquele torque. Por meio da interface sem fio 12, que age como uma unidade de transmissão, o sinal do sensor pode então transmitir sem fio para a unidade de repetição e subsequentemente ser avaliado com um sistema eletrônico embarcado de um veículo. Se a porca de roda 10 se torna frouxa, o estado de tensão interna na porção de corpo de porca 13 muda de acordo, como faz o sinal do sensor como um resultado; O respectivo sinal do sensor pode ser avaliado e exibido constantemente por meio do sistema eletrônico embarcado, ou um sinal de aviso para o acionador de veículo é engatilhado apenas quando um valor cair abaixo de um valor específico de sinal do sinal do sensor de modo a notificar o condutor de um defeito de fixação de pelo menos uma das porcas de roda. O elemento sensor 11 e a interface 12 são completamente integrados em uma reentrância 21 e não se projetam além da parede periférica 13’ de modo que a porção de cabeça da ferramenta 61 pode ainda ser invertida sobre a porção de corpo de porca 13, da porca de flange hexagonal, com as faces de contra chave.

[0034] As Figuras 4 e 5 mostram uma segunda modalidade da porca 110, que é mais uma vez preferivelmente a porca de roda para a fixação da roda de veículo ao cubo de roda de um rolamento de roda. A porca 110 é também na forma de uma porca de flange hexagonal tendo a porção de corpo de porca 113 que tem na parede periférica 113’ da mesma as seis faces de chave 115 e que é proporcionada centralmente com um orifício roscado 114, por meio do qual a porca de roda 110 pode ser aparafusada em um parafuso de porca. Como na modalidade precedente, a porca de roda 110 é fornecida com a placa de pressão 116 que forma um colar que se amplia para fora e que se funde por meio de uma porção de transição cônica 125 dentro da porção cilíndrica 126 cujo lado inferior 118 forma a face de contato com o disco de roda da roda de veículo. Como pode ser claramente visto em particular na figura 5, embora a placa de pressão 116 seja também fixada à porção de corpo de porca 113 em um modo não liberável aqui, a mesma pode ser girada com relação ao mesmo e a fixação da placa de pressão 116 na porção de corpo de porca 113 pode ser realizada em modos extremamente diferentes pelo fato de que não é um importante aspecto da presente invenção. Na porca 110, a porção atual de corpo de porca 113 não é disponibilizada com a reentrância 121, mas em vez disso a placa de pressão 116 na borda da placa (periferia da placa), nesse caso uma reentrância que se estende parcialmente na região da porção cônica 115 e parcialmente na região da porção cilíndrica 126 como um resultado das dimensões selecionadas para a porção cilíndrica 126 e a porção cônica 125. Um elemento sensor 111 é arranjado na reentrância 121 de tal modo que o mesmo é localizado dentro da reentrância 121 com a face do sensor do mesmo, como a figura 5 particularmente mostra. A placa de base 127 que ao mesmo tempo pode formar pelo menos parcialmente a placa de circuito impresso e pode ser conectada à unidade de transmissão 128 é arranjada abaixo do elemento sensor 111, com o que a placa de circuito impresso 127 e a unidade de transmissão 128 formam a interface sem fio 112 de modo a transmitir um sinal sensor do elemento sensor 111 sem fio para uma unidade de recepção externa (não mostrado). A reentrância 121 é mais uma vez preferivelmente preenchida com adesivo ou composto de fundição no estado montado do elemento sensor 111 com a interface 112, de modo que a face do sensor do elemento sensor 111 é protegida com relação ás influências ambientais. Nesse caso, as forças que são produzidas quando a porca 110 é apertada podem ser transmitidas à face do sensor do elemento sensor 111, onde aplicável também por meio do adesivo ou do composto de fundição. Uma vez que todo o arranjo para o elemento sensor é localizado fora das faces de chave 115 na porca de roda 110, a porca de roda 110 pode ser apertada por meio da porção de cabeça da ferramenta 161, por exemplo, da chave de torque (não mostrado) sem haver risco de danos ao elemento sensor ou à unidade de transmissão em uma interface sem fio 112 quando a porca de roda 110 é apertada.

[0035] A figura 6 é uma vista simplificada esquemática de ainda outra modalidade da porca de roda 210 em uma configuração como uma porca de flange hexagonal. Nesse caso, o elemento sensor (não ilustrado em detalhes) e a interface sem fio 212 não são também associados com a porção de corpo de porca atual 213, mas em vez disso com a placa de pressão 216. A interface sem fio 212 é arranjada em uma placa de base similar a um segmento de anel 227 que se estende em ambos os lados da reentrância 221, dentro da qual o elemento sensor é arranjado. A placa de base similar a um segmento 227 diretamente se une à periferia externa da porção cilíndrica 226 da placa de pressão 216. Um referido arranjo proporciona um arranjo mais próximo e simultaneamente mais confiável da unidade de transmissão 228 (apenas indicado aqui) no lado superior da placa de base 227.

[0036] A faixa de aplicação da presente invenção não é limitada às porcas de roda. A figura 7 mostra uma modalidade de uma porca de eixo 330 que serve, por exemplo, para fixar um rolamento de roda, como já resumidamente explicado com referência à figura 1. A porca de eixo 330 tem uma porção de corpo de porca 313 que tem um orifício roscado central 314, com o qual a porca de eixo 330 pode ser fixada à extremidade do eixo. O lado inferior 339 da porca de eixo 330 age como uma face de contato com relação, por exemplo, ao disco de suporte para o mancal de rolamento. A parede periférica 333’ da porção de corpo de porca 330 é disponibilizada com seis faces de chave 335 mais uma vez nesse caso de modo a ser capaz de apertar ou de afrouxar a porca de eixo 310 por meio de uma ferramenta adequada que coopera com as faces de chave 335. A porção de corpo de porca 333 é disponibilizada com a reentrância 321 na parede periférica 333’, nesse caso abaixo de uma das faces de chave 335, com um elemento sensor 311 com a face do sensor do mesmo sendo arranjado na referida reentrância 331; o elemento sensor 311 é preferivelmente conectado à unidade de transmissão 328 como a interface sem fio 312 por meio de uma placa de circuito impresso que é integrada na placa de suporte 327. Na modalidade mostrada, a placa de base 327 e o transmissor 328 têm uma seção transversal circular e no estado para uso um adesivo ou um composto de fundição preferivelmente completamente preenche a reentrância 331 em torno do elemento sensor 311 e a placa de circuito impresso ou porção de placa de suporte 329 que margeia a reentrância 321.

[0037] A figura 8 mostra a arruela 440 preferivelmente para uso com porcas hexagonais como porcas de roda. A arruela 440 compreende uma porção de corpo de disco anular 413 tendo um orifício não roscado central 414, a porção de corpo de disco 413 sendo disponibilizada na parede periférica 413’ do mesmo com a reentrância 421, na qual é arranjado um elemento sensor 411 que é conectado à unidade de transmissão 428 por meio da placa de base ou porção de placa de circuito impresso 429 e a placa de base 427 que age ao mesmo tempo como a placa de circuito impresso de modo a formar com os referidos elementos a interface sem fio 412, por meio da qual um sinal sensor do elemento sensor 411 pode ser transmitido para uma unidade de recepção externa. A arruela 410 tem um lado inferior 418 e um lado superior 420, o lado inferior 418 age como uma face de contato, por exemplo, em um disco da roda e o lado superior 420 age como uma face de contato para a porca. Uma vez que a arruela 410 é arranjada dentro da conexão de parafuso entre a porca e a face de parada (por exemplo, disco da roda), a porção de corpo 413 da arruela 410 é submetida à pressão e forças de torsão que são aplicadas quando a porca da conexão de parafuso é apertada e que pode ser detectada com o elemento sensor 411 dentro da reentrância 421 e que pode ser usada como um sinal de referência para o arranjo seguro da conexão de parafuso ou uma mudança daquele arranjo anteriormente fixo.

[0038] As figuras 9 e 10 mostram ainda outra modalidade da porca 510 tendo uma placa de pressão 516. A placa de pressão 516 pode nessa modalidade particular ser na forma de uma arruela anular ou compreender a referida arruela. São formadas na porção de corpo de porca 513 as faces de chave 515 com as quais a porca 510 pode ser apertada ou liberada por meio de uma ferramenta. A figura 9 mostra que uma antena 555, que é conectada, por exemplo, por meio de cabos 556 a uma unidade de transmissão 528 (transmissor) que é arranjado em uma reentrância 521 em uma placa de pressão 516, é adaptada na porca 510 no lado de fora da porção cônica 525. Nesse caso, a reentrância 511 compreende, como pode ser visto particularmente claramente na figura 10, uma reentrância parcial que é produzida mecanicamente no lado superior 520 da placa de pressão 516 e que é aberta apenas por meio de uma abertura 557 com relação à parede periférica da porca 510 ou a placa de pressão 516. Na referida modalidade, a reentrância 521 pode ser construída de diferentes modos e onde aplicável pode também ser aberta com relação à periferia interna da placa de pressão 516. A reentrância pode também compreender uma pluralidade de reentrâncias menores que são abertas em direção ao lado superior. São também arranjados, além da unidade de transmissão 528, na reentrância que se estende continuamente sobre a região parcial do lado superior 520 o elemento sensor 511 e a bateria 558 que são conectados um ao outro ou à unidade de transmissão 528 da interface sem fio 512 por meio de cabos ou da placa de circuito impresso, respectivamente.

[0039] O principal campo de aplicação da presente invenção se refere, como já mencionado diversas vezes acima, a controlar as porcas de roda e/ou porcas de eixo seguras e confiáveis em veículos comerciais. A figura 11 é uma vista plana de um exemplo de um veículo comercial 670, nesse caso, com um eixo dianteiro (não visível) e dois eixos traseiros com um arranjo de pneu duplo. Em geral, todos os parafusos de roda são fornecidos para proteger o arranjo de pneu duplo, com a porca de roda que, como descrito acima, é fornecida com um elemento sensor e a interface sem fio tendo uma unidade de transmissão. Onde aplicável, cada porca de eixo pode também ser fornecida na respectiva extremidade de eixo com um elemento sensor com a unidade de transmissão. Por meio de exemplo, a vista plana na figura 9 mostra que a unidade de repetição central 690 é disponibilizada de modo a detectar os sinais individuais do sensor e para encaminhá- los a um sistema eletrônico embarcado (não mostrado) onde é possível se estabelecer por meio dos sinais individuais do sensor se o torque de apertar das porcas de roda individuais e/ou porcas de eixo está se movendo dentro da faixa de tolerância para um arranjo seguro ou fora dessa faixa de tolerância.

[0040] Um grande número de modificações que são pretendidas estar inseridas no âmbito de proteção das reivindicações em anexo resulta a partir da descrição precedente para aqueles versados na técnica. A descrição das modalidades individuais nas Figuras é apenas exemplificativa e esquemática. O elemento sensor pode também ser arranjado em porcas que são construídas sem a placa de pressão ou sem um colar. A placa de pressão pode formar um componente integral da porção de corpo de porca e então ser conectado à porção de corpo de porca em um modo rotacionalmente seguro. A porca de eixo pode, também, ter uma placa de pressão. A modalidade pode também ser conduzida de tal modo que a reentrância é localizada dentro da face de chave ou entre duas faces de chave na porca de roda ou porca de eixo. A placa de pressão pode se estender apenas conicamente ou ser construída como uma expansão em forma de disco com apenas uma borda periférica cilíndrica. A forma em particular da unidade de transmissão que é arranjada fora da reentrância pode ser produzida praticamente livre e não é limitada ao formato mostrado. O elemento sensor pode, também, compreender um sensor de posição com o qual os deslocamentos relativos do elemento sensor podem ser detectados com relação à posição de referência. Nesse caso, não seriam as forças que são produzidas como um resultado do torque de apertar dentro da porção de corpo de porca e/ou a placa de pressão, mas em vez disso apenas ou onde aplicável adicionalmente um deslocamento de posição que é detectado como um sensor de sinal e transmitido por meio da unidade de transmissão da interface sem fio ao sistema eletrônico embarcado. Toda a descrição das figuras foi ajustada por porcas de roda, arruelas e porcas de eixo para veículos. Entretanto, a presente invenção pode em geral ser usada em todas as porcas para a fixação dos componentes que podem ser liberados, tais como elementos de máquina, que são submetidos a um maior risco do arranjo seguro e confiável tornando-se solto durante o uso operacional, por exemplo, como um resultado de vibrações.

Claims

1. Porca de roda ou porca de eixo para veículos: tendo a porção de corpo de porca (13; 113; 213; 333), tendo um orifício roscado central (14; 114; 214; 334), tendo uma parede periférica (13’; 113’; 213’; 333’), tendo uma face de contato em um lado inferior (18; 118; 139) da porca, tendo uma pluralidade de faces de chave (16; 115; 215; 335) na parede periférica da porção de corpo de porca para apertar ou soltar a porca por meio de uma ferramenta que coopera com as faces de chave, caracterizada pelo fato de que está disposta no lado inferior da porção do corpo de porca (13) uma placa de pressão (16, 116, 216) móvel que está configurada para ser retida de maneira não liberável na porção do corpo de porca, mas que está configurada para girar em relação à porção do corpo de porca em torno de um eixo do orifício, em que a placa de pressão forma, em um estado fixo, em um sentido em direção a um disco de roda de uma roda de veículo, um colar que se alarga em uma direção externa e que forma com seu lado inferior uma face de contato na face externa do disco de roda da roda do veículo que é fixada com a porca de roda ou porca de eixo, a um cubo e coopera com a mesma, em que o lado inferior da porção do corpo de porca e um lado superior da placa de pressão formam faces de fricção, substancialmente apenas a porção do corpo de porca geralmente sendo girado quando a porca de roda ou a porca de eixo é apertada, a fim de estar de acordo com um torque de aperto, enquanto a placa de pressão permanece fixa na posição e em que pelo menos uma reentrância (21; 121; 221; 321), na qual um elemento sensor está disposto (11; 111; 211; 311), é arranjado, em que o elemento sensor é conectado a uma interface sem fio (12; 112; 212; 312) que é configurada para transmitir um sinal sensor do elemento sensor sem fio para uma unidade de recepção externa.

2. Porca, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o elemento sensor é arranjado na reentrância junto com um composto de fundição ou um adesivo, em que o composto de fundição ou o adesivo preferivelmente completamente preenche a reentrância em torno do elemento sensor.

3. Porca, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que a interface sem fio (211; 311; 411) tem uma unidade de transmissão (128; 228; 328; 428) que é conectada ao elemento sensor.

4. Porca, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que a reentrância é formada na placa de pressão (16; 116; 216).

5. Porca, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que uma periferia de placa de uma borda de placa da placa de pressão tem uma porção cilíndrica (126; 226) e uma porção cônica (125; 225), em que a reentrância é formada apenas na região da porção cilíndrica ou é formada não só na porção cilíndrica, mas também na porção cônica.

6. Porca, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que a reentrância é formada em uma parede periférica da placa de pressão.

7. Porca, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que a reentrância (521) é formada como uma reentrância parcial em um lado superior (520) da placa de pressão, em que a reentrância (521) tem uma passagem (557) para uma parede periférica da placa de pressão.

8. Porca, de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 6 , caracterizada pelo fato de que a unidade de transmissão (128; 228; 328; 428) é arranjada fora da reentrância e é eletricamente conectada ao elemento sensor por meio de uma placa de circuito impresso ou fiação.

9. Porca, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que a placa de circuito impresso se estende como uma placa de base (327; 427) para o interior da reentrância, ou uma placa de suporte é disponibilizada sob a unidade de transmissão, cuja placa de suporte se estende para dentro da reentrância.

10. Porca, de acordo com a reivindicação 8 ou 9 , caracterizada pelo fato de que a placa de circuito impresso é construída como uma placa de base em formato circular ou em formato de segmento de anel.

11. Porca, de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 7, caracterizada pelo fato de que a unidade de transmissão (528) é arranjada dentro da reentrância (521) junto com o elemento sensor (511) e/ou uma bateria (558).

12. Porca, de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato de que uma antena (555) é arranjada fora da reentrância (521).

13. Porca, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que o elemento sensor é um sensor de pressão ou sensor de força que serve para detectar a pressão e/ou as tensões de torção que são produzidas na porção de corpo da porca ou na placa de pressão quando apertar a porca.

14. Porca, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que o elemento sensor é um sensor de posição, com o qual os deslocamentos relativos do elemento sensor são detectáveis com relação a uma posição de referência.

15. Dispositivo de controle para porca de roda ou de eixos em veículos que tem pelo menos um rolamento de roda que é fixado a um eixo de veículo por meio de uma porca de eixo e/ou pelo menos uma roda de veículo que é fixada a um rolamento de roda por meio de uma porca de roda e que são fornecidas com um sistema eletrônico embarcado, por meio do qual a informação a partir de elementos sensores é exibida para o acionador de veículo, em que a porca de roda e/ou a porca de eixo são fornecidas com a porção de corpo de porca, um orifício roscado central, uma parede periférica, uma face de contato em um lado inferior da porca e uma pluralidade de faces de chave na parede periférica da porção de corpo de porca para apertar ou soltar a porca por meio de uma ferramenta que coopera com as faces de chave, caracterizada pelo fato de que a porca de roda e/ou a porca de eixo ou uma arruela cooperando com a mesma tem pelo menos uma reentrância na parede periférica em que um elemento sensor é arranjado, em que o elemento sensor é conectado a uma interface sem fio que é configurada para transmitir um sinal sensor do elemento sensor sem fio para uma unidade de recepção externa que é conectada ao sistema eletrônico embarcado, em que está disposta no lado inferior da porção do corpo de porca (13) uma placa de pressão (16, 116, 216) móvel que está configurada para ser retida de maneira não liberável na porção do corpo de porca, mas que está configurada para girar em relação à porção do corpo de porca em torno de um eixo do orifício, em que a placa de pressão forma, em um estado fixo, em um sentido em direção a um disco de roda de uma roda de veículo, um colar que se alarga em uma direção externa e que forma com seu lado inferior uma face de contato na face externa do disco de roda da roda do veículo que é fixada com a porca de roda ou porca de eixo, a um cubo e coopera com a mesma, em que o lado inferior da porção do corpo de porca e um lado superior da placa de pressão formam faces de fricção, substancialmente apenas a porção do corpo de porca geralmente sendo girado quando a porca de roda ou a porca de eixo é apertada, a fim de estar de acordo com um torque de aperto, enquanto a placa de pressão permanece fixa na posição.

16. Veículo comercial, tendo uma pluralidade de eixos de veículo, ao qual um rolamento de roda é fixado por meio de uma porca de eixo, tendo pelo menos uma roda de veículo que é fixada a cada rolamento de roda por meio de uma pluralidade de porcas de roda e tendo um sistema eletrônico embarcado, por meio do qual a informação a partir de elementos sensores é exibida para o acionador de veículo, em que a porca de roda e/ou a porca de eixo são fornecidas com uma porção de corpo de porca, um orifício roscado central, uma parede periférica, uma face de contato em um lado inferior da porca e uma pluralidade de faces de chave na parede periférica da porção de corpo de porca para apertar ou soltar a porca por meio de uma ferramenta que coopera com as faces de chave, e tendo um dispositivo de controle para controlar o estado do arranjo da porca de roda ou do eixo, caracterizado pelo fato de que a porca, e pelo menos uma unidade de recepção (690) que é conectada ao sistema eletrônico embarcado para transmitir os sinais do sensor da porca de roda ou da porca de eixo ou arruela ao sistema eletrônico embarcado, em que está disposta no lado inferior da porção do corpo de porca (13) uma placa de pressão (16, 116, 216) móvel que está configurada para ser retida de maneira não liberável na porção do corpo de porca, mas que está configurada para girar em relação à porção do corpo de porca em torno de um eixo do orifício, em que a placa de pressão forma, em um estado fixo, em um sentido em direção a um disco de roda de uma roda de veículo, um colar que se alarga em uma direção externa e que forma com seu lado inferior uma face de contato na face externa do disco de roda da roda do veículo que é fixada com a porca de roda ou porca de eixo, a um cubo e coopera com a mesma, em que o lado inferior da porção do corpo de porca e um lado superior da placa de pressão formam faces de fricção, substancialmente apenas a porção do corpo de porca geralmente sendo girado quando a porca de roda ou a porca de eixo é apertada, a fim de estar de acordo com um torque de aperto, enquanto a placa de pressão permanece fixa na posição.

17. Veículo, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que uma unidade de recepção central (690) para receber os sinais do sensor de todas as porcas que são providas com um elemento sensor no veículo.