BR112019024092A2

BR112019024092A2 - sistema de mola de suspensão regressiva

Info

Publication number: BR112019024092A2
Application number: BR112019024092-6A
Authority: BR
Inventors: Jason Carlson
Original assignee: Blount, Inc
Priority date: 2018-04-12
Filing date: 2019-04-11
Publication date: 2020-11-03
Also published as: AU2019252670B2; US10952372B2; CA3063759A1; EP3606322A4; WO2019200175A1; AU2019252670A1; US20190313578A1; EP3606322A1

Abstract

A presente invenção refere-se a um sistema de mola de suspensão regressiva (100) para um implemento de fazenda incluindo um braço de mola (140), um balancim (130), uma haste de roda (120) rotativamente acoplada ao implemento de fazenda em uma primeira extremidade, e rotativamente acoplada ao balancim (130) em uma segunda extremidade em uma primeira articulação (132), uma ou mais ligações de dogbone (160) rotativamente acopladas ao braço de mola (140) em uma primeira extremidade da uma ou mais ligações de dogbone (160) em uma segunda articulação, e rotativamente acoplada ao balancim (130) em uma segunda extremidade da uma ou mais ligações de dogbone (160) em uma terceira articulação; e uma mola (170) disposta entre o balancim (130) e o braço de mola (140). Um implemento de fazenda fixável incluindo um sistema de mola de suspensão regressiva (100), tal como um cortador rotativo. Uma máquina energizada incluindo o sistema de mola de suspensão regressiva (100).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTE- MA DE MOLA DE SUSPENSÃO REGRESSIVA". Referência Cruzada à Pedidos Relacionados

[001] Este pedido reivindica o benefício de prioridade da data de depósito precedente do Pedido Provisório dos Estados Unidos No. 62/656.957, depositado em 12 de abril de 2018, que é, desse modo, no presente documento incorporado por referência em sua totalidade. Campo Técnico

[002] As modalidades do presente documento se relacionam ao campo de implementos agrícolas, e, mais especificamente, a um sis- tema de suspensão atuado por mola para um implemento de fazenda, tal como um cortador rotativo. Antecedentes

[003] Equipamento energizado é usado por aqueles que vivem em áreas agrícolas ou rurais para manter as sementes, escova, e gramas de alto crescimento sob controle. Parta grandes áreas, corta- dores rotativos acionados por veículo, são uma máquina preferida para esta tarefa. Devido ao solo onde estes cortadores rotativos serem usados ser tipicamente não totalmente plano, muitos cortadores rotati- vos usam rodas de ataque para manter as lâminas do cortador a uma altura selecionada. Contudo, um dos problemas encontrados com as rodas de ataque é a transmissão de choque a partir da superfície ás- pera ou não uniforme ao corpo do cortador rotativo, e o desgaste e la- ceração que ela causa. Para lidar com este problema, sistemas de mo- la foram desenvolvidos que absorvem algum do choque. Contudo, es- tes sistemas são tipicamente progressivos na natureza, significando que quanto maior a carga e/ou deslocamento colocados no sistema, mais choque é transmitido ao corpo do cortador. Isto não é ideal por- que à medida que a carga aumenta, pode-se querer mais absorção de choque, nem menos. Estes e outros problemas são superados pela presente invenção. Breve Descrição dos Desenhos

[004] As modalidades serão prontamente compreendidas pela seguinte descrição detalhada em conjunto com os desenhos acompa- nhantes e as reivindicações em anexo. As modalidades são ilustradas por meio de exemplo e não por meio de limitação nas figuras dos de- senhos acompanhantes.

[005] A FIG. 1 mostra uma vista em perspectiva de um cortador rotativo incluindo um sistema de mola de suspensão regressiva para o cortador rotativo, de acordo com as modalidades do presente docu- mento.

[006] A FIG. 2 mostra uma vista em perspectiva de perto de um cortador rotativo incluindo um sistema de mola de suspensão regressi- va para o cortador rotativo, de acordo com as modalidades do presen- te documento.

[007] A FIG. 3 mostra elevação lateral de uma vista de um siste- ma de mola de suspensão regressiva 100, de acordo com as modali- dades do presente documento.

[008] A FIG. 4 é um gráfico demonstrando a diferença entre uma taxa de sistema de mola de suspensão regressiva e uma taxa de mola linear, de acordo com as modalidades do presente documento.

[009] A FIG. 5 mostra um sistema de absorção de choque ativado por mola da técnica precedente para um cortador rotativo. Descrição Detalhada de Modalidades Divulgadas

[0010] Na seguinte descrição detalhada, referência é feita aos de- senhos acompanhantes que formam uma parte desta, e em que são mostrados por meio de modalidades de ilustração que podem ser prá- ticas. É para ser compreendido que outras modalidades podem ser utilizadas, e mudanças estruturais ou lógicas podem ser feitas sem fugir do escopo. Portanto, a seguinte descrição detalhada não é para ser tomada em um sentido limitante, e o escopo das modalidades é definido pelas reivindicações em anexo e suas equivalentes.

[0011] Várias operações podem ser descritas como operações discretas múltiplas por sua vez, em uma maneira que pode ser provei- tosa na compreensão das modalidades; contudo, a ordem da descri- ção não deve ser construída para implicar que estas operações sejam dependentes da ordem.

[0012] A descrição pode usar descrições à base de perspectiva tal como acima/abaixo, traseira/frontal, e topo/fundo. Tais descrições são meramente usadas para facilitar a discussão e não são previstas para restringir a aplicação de modalidades divulgadas.

[0013] Os termos "acoplado" e "conectado", junto com seus deri- vados, podem ser usados. Deve ser compreendido que estes termos não são previstos como sinônimos entre si. Preferivelmente, em moda- lidades particulares, "conectado" pode ser usado para indicar que dois ou mais elementos estão em contato físico direto entre si. "Acoplado" pode significar que dois ou mais elementos estão em contato físico direto. Contudo, "acoplado" pode também significar que dois ou mais elementos não estejam em contato direto entre si, mas que ainda coo- peram ou interajam entre si.

[0014] Para a proposta da descrição, uma frase na forma "A/B" ou na forma "A e/ou B" significa (A), (B), ou (A e B). Para a proposta da descrição, uma frase na forma "pelo menos um de A, B, e C" significa (A), (B), (C), (A e B), (A e C), (B e C), ou (A, B e C). Para a proposta da descrição, uma frase na forma "(A)B" significa (B) ou (AB) que é, A é um elemento opcional.

[0015] A descrição pode usar os termos "modalidade" ou "modali- dades", que podem cada se referir a uma ou mais das mesmas moda- lidades diferentes. Além disso, os termos "compreendendo", "incluin- do", "tendo", e similares, conforme usados com relação às modalida-

des, são sinônimos, e são geralmente previstos como termos "abertos" (por exemplo, o termo "incluindo" deve ser interpretado como "incluin- do mas não limitado a", o termo "tendo" seve ser interpretado como "tendo pelo menos", o termo "inclui" deve ser interpretado como "inclui mas não limitado a", etc.).

[0016] Com relação ao uso de quaisquer termos plural e/ou singu- lar do presente documento, aqueles técnicos no assunto podem trans- ladar do plural para o singular, e/ou do singular para o plural, conforme é apropriado ao contexto e/ou aplicação. As várias permutações singu- lar/plural podem ser expressamente colocadas no presente documento para a proposta de clareza.

[0017] Quando um cortador rotativo está se deslocando sobre solo áspero, um dos objetivos é manter um corte consistente e de nível. Um dos modos disto ser efetuado é com um sistema de suspensão. Em adição a permitir que o cortador rotativo mantenha um corte consisten- te e de nível, o sistema de suspensão deve ser capaz de proteger o cortador rotativo do movimento dissonante causado pelo terreno abu- sivo. Desse modo, um sistema de suspensão adequado para o corta- dor rotativo proporciona ambos proteção da maquinaria e consistência de operação.

[0018] Conforme mostrado na FIG. 5, em um sistema de suspen- são típico, a força encontrada à medida que o cortador rotativo se des- loca sobre o solo não uniforme é transferida através de uma rampa hidráulica, e uma ligação de mola a uma mola acoplada à cabine do cortador rotativo. Enquanto que sistemas similares têm sido emprega- dos por anos, e são geralmente considerados melhores do que em- pregando no sistema de suspensão no todo, existem vários proble- mas. Em primeiro lugar é que este sistema de mola é linear e progres- sivo (acrescenta resistência de mola) à medida que mais e mais força é aplicada. Desse modo, à medida que a força de uma colisão aumen-

ta, o sistema é menos capaz de absorver a mesma.

[0019] Para supercar estes e outros problemas, tal como uma ca- bine desordenada, o inventor projetou um nono sistema de suspensão que é mais regressivo na taxa de mola. Foi determinado que um sis- tema ideal seria fortalecer durante uso normal e amolecer à medida que a suspensão se desloca através de um curso de compressão para absorver a energia de grandes obstáculos. À medida que uma mola típica é comprimida, a resistência ao movimento da mola aumenta em um modo linear com a força e distância, ver a linha tracejada na Figura

4. Com a adição de braços de mola típicos que adicionam alavanca- gem à mola, a taxa de mola do sistema efetivo aumenta em uma ma- neira progressiva, tal que a taxa de mola do sistema efetivo aumenta em resistência mais rápida do que a distância que a mola comprime (ver, por exemplo, o sistema mostrado na FIG. 5).

[0020] Com o conceito de projeto no presente documento divulga- do, um balancim e ligação oscilante operam com a mola para propor- cionar uma taxa de mola mais regressiva (ou menos progressiva) que reduz o impacto do aumento natural na taxa de mola à medida que a mola é comprimida, (ver a linha cheia na Figure 4). Conforme no pre- sente documento divulgado, este sistema de mola de suspensão re- gressiva é capaz de proporcionar uma experiência de ceifa rígida e estável, enquanto que proporcionando um meio para suavizar o impac- to de grandes cargas. Este sistema foi bem sucedidamente implemen- tado em um cortador rotativo. Pelo uso de um sistema de balancim e ligações oscilantes, o sistema divulgado foi capaz de controlar a taxa de suspensão à medida que a mola comprime, desse modo proporcio- nando um projeto de suspensão otimizado para uma fixação de campo agrícola. Além disso, este sistema também simplifica o projeto e pro- porciona uma máquina mais limpa com menos entulho por movimento dos componentes da suspensão para a haste de roda. Para a proposta da presente invenção, o termo "regressivo" se refere a sistema em que a taxa de mola não aumenta tão rápido quanto sistema de mola pro- gressivo ‘típico’. A curva na linha cheia mostrada na Figura 4 demons- tra que o sistema de mola de suspensão regressiva divulgado exibe comportamento regressivo como uma função de deslocamento de ro- da, conforme evidenciado pela redução no comprimento da mola que é uma função do deslocamento da roda.

[0021] Desse modo, é divulgado um sistema de mola de suspen- são regressiva para um implemento de fazenda. O sistema inclui: um braço de mola; um balancim; uma haste de roda rotativamente acopla- da ao implemento de fazenda em uma primeira extremidade, e rotati- vamente acoplada ao balancim em uma segunda extremidade em uma primeira articulação; uma ou mais ligações de dogbone rotativamente acopladas ao braço de mola em uma primeira extremidade da uma ou mais ligações de dogbone em uma segunda articulação, e rotativa- mente acopladas ao balancim em uma segunda extremidade da uma ou mais ligações de dogbone em uma terceira articulação; e uma mola disposta entre o balancim e o braço de mola. Nas modalidades, o sis- tema de mola de suspensão regressiva pode ainda incluir uma rampa hidráulica acoplada na primeira extremidade ao braço de mola, e em uma segunda extremidade ao implemento de fazenda. Nas modalida- des, a mola é acoplada a uma primeira extremidade do balancim, e a uma ou mais ligações de dogbone são acopladas a uma segunda ex- tremidade do balancim. Nas modalidades, a primeira articulação é dis- posta entre a primeira extremidade do balancim e a segunda extremi- dade do balancim. Nas modalidades, o sistema de mola de suspensão regressiva pode ainda incluir rodas acopladas à haste de roda. Nas modalidades, as rodas são acopladas à haste de roda por braços de ataque. Molas pata uso no sistema divulgado incluem molas de com- pressão espiralada, feixes de molas, molas de torsão, uma ou mais barras de torsão, molas de disco, e/ou molas de relógio. A mola pode ser uma mola linear, por exemplo, tendo um perfil de compressão line- ar. Alternativamente, a mola pode ser não-linear, por exemplo, tendo um perfil de compressão não-linear. A mola pode também ser uma mola composta, por exemplo, composta de duas ou mais molas, que podem ter as mesmas ou taxas de mola diferentes.

[0022] Também divulgado é um implemento de fazenda fixável que inclui um sistema de mola de suspensão regressiva. Nas modali- dades, o implemento de fazenda fixável se acopla reversivelmente a um veículo. Nas modalidades, o implemento de fazenda fixável é cor- tador rotativo. Nas modalidades, o cortador rotativo inclui seções de alojamento de lâmina rotativa central flanqueadas em qualquer lado pot duas seções de alojamento de lâmina rotativa lateral.

[0023] Também divulgada é uma máquina energizada que inclui um sistema de mola de suspensão regressiva. Nas modalidades, a máquina energizada é um cortador rotativo.

[0024] A FIG. 1 mostra uma fixação de cortador rotativo energiza- do 10 com um sistema de mola de suspensão regressiva exemplar 100, de acordo com as modalidades do presente documento. A fixação de cortador rotativo energizado 10 inclui seções de alojamento de lâ- mina rotativa central 20 flanqueadas em qualquer lado por duas se- ções de alojamento de lâmina rotativa lateral 22. A fixação de cortador rotativo energizado 10 se acopla a um veículo, tal como um trator, em engate de cavilha 15. A fixação de cortador rotativo energizado 10 po- de ser energizado por um eixo de tomada de energia padrão, ou alter- nativamente, por um hidráulico. A energia para acionar as lâminas do cortador é transmitida de uma transmissão central 24 para as cabeças de acionamento 26. Acopladas à extremidade de ataque da fixação de cortador rotativo energizado 10 pelos braços de ataque 28 estão rodas 30, que podem ser elevadas ou abaixadas para ajustar a altura do cor-

tador em conjunto com a lingueta de auto-nivelamento com um engate de cavilha 15. Conforme mostrado em mais detalhes na FIG. 2, uma rampa hidráulica, ou, alternativamente, um atuador linear, pode ser usada para ajustar a altura das rodas 30.

[0025] A FIG. 2 mostra uma vista de perto de um sistema de mola de suspensão regressiva 100, de acordo com as modalidades do pre- sente documento. O sistema de mola de suspensão regressiva 100 inclui uma rampa hidráulica 110 que pode ser atuada para elevar e/ou abaixar os braços de ataque 28 e duas rodas correspondentes. O des- locamento da haste de roda pode ser travado com um pino de trava de deslocamento 115. Quando a rampa hidráulica 110 é atuada, uma haste de roda 120 e braço de mola 140 giram sobre um pino de articu- lação 180. A rampa hidráulica 110 tem uma extremidade fixada à cabi- ne e é, desse modo, aterrada, e uma extremidade fixada a um braço de mola 140, desse modo, aterrando o braço de mola 140 de movi- mento quando as rodas estão em uma posição desdobrada. O braço de mola 140 se articula livremente a partir da haste de roda 120. Des- se modo, a haste de roda 120 se articula sobre o pino de articulação 180, mas o braço de mola 140 somente se articula sobre o pino de ar- ticulação 180 quando o comprimento da rampa hidráulica 110 é muda- do. O sistema de mola de suspensão regressiva 100 ainda inclui um balancim 130 que se conecta à haste de roda 120 em uma primeira articulação 132. O sistema de mola de suspensão 100 também inclui ligações de dogbone 160 que são conectadas em uma extremidade ao balancim 130 em um segundo ponto de articulação 134, e na outra ex- tremidade ao braço de mola 140 em um terceiro ponto de articulação

136. Uma mola 170 é acoplada em qualquer e ao braço de mola 140 e o balancim 130, respectivamente. À medida que a haste de roda 120 articula, a haste de roda 120 move a primeira articulação 132 que su- porta o balancim 130 e as ligações de dogbone 160, desse modo,

comprimindo a mola 170. A proporção do balancim 130, ligações de dogbone 160 e a haste de roda 120, pino de articulação 180, é o que controla a taxa de compressão de mola (ver FIG. 4). Desse modo, à medida que a haste de roda 120 se move em resposta à colisão, a haste de roda 120 move a ligação oscilante 130 para cima também. Contudo, as ligações de dogbone 160 contrariam este movimento por impulsão da ligação oscilante 130 para baixo. Juntos o braço de mola 140, o balancim 130, e as ligações de dogbone 160 proporcionam a natureza regressiva da resposta à haste de roda 120, encontrando uma força rotacional do terreno áspero.

[0026] A FIG. 3 mostra uma elevação lateral de uma vista de um sistema de mola de suspensão regressiva 100 conforme mostrado na FIG. 2. A elevação lateral é particularmente útil em mostrar várias di- mensões do sistema que proporciona sua natureza regressiva. A dis- tância entre o centro da roda 30 e o pino de articulação 180 é a distân- cia A. O balancim se conecta a uma extremidade à mola, e na outra extremidade às ligações de dogbone na articulação 134, a distância entre a conexão de mola ao balancim e a articulação 134 é a distância B. O balancim 130 ainda se conecta à haste de roda 120 em uma pri- meira articulação 132. A distância entre a primeira articulação 132 e o Segundo ponto de articulação 134 é a distância C. As ligações de dogbone são conectadas na outra extremidade ao braço de mola no terceiro ponto de articulação 136. A distância entre a primeira articula- ção 132 e o segundo ponto de articulação 134 é a distância D. A dis- tância entre a primeira articulação 132 e o pino de articulação 180 é a distância E. À medida que a haste de roda 120 articula, a haste de ro- da 120 move a primeira articulação 132 que suporta o balancim 130 e as ligações de dogbone 160, desse modo, comprimindo a mola 170. A proporção do balancim 130, ligações de dogbone 160 e a haste de ro- da 120, pino de articulação 180, é o que controla a taxa de compres-

são de mola. A variação de qualquer dos cinco valores de distância A, B, C, D e E afetará a proporção da taxa de mola efetiva para a distân- cia de deslocamento da roda. As menores distâncias têm um impacto maior correspondente no sistema à medida que elas são mudadas. Em certas modalidades, a proporção de A : B : C : D : E é cerca de 22- 35 : 7,5-9,5 : 3-4,5 : 8-11,5 : 8,5-20,5, respectivamente.

[0027] Embora certas modalidades tenham sido ilustradas e des- critas do presente documento, será apreciado por aqueles versados no assunto que uma ampla variedade de modalidades alternadas e/ou equivalentes, ou implementações calculadas para alcançar a mesma proposta, podem ser substituídas para as modalidades mostradas e descritas sem fugir do escopo. Aqueles técnicos no assunto apreciarão prontamente que modalidades podem ser implementadas em uma va- riedade muito ampla de modos. Este pedido é previsto para cobrir quaisquer adaptações ou variações das modalidades discutidas no presente documento. Portanto, é manifestamente previsto que as mo- dalidades sejam limitadas somente pelas reivindicações e as equiva- lentes destas.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema de mola de suspensão regressiva (100) para um implemento de fazenda, caracterizado pelo fato de compreender: um braço de mola (140); um balancim (130); uma haste de roda (120) rotativamente acoplada ao imple- mento de fazenda em uma primeira extremidade, e rotativamente aco- plada ao balancim (130) em uma segunda extremidade de uma primei- ra articulação (132); uma ou mais ligações de dogbone (160) rotativamente aco- pladas ao braço de mola (140) em uma primeira extremidade da uma ou mais ligações de dogbone (160) em uma segunda articulação, e rotativamente acopladas ao balancim (130) em uma segunda extremi- dade da uma ou mais ligações de dogbone (160) em uma terceira arti- culação; e uma mola (170) disposta entre o balancim (130) e o braço de mola (140).

2. Sistema de mola de suspensão regressiva (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de incluir ainda uma rampa hidráulica acoplada na primeira extremidade ao braço de mola (140), e em uma segunda extremidade ao implemento de fazen- da.

3. Sistema de mola de suspensão regressiva (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a haste de roda (120) articula rotativamente sobre um pino de articulação.

4. Sistema de mola de suspensão regressiva (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a mola (170) é acoplada a uma primeira extremidade do balancim (130), e a uma ou mais ligações de dogbone (160) são acopladas a uma segun- da extremidade do balancim (130), e no qual a primeira articulação

(132) é disposta entre a primeira extremidade da primeira extremidade do balancim (130) e a segunda extremidade do balancim (130).

5. Sistema de mola de suspensão regressiva (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda rodas (30) acopladas à haste de roda (120).

6. Sistema de mola de suspensão regressiva (100), de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que as rodas (30) são acopladas à haste de roda (120) por braços de ataque.

7. Sistema de mola de suspensão regressiva (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a mola compreende uma mola de compressão espiralada (170), um feixe de molas, uma mola de torsão, uma ou mais barras de torsão, uma mola de disco, ou uma mola de relógio.

8. Implemento de fazenda fixável caracterizado pelo fato de compreender o sistema de mola de suspensão regressiva (100) como definido na reivindicação 1.

9. Implemento de fazenda fixável, de acordo com a reivindi- cação 8, caracterizado pelo fato de que o implemento de fazenda fixá- vel se acopla reversivelmente a um veículo.

10. Implemento de fazenda fixável, de acordo com a reivin- dicação 9, caracterizado pelo fato de que o implemento de fazenda fixável é cortador rotativo.

11. Implemento de fazenda fixável, de acordo com a reivin- dicação 10, caracterizado pelo fato de que o cortador rotativo compre- ende uma seção de alojamento de lâmina rotativa central flanqueada em qualquer lado por duas seções de alojamento de lâmina rotativa lateral.

12. Máquina energizada, caracterizada pelo fato de com- preender o sistema de mola de suspensão regressiva (100) como defi- nido na reivindicação 1.

13. A máquina energizada, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que a máquina energizada é um corta- dor rotativo.