BR112020001418A2 - junta rotatória e sistema de regulação de pressão para pneus - Google Patents

Abstract

A presente invenção se refere a uma junta rotatória (10, 10') adequada para transferir um fluido entre duas entidades, uma das quais está em movimento rotatório em relação à outra, sendo que a dita junta rotatória (10, 10') é caracterizada pelo fato de que compreende um elemento interno cilíndrico (11), adequado para ser fixado à dita entidade em movimento rotatório, e uma pluralidade de elementos externos anulares (14, 15, 17, 18), que podem ser acoplados e que são autocentrados, que podem ser encaixados de maneira modular, sendo que os ditos elementos externos (14, 15, 17, 18) compreendem pelo menos dois elementos de cabeça (14), pelo menos dois elementos de alojamento (15) de respectivas gaxetas (16), dois elementos de rolamento (17) e pelo menos um elemento de entrada de fluido (18), sendo que o dito pelo menos um elemento de entrada de fluido (18) é colocado em uma posição intermediária entre os ditos dois elementos de rolamento (17), em que os ditos pelo menos dois elementos de alojamento (15) de respectivas gaxetas (16) estão dispostos externamente em relação aos ditos dois elementos de rolamento (17) e sendo que os ditos pelo menos dois elementos de cabeça (14) estão dispostos externamente em relação aos ditos pelo menos dois elementos de alojamento (15) de respectivas gaxetas (16), em que as ditas gaxetas (16) definem uma área vedada de formato anular no espaço delimitado lateralmente pelas mesmas gaxetas (16), internamente pelo dito elemento interno (11) e externamente pelos ditos elementos externos (14, 15, 17, 18) compreendidos entre as ditas gaxetas (16), sendo que a dita área vedada é acessível em um lado através do dito elemento de entrada de fluido (18) e no outro lado através de pelo menos um canal de passagem de fluido (20, 21) que passa através do corpo do dito elemento interno (11) até uma dentre as duas extremidades axiais. Além disso, a invenção se refere a sistemas de regulação de pressão de um pneu (B) que compreende a dita junta rotatória (10, 10').

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para “JUNTA ROTATÓRIA E SISTEMA DE REGULAÇÃO DE PRESSÃO PARA PNEUS”

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a uma junta rotatória e um sistema de regulação de pressão para pneus.

[002] A invenção se refere especificamente ao campo de pneus para uso agrícola, terrestre e florestal, mas pode ser considerada em todas as aplicações que precisam ajustar a pressão de pneu, em particular para adaptar a pressão de acordo com o uso.

[003] Sabe-se que as máquinas para uso agrícola precisam se movimentar em vários tipos de solo. Em particular, essas máquinas podem ser usadas tanto na estrada quanto no campo. Dependendo do tipo de uso, é necessário ter um pneu com diferentes pressões de inflação.

[004] De fato, quando o trator trabalha em condições de campo, uma baixa pressão de inflação de pneus permite um menor consumo de combustível, resultando em um aumento na tração e, além disso, reduz a compactação do solo. Pelo contrário, na estrada é necessário aumentar a pressão da inflação, reduzir o consumo de combustível e melhorar a estabilidade do veículo.

[005] Tradicionalmente, o problema de tração no campo pode ser parcialmente resolvido com a ajuda do lastro que, aumentando-se o peso, pressiona o pneu no chão, o que aumenta tanto o valor da pressão de contato quanto o tamanho da pegada, com o efeito de aumentar a quantidade de superfície útil de pneu para tração. O aumento no tamanho da pegada pode, no entanto, ser alcançado através da redução de pressão interna do pneu.

[006] No entanto, o uso de baixa pressão nos campos é limitado pela dificuldade de trazer o pneu de volta a uma pressão de inflação mais alta nas viagens rodoviárias subsequentes. Para limitar a discussão, há, portanto, a dificuldade de retornar a pressão do pneu ao valor correto para uso na estrada, pois esse aumento na pressão requer o uso de sistemas externos ao próprio pneu, que exigem que o trator seja parado durante as operações.

[007] As condições ideais de trabalho na estrada (em que a pressão deve ser maior) e no campo (em que a pressão ideal é menor) podem ser combinadas por meio de um sistema especial de regulação de pressão.

[008] De acordo com a técnica anterior, para dar origem a essa variação de pressão, existem várias possibilidades, que são, no entanto, onerosas, tanto do ponto de vista da realização quanto do ponto de vista econômico. Além disso, com nenhuma das soluções existentes, é possível obter a redução de pressão necessária sem alterar a geometria do conjunto de aro-pneu. As patentes números US2196814, US2525752 e US5109905 se referem a diferentes sistemas para fabricar pneus de câmara múltipla; o documento número US2196814 em particular descreve um pneu em que a câmara interna é dividida em compartimentos por uma pluralidade de saliências que se projetam para dentro da parede do pneu, o documento número US2525752 descreve um pneu dividido em várias câmaras anulares concêntricas sobrepostas e o documento número US5109905 que descreve um pneu dividido em duas câmaras anulares concêntricas sobrepostas, separadas por uma parede em colapso, sendo que uma das duas câmaras é inflada a uma pressão mais alta, de modo a compensar qualquer perda de pressão da outra. Todas as soluções de acordo com essas patentes têm o limite de adicionar uma complicação construtiva ao sistema na fase de realização do pneu e além de limitar o espaço interno com a consequente diminuição da quantidade de ar no interior da cobertura.

[009] Algumas soluções existentes fornecem a instalação de equipamentos localizados no espaço entre o aro e cobertura e depois no interior da própria cobertura. Sendo a montagem do pneu no aro realizada pela montagem subsequente dos dois talões que atingem o aro, é extremamente difícil inserir um aparelho externo de maneira simples. De fato, o sistema deve ser montado após a inserção do primeiro talão, limitando assim o espaço de manobra ao operador de montagem. No entanto, se o sistema fosse montado com facilidade, como no caso de uma câmara de ar adicional (conforme descrito no documento número US7219540), sempre haveria o problema da limitação de quantidade de ar no interior do pneu.

[010] Além disso, ocupar o espaço no interior da cobertura significa que, no caso de inflexão considerável do pneu durante a operação ou no caso de um furo, o sistema será danificado consideravelmente.

[011] O documento de Patente número US2107405 revela uma junta rotatória aplicada ao cubo de roda de um veículo, através da qual um pneu montado na roda pode ser mantido inflado adequadamente, mesmo enquanto o veículo é conduzido. Em particular, a dita junta rotatória compreende duas unidades coaxiais, livres para rotacionar uma em relação à outra e, respectivamente, uma primeira unidade em rotação em conjunto com o aro da roda e uma segunda unidade estacionária em relação ao aro, a dita segunda unidade compreendendo uma tampa aplicada em correspondência com a parte externa do cubo, estando a dita primeira unidade em conexão com a câmara de ar do dito pneu e a dita segunda unidade em conexão com uma fonte de ar pressurizado, disposta no chassi do veículo, através de um tubo de conexão colocado externamente na roda. A solução descrita na patente número US2107405 envolve a presença de um tubo de conexão pneumático montado na parte externa do círculo, que constitui um ônus adicional disposto na roda e que, além disso, é exposto a choques e interferências devido a obstáculos externos.

[012] A patente para o modelo de utilidade número DE8907153 e a patente número

[013] O documento US5253688 mostra sistemas de controle de pressão em um pneu em que um tubo conecta a câmara de ar e os meios de compressão que são integrados no veículo no qual a roda está montada (no caso específico de um trator) e não na cobertura de pneu. Os sistemas desse tipo têm a grande dificuldade que consiste na passagem de ar entre o veículo e o sistema de rodas, que rotaciona em relação ao veículo. Isso envolve o uso de sistemas complicados de gaxetas e juntas para garantir a vedação. Além disso, esse tipo de sistema integrado precisa necessariamente ser fornecido a priori e não pode ser montado em veículos que já estão no mercado.

[014] Por último, mas não menos importante, deve ser considerado o fato de que o controle de pressão deve ser visto do ponto de vista econômico-ambiental e, portanto, o considerável investimento inicial em que alguns dos sistemas existentes acarretam, o que não permite benefícios econômicos significativos e investimentos interessantes os tempos de retorno devem ser considerados.

[015] Em conclusão, levando em consideração, em particular, esses últimos requisitos, o sistema deve, pelo menos em algumas modalidades, ser montado em aros já existentes, sem envolver uma despesa excessiva e sem a necessidade de espaço adicional em relação ao pneu inicial, já limitado por regulamentos relacionados ao tráfego rodoviário.

[016] Nesse contexto, está incluída a solução de acordo com a presente invenção, que visa garantir a possibilidade de ajustar a pressão de um pneu, particularmente um pneu para tratores ou máquinas agrícolas em geral, através de um sistema que é inserido ou pode ser inserido na parte interna dos aros das rodas e que pode ser adaptada para ser montada em rodas pré-existentes.

[017] O objetivo da presente invenção é, portanto, fornecer uma junta rotatória e um sistema de regulação de pressão para pneus, em particular pneus para uso agrícola, movimento de terras e silvicultura, que permitem superar os limites dos sistemas de regulação de pressão de acordo com a técnica anterior e obter os resultados técnicos descritos anteriormente.

[018] Outro objetivo da invenção é que a dita junta rotatória e o dito sistema de regulação de pressão para pneus possam ser realizados com custos substancialmente limitados, tanto em termos de custos de produção quanto em termos de custos operacionais.

[019] O objetivo não menos importante da invenção é propor uma junta rotatória e um sistema de regulação de pressão para pneus, em particular pneus para uso agrícola, terrestre e florestal que sejam simples, seguros e confiáveis.

[020] Portanto, é um primeiro objetivo específico da presente invenção uma junta rotatória adequada para transferir um fluido entre duas entidades, uma das quais está em movimento rotatório em relação à outra, sendo que a dita junta rotatória compreende um elemento interno cilíndrico, adequada para ser fixada a dita entidade em movimento rotatório, e uma pluralidade de elementos externos anulares, que podem ser acoplados e que são autocentrados, que podem ser encaixados de maneira modular, sendo que os ditos elementos externos compreendem pelo menos dois elementos de cabeça, pelo menos dois elementos de alojamento de respectivas gaxetas, dois elementos de rolamento e pelo menos um elemento de entrada de fluido, sendo que o dito pelo menos um elemento de entrada de fluido é colocado em uma posição intermediária entre os ditos dois elementos de rolamento, em que os ditos pelo menos dois elementos de alojamento de respectivas gaxetas estão dispostos externamente em relação aos ditos dois elementos de rolamento e sendo que os ditos pelo menos dois elementos de cabeça estão dispostos externamente em relação aos ditos pelo menos dois elementos de alojamento de respectivas gaxetas, em que as ditas gaxetas definem uma área vedada de formato anular no espaço delimitado lateralmente pelas mesmas gaxetas, internamente pelo dito elemento interno e externamente pelos ditos elementos externos compreendidos entre as ditas gaxetas, sendo que a dita área vedada é acessível em um lado através do dito elemento de entrada de fluido e no outro lado através de pelo menos um canal de passagem de fluido que passa através do corpo do dito elemento interno até uma dentre as duas extremidades axiais.

[021] Em particular, de acordo com uma segunda modalidade preferencial da presente invenção, a dita junta rotatória pode compreender dois elementos de entrada de fluido colocados em uma posição intermediária entre os ditos dois elementos de rolamento e dois elementos de alojamento de respectivas gaxetas, espaçados por um elemento de cabeça, sendo que as ditas gaxetas definem duas áreas vedadas separadas, um em cada um dentre os ditos dois elementos de entrada de fluido, em que o dito elemento interno compreende dois canais de passagem separados, respectivamente um canal de passagem para cada uma dentre as ditas duas áreas vedadas.

[022] Alternativamente, de acordo com uma modalidade preferida diferente da invenção, a dita junta rotatória pode adicionalmente compreender um elemento de alojamento de uma gaxeta localizada entre cada um dos ditos elementos de entrada de fluido e um elemento de rolamento correspondente. É então um segundo objetivo específico da presente invenção um sistema de regulação de pressão de um pneu compreendendo uma junta rotatória conforme definido anteriormente, em combinação com um compressor instalado na dita entidade não rotatória, e pelo menos uma válvula de interceptação para fluxo de entrada e saída do dito pneu, em que um primeiro canal de passagem da dita junta rotatória coloca em comunicação fluida o dito compressor com meios operacionais de a dita válvula de interceptação, através de uma válvula, e um segundo canal de passagem da dita junta rotatória coloca em comunicação fluida o dito compressor com o dito pneu, através de uma válvula e a dita válvula de interceptação.

[023] Preferencialmente, de acordo com a invenção, a dita válvula ao longo do dito primeiro canal de passagem é uma válvula de dois sentidos e a dita válvula ao longo do dito segundo canal de passagem é uma válvula de três sentidos.

[024] Além disso, um objeto específico adicional da presente invenção é um sistema de regulação de pressão de um pneu que compreende uma junta rotatória conforme definido anteriormente, em combinação com um circuito hidráulico da dita entidade não rotatória, uma câmara de volume variável e meios de controle da dita câmara, adequada para variar o volume da dita câmara, sendo que a dita câmara é colocada no aro do dito pneu, que é preenchido com ar sob pressão e está em comunicação fluida com o dito pneu através de pelo menos uma válvula de interceptação; em que um primeiro canal de passagem da dita junta rotatória coloca em comunicação fluida o dito circuito hidráulico com meios operacionais da dita válvula de interceptação, através de uma válvula, e um segundo canal de passagem da dita junta rotatória coloca em comunicação fluida o dito circuito hidráulico com os ditos meios de controle, através de uma válvula e a dita válvula de interceptação.

[025] Preferencialmente, de acordo com a invenção, os ditos meios de controle compreendem três ou mais cilindros hidráulicos, a dita válvula ao longo do dito primeiro canal de passagem é uma válvula de dois sentidos e a dita válvula ao longo do dito segundo canal de passagem é uma válvula de três sentidos.

[026] É um objeto específico adicional da presente invenção, um sistema de regulação de pressão de um pneu que compreende uma junta rotatória conforme definido anteriormente, em combinação com o circuito hidráulico da dita entidade não rotatória, um reservatório, um compressor conectado a um motor hidráulico, sendo que o dito reservatório, o dito compressor e o dito motor hidráulico são colocados no aro do dito pneu, em que o dito reservatório é preenchido com ar sob pressão e está em comunicação fluida com o dito pneu, através de o dito compressor e uma válvula de interceptação; em que um primeiro canal de passagem da dita junta rotatória coloca em comunicação fluida o dito circuito hidráulico com o dito motor hidráulico, em correspondência de meios operacionais do dito motor hidráulico em uma primeira direção de rotação, e com meios operacionais da dita válvula de interceptação, através de uma válvula, e um segundo canal de passagem da dita junta rotatória coloca em comunicação fluida o dito circuito hidráulico com o dito motor hidráulico, em correspondência de meios operacionais do dito motor hidráulico em uma segunda direção de rotação, oposta à dita primeira direção de rotação, e com meios operacionais da dita válvula de interceptação, através da mesma válvula ou uma válvula diferente.

[027] A eficácia da junta rotatória e do sistema de regulação de pressão para pneus da presente invenção é evidente, uma vez que permite fornecer uma solução que pode ser adaptada potencialmente aos aros dos tratores existentes, sem modificação da arquitetura estrutural de eixos e cubos. Por meio da junta rotatória e do sistema de regulação de pressão para pneus de acordo com a presente invenção, o usuário pode ir para o campo de trabalho com a pressão do pneu otimizada para as necessidades da estrada, sendo que quando chega ao campo esvazia os pneus para alcançar o valor de pressão na qual a tração no campo é maximizada e, quando o trabalho estiver concluído, traga a pressão de volta ao valor ideal na estrada. Dessa forma, o pneu atingirá novamente a pressão ideal para o uso na estrada, permitindo ao usuário ter as melhores condições de operação nos dois casos.

[028] Outro e mais importante recurso é que a presente invenção permite regular com continuidade o valor da pressão, com base em recursos de carga, tração, derrapagem, flutuação, solicitações, velocidade.

[029] Além disso, o sistema permite uma mudança de pressão com alta eficiência e velocidade, melhor do que qualquer tecnologia atualmente conhecida.

[030] A presente invenção será descrita a seguir, para fins ilustrativos, mas não limitativos, de acordo com algumas modalidades preferidas, com referência particular às Figuras dos desenhos anexos, em que: - A Figura 1 mostra uma vista em perspectiva frontal de uma junta rotatória de acordo com uma primeira modalidade da presente invenção, - A Figura 2 mostra uma vista em perspectiva traseira da junta da Figura 1 montada no interior do aro de uma roda, - A Figura 3 mostra uma vista em corte de uma primeira seção da junta da Figura 1, - A Figura 4 mostra uma vista em corte de uma segunda seção, oposta à dita primeira seção, da junta da Figura 1, - A Figura 5A mostra uma vista em corte da junta em uma posição intermediária entre a dita primeira seção e a dita segunda seção, - A Figura 5B mostra uma vista lateral da junta da Figura 1, - A Figura 6 mostra uma vista em corte esquemático da junta da Figura 1 e de uma roda na qual a dita junta é montada e do circuito de ar sob pressão para inflação do pneu, - A Figura 7 mostra um esquema hidráulico do sistema de regulação de pressão para pneus da presente invenção em uma modalidade adequada para usar com a junta rotatória da Figura 1, - A Figura 8A mostra uma vista em corte de uma junta rotatória de acordo com uma segunda modalidade da presente invenção, - A Figura 8B mostra uma vista lateral da junta rotatória da Figura 8A, - A Figura 9 mostra uma vista em corte esquemático da junta de As Figuras 8A e 8B, de uma roda na qual a dita junta é montada e de um primeiro tipo de circuito híbrido, com uma parte hidráulica e uma parte pneumática para a inflação do pneu, - A Figura 10 mostra um esquema hidráulico do sistema de regulação de pressão para pneus da presente invenção em uma modalidade adequada da Figura 9, - A Figura 11 mostra uma vista esquemática em corte da junta das Figuras 8A e 8B, de uma roda na qual a dita junta é montada e de segundo cabo de circuito híbrido, com uma parte hidráulica e uma parte pneumática para a inflação do pneu, - A Figura 12 mostra um esquema hidráulico do sistema de regulação de pressão para pneus da presente invenção em uma modalidade adequada da Figura

11.

[031] Com referência preliminarmente às Figuras 1 a 7, uma junta rotatória de acordo com uma primeira modalidade da presente invenção, adequada para uso com ar como fluido operacional, é indicada como um todo com o número de referência 10 e é composta por cinco elementos diferentes, que são descritos abaixo no presente documento e que podem ser montados de acordo com a modalidade da Figura 1 e, além disso, de acordo com diferentes configurações, mostradas nas Figuras a seguir, em particular para o uso da junta com fluidos gasosos (em particular, ar) ou líquidos (em particular, óleo), de acordo com as modalidades que serão ilustradas com referência às Figuras a seguir.

[032] De acordo com essa primeira modalidade, a junta rotatória 10 compreende um elemento interno 11, que tem um formato cilíndrico com um flange 12 em uma extremidade, dotado de orifícios 13 e destinado a ser acoplado a um aro A de uma roda e uma pluralidade de elementos externos mutuamente acoplados, todos anulares e autocentrados, sendo que esses elementos externos são de quatro tipos diferentes, em particular: cinco elementos de cabeça 14, seis elementos de alojamento 15 de respectivas gaxetas 16 (mostrados apenas na Figura 3, mas também presente nas Figuras restantes 1 a 6), dois elementos de rolamento 17 e dois elementos de entrada de fluido 18, de acordo com a disposição mostrada em particular nas Figuras 3, 4, 5A e 5B. O espaço entre o elemento interno 11 da junta rotatória 10 e os elementos externos é dividido em áreas vedadas, separadas umas das outras por gaxetas

16. Os elementos de rolamento 17 permitem uma possibilidade de rotação para os elementos externos localizados externamente aos mesmos, enquanto os elementos externos dispostos entre os dois elementos de rolamento 17 são fixos. Em particular, os elementos externos que estão mais distantes do flange 12 e estão dispostos externamente em relação ao primeiro elemento de rolamento 17 são sustentados por um suporte de sustentação 29, integral com o eixo geométrico da roda C. Entre os diferentes elementos externos, uma pluralidade de anéis 19 (mostrado apenas nas Figuras 3 e 4, mas também presente nas Figuras restantes 1 a 7). Além disso, entre o elemento de cabeça 14 mais distante do flange 12 do elemento interno 11 e a gaxeta 16 alojada pelo elemento de alojamento 15 mais distante do flange 12 está um anel de vedação de poeira 19'.

[033] O elemento interno 11 é atravessado por três canais 20, 21, 22,

respectivamente um primeiro canal 20 para passagem de um fluido operacional de uma válvula de interceptação 23, cujas características e operação serão explicadas a seguir; um segundo canal 21 para a passagem de ar comprimido proveniente de um compressor de ar (não mostrado) montado no chassi do veículo e direcionado ao pneu B; e um terceiro canal 22 para fins de lubrificação.

[034] O dito primeiro canal 20 tem duas aberturas 20'e 20", respectivamente uma primeira abertura 20' formada na área abaixo de um primeiro elemento de entrada de fluido 18, que por sua vez é conectado aos meios de controle do dito fluido operacional, que controla a atuação de dita válvula de interceptação 23, e uma segunda abertura 20", em conexão pneumática com a dita válvula

23.

[035] O dito segundo canal 21 tem duas aberturas 21'e 21", respectivamente uma primeira abertura 21' formada na área abaixo de um segundo elemento de entrada de fluido 18, que por sua vez é conectado pneumaticamente com o dito compressor de ar (não mostrado) montado no chassi do veículo e uma segunda abertura 21", em conexão pneumática com o dito pneu B, por meio de uma linha ao longo da qual a dita válvula de intercepção 23 está disposta.

[036] O dito elemento de rolamento 17 permite colocar de seis a doze elementos de laminação 24 através dos respectivos orifícios radiais 25, rosqueados na parte superior para a montagem de um grão 26 que contém os elementos de laminação 24. Essa solução garante a eficiência da laminação com custos consideravelmente mais baixos em comparação com a montagem de um rolamento comercial do mesmo tamanho (da ordem de 500 mm para um trator).

[037] Conforme mencionado anteriormente, a modalidade da junta rotatória de acordo com a presente invenção mostrada nas Figuras 1 a 7 é funcional para implementar um sistema de regulação de pressão para pneus que faz uso do compressor geralmente montado em tratores para frenagem pneumática do reboque, mas também é adequado para uso com um compressor específico,

especialmente montado na estrutura de veículo. Com referência especificamente à Figura 7, uma eletroválvula de dois sentidos 27 e uma eletroválvula de três sentidos 28, ambas para passagem de ar, também precisam ser ajustadas para ajustar a pressão do pneu na máquina. Quando a eletroválvula de dois sentidos 27 está aberta, a mesma move a válvula de interceptação 23, posicionada no aro A, para uma posição aberta; nesse ponto, a eletroválvula de três sentidos 28 permite a passagem de ar pressurizado vindo do compressor, através da junta 10, que fornece inflação (gaveta toda em uma direção em P) ou desinflação (gaveta em outra direção em T) do pneu B.

[038] A junta rotatória 10 na modalidade da presente invenção descrita com referência às Figuras 1 a 7, montada na configuração de dois canais para a passagem de ar, sendo que um canal é usado para acionar uma gaveta da válvula de interceptação 23 alojada no aro A, o outro para a passagem de ar, sob pressão ou exaustão, de acordo com a posição da gaveta da válvula de três sentidos 28 na máquina, garante segurança máxima, mesmo em caso de mau funcionamento do sistema de inflação, ao contrário do que ocorre com as juntas da técnica anterior, do tipo descrito acima com referência à patente número US 2107405. Além disso, novamente com relação a esse tipo de solução conhecida, na modalidade da presente invenção descrita com referência às Figuras 1 a 7, tanto os rolamentos quanto as juntas são lubrificados por um circuito externo, que garante maior confiabilidade.

[039] Além disso, na modalidade da presente invenção descrita com referência às Figuras 1 a 7, o aro A e a junta rotatória 10 são integrais, de modo que, uma vez montada, a junta rotatória 10 siga a roda em todas as operações de montagem, manutenção, ajuste, sem exigir a desmontagem dos suportes de sustentação. Em particular, o aro A, com o pneu B regularmente montado, pode normalmente ser montado no flange do cubo D, que passa através da junta rotatória 10.

[040] Devido à sua relativa simplicidade, a modalidade da presente invenção descrita com referência às Figuras 1 a 7 responde à demanda por economia e adaptabilidade a cada configuração de trator.

[041] De acordo com uma modalidade diferente da junta rotatória da presente invenção, descrita com referência às Figuras 8A a 8B e indicada pelo número de referência 10', os mesmos elementos anulares que constituem a junta rotatória 10 de acordo com a modalidade da presente invenção descrita com referência às Figuras 1 a 7, combinada de maneira diferente, constitui uma junta rotatória 10', adequada para uso com óleo como fluido operacional. Além disso, além da modalidade das Figuras 8A a 8B, em que a junta rotatória 10’ é dotada de dois canais de passagem de óleo, os mesmos elementos podem ser combinados para formar juntas rotatórias com qualquer número de canais. Nas Figuras a seguir, para indicar os elementos da junta rotatória e do sistema de regulação de pressão que permanecem idênticos aos já descritos com referência às Figuras 1 a 7, os mesmos números de referência serão usados. Além disso, para a descrição do mesmo, será feita referência à parte da descrição relacionada à modalidade anterior. Segue-se evidentemente que, além de uma disposição diferente dos elementos externos, também em menor número com relação à modalidade das Figuras 1 a 7, o elemento interno 11' apresenta a diferença de ser mais curto, com as primeiras aberturas 20', 21’ doscanais 20, 21 que estão mais próximos um do outro. Os ditos canais de passagem 20, 21, bem como os elementos de entrada de fluido correspondentes 18 são atravessados por óleo, que além da função de atuação também desempenha uma função de lubrificação, razão pela qual não é necessário prever também a presença de um canal de passagem especial de óleo lubrificante.

[042] Em particular, o óleo sob pressão necessário como fluido operacional, de acordo com as características que serão descritas abaixo, pode ser fornecido pelo circuito hidráulico do trator, que está presente nos tratores como equipamento padrão desde os anos 50.

[043] Os sistemas de regulação de pressão de pneus que podem ser implementados em combinação com uma junta do tipo que opera com óleo são híbridos, isto é, consistem em duas partes: uma primeira parte hidráulica, para a passagem de óleo, e uma segunda parte para a conversão de energia hidráulica (retirada do trator) em energia pneumática, aquela que implementa o sistema de inflação.

[044] A razão técnica para a escolha de uma junta rotatória 10 que usa óleo consiste na necessidade de transferir uma alta potência para a parte rotativa do trator, isto é, para a roda, para permitir variações rápidas na pressão pneumática. A razão da maior potência útil reside no fato de que o diferencial de pressão para sistemas pneumáticos (isto é, operar com ar) é de no máximo 7 bar, enquanto é de cerca de 190 bar em sistemas hidráulicos, portanto 27 vezes maior. Visto que a vazão é proporcional à pressão e a potência hidráulica é igual ao produto da pressão para a vazão, a transferência de energia para a roda é muito mais rápida com um sistema hidráulico.

[045] Além disso, enquanto sistemas tipicamente pneumáticos podem confiar em potências dinâmicas de fluido reais da ordem de kW, a junta rotatória hidráulica 10', de acordo com a modalidade da presente invenção mostrada com referência às Figuras 8A a 8B, pode transferir toda a potência hidráulica instalada em um trator que, por exemplo, para máquinas modernas representa pelo menos 25% da potência instalada, isto é, se a potência do diesel é de 200 kW, a junta rotatória hidráulica 10’ pode, sem considerar os fios, disponibilizar na roda até 50 kW. Segue que, para o sistema de regulação de pressão para pneus que usa a junta rotatória a óleo 10', na configuração de câmara variável, conforme será doravante descrita com referência às Figuras 9 e 10, para obter uma variação da pressão dos pneus a partir do valor mínimo de 1 bar até 1,6 bar, cerca de 2 a 3 s é suficiente para uma única roda, enquanto que para sistemas do tipo conhecido que operam com ar, a mesma regulação requer vários minutos.

[046] A junta rotatória a óleo de acordo com a modalidade mostrada com referência às Figuras 8A a 8B pode ser usada para realizar sistemas de regulação de pressão de pneus de diferentes tipos, os quais serão mostrados com referência às Figuras a seguir. Conforme já foi dito anteriormente, todos esses sistemas de controle são do tipo híbrido, isto é, são compostos por uma primeira parte hidráulica, para passagem de óleo, e uma segunda parte para conversão de energia hidráulica em pneumática, que opera diretamente a inflação do pneu.

[047] Com referência às Figuras 9 e 10, uma primeira modalidade do sistema de regulação de pressão para pneus de acordo com a presente invenção adequada para usar a junta rotatória de acordo com a modalidade da presente invenção mostrada com referência às Figuras 8A a 8B, inclui uma câmara variável 30 operada por três ou mais cilindros hidráulicos 31, dispostos no aro A.

[048] Com referência à Figura 9, a câmara variável 30 contém ar pressurizado e é integrada ao aro A, que ocupa o volume cilíndrico compreendido entre o disco A’ do aro A, um pistão em formato de disco 32 e lateralmente parcialmente o canal A” do aro A, para a parte fixa e parcialmente uma luva 33 de lona emborrachada para a parte móvel, de modo a garantir a estanqueidade. O pistão em formato de disco 32 é acionado pelos ditos cilindros hidráulicos 31, que controlam sua abordagem ao disco A' do aro A ou a remoção do mesmo. A câmara variável 30 está em conexão direta (linha E) com o pneu B do veículo, através de orifícios produzidos na parte externa do canal A” do aro A, de modo que uma variação do volume da câmara variável 30 resulte em uma variação da pressão de ar na câmara variável 30 e no interior do pneu B, em virtude da conexão entre os dois compartimentos. Os cilindros hidráulicos 31 estão em conexão hidráulica, através da junta rotatória 10', com o circuito hidráulico do trator.

[049] Em particular, com referência à Figura 10, o sistema de regulação de pressão para pneus, de acordo com a modalidade mostrada com referência à Figura 9, é acionado através de duas eletroválvulas 27, 28, dispostas no lado de máquina, respectivamente uma eletroválvula de dois sentidos 27 e uma eletroválvula de três sentidos 28, bem como uma válvula de interceptação 23 montada no aro A. Quando a eletroválvula de dois sentidos 27 é aberta, move- se a válvula de interceptação 23 posicionada no aro A para uma posição aberta; nesse ponto a eletroválvula de três sentidos 28 fornece, através da junta rotatória 10', os cilindros hidráulicos 31 dispostos no aro A, que comprimem o pistão 32 da câmara variável 30, que reduz seu volume e, portanto, aumenta a pressão do ar (extrai tudo em uma direção em P). A redução na pressão é obtida descarregando-se o óleo contido nos cilindros hidráulicos 31, que flui devido ao impulso do ar no pistão 32 da câmara variável 30, que se expande (extrai na outra direção em T).

[050] As vantagens operacionais do sistema de regulação de pressão para pneus, de acordo com as Figuras 9 e 10, com relação às juntas rotatórias da técnica anterior do mesmo tipo que as descritas com referência às patentes números US2107405, DE8907153 e US5253688, são primeiramente os tempos de inflação e deflação extremamente reduzidos, na ordem de segundos para passar de 1 a 1, 6 bar, de acordo com a modalidade da invenção, contra alguns minutos exigidos pelas soluções da técnica anterior.

[051] A implementação da pressão dos pneus de maneira tão rápida permite controlar em tempo real os mesmos, que dependem da ocorrência de eventos que determinem a necessidade de correção, como um aumento repentino na carga vertical, devido ao levantamento de uma ferramenta pesada ou uma transferência repentina de carga devido ao torque de inclinação no eixo traseiro, ao qual o sistema de ajuste da presente invenção fornece uma resposta imediata no aumento da pressão de pneu; ou vice-versa, uma perda de tração devido à deterioração das condições de adesão, à qual o sistema de regulação da presente invenção fornece uma resposta imediata na redução de pressão com consequente aumento na área de contato entre o solo e recuperação de tração. Consequentemente, a roda, entendida como um conjunto de pneu B, câmara variável 30 e aro A, adapta-se dinamicamente aos eventos encontrados durante sua operação.

[052] Além disso, não há troca de ar entre o ambiente, tipicamente contaminado por poeira e umidade e o conjunto de câmara variável 30/pneu B, para o qual não são necessários filtros desumidificadores e operações de manutenção no compressor/cilindros, como é necessário para soluções do mesmo tipo que as descritas nas patentes números US2107405, DE8907153 e US5253688.

[053] Além disso, o sistema de regulação de pressão para pneus de acordo com as Figuras 9 e 10 não requer a montagem de um compressor específico, como os sistemas de regulação de pressão de pneus da técnica anterior do mesmo tipo que os descritos nas patentes números US2107405, DE8907153 e US5253688.

[054] A junta rotatória 10’ descrita com referência às Figuras 8A, 8B, 9 e 10 é montada na configuração de dois canais para a passagem de óleo, em que um canal é usado para acionar uma gaveta da válvula de interceptação alojada no aro A e o outro para a passagem de óleo que alimenta três ou mais cilindros hidráulicos 31 para o movimento do pistão 32 da câmara variável 30, sob pressão ou com descarga de acordo com a posição da válvula de três sentidos 28 na máquina, essa configuração garante a segurança máxima, mesmo em caso de mau funcionamento do sistema de inflação.

[055] Uma outra vantagem é devido ao fato de que os rolamentos 17 e as gaxetas 16 são lubrificados continuamente pelo mesmo óleo usado para operar os cilindros hidráulicos 31, garantindo sempre alta confiabilidade.

[056] Finalmente, como para a modalidade descrita acima com referência às Figuras 1 a 7, também nesse caso o aro A e a junta rotatória 10’ são integrais e, portanto, uma vez montada, a junta rotatória 10' segue a roda em todo o conjunto, operações de manutenção e ajuste, sem exigir a desmontagem dos suportes de sustentação 29.

[057] Com referência às Figuras 11 e 12, é mostrada uma segunda modalidade do sistema de regulação de pressão para pneus de acordo com a presente invenção adequada para usar a junta rotatória 10' de acordo com a modalidade da presente invenção mostrada com referência às Figuras 8A a 8B, em que o compartimento externo do aro A é usado como um reservatório 34 para ar pressurizado, sendo que o dito reservatório 34 é delimitado pelo disco A' do aro A, pelo canal A" do aro A, e por uma cobertura circular 35 que, parafusado de maneira estanque, constitui a segunda base cilíndrica do reservatório 34 no compartimento externo do aro A. O reservatório de câmara fixa 34 se comunica diretamente com o pneu B através de um compressor 36; acionando-se o último, em uma direção de rotação ou no outro, o ar se move de um compartimento para o outro e, consequentemente, a pressão do pneu é alterada. No interior do reservatório 34 está alojado um motor hidráulico 37, no qual o compressor 36 é colocado. Duas eletroválvulas 38 e 39 são instaladas na máquina, respectivamente uma eletroválvula de dois sentidos 38 e uma eletroválvula de três sentidos 39. Quando a eletroválvula de dois sentidos 38 está aberta, a, mesma opera a válvula de interceptação 23, posicionada no aro A, na posição aberta; nesse ponto, a eletroválvula de três sentidos 39 fornece, através da junta rotatória 10', o motor hidráulico 37. Nessa fase, o compressor 36 aspira ar do reservatório 34 e o comprime, através da linha E, no pneu B, aumentando assim a pressão de ar no mesmo.

[058] A redução de pressão é obtida com a eletroválvula de dois sentidos 38 e a eletroválvula de três sentidos 39 com a gaveta na posição oposta à da inflação, portanto, o motor hidráulico 37, que gira na direção oposta, aspira o ar do pneu B e comprime no reservatório 33.

[059] A energia hidráulica necessária para variar o volume da câmara é fornecida pela junta rotatória 10', com dois ou mais canais anulares, que transportam óleo hidráulico sob pressão proveniente do circuito hidráulico do trator. O sistema assim constituído é um sistema hidropneumático híbrido, a montagem do motor hidráulico 37 e do compressor 36 implementa a conversão entre energia hidráulica e energia pneumática.

[060] O sistema assim concebido garante tempos de regulação de pressão razoavelmente rápidos para permitir que a pressão seja adaptada a eventos que ocorrem como mudanças na carga da roda, escorregamento, variação de velocidade. Em resposta a cada um desses eventos, de acordo com uma lógica armazenada em uma unidade de controle a bordo da máquina, a pressão dos pneus será ajustada em tempo real para o valor mais conveniente para a economia de energia do veículo, para garantir a integridade do pneu, a segurança de condução e outras configurações que não são o objeto da presente invenção. A junta rotatória hidráulica 10’ tem um formato anular, para garantir a passagem no interior do cubo de roda D do trator, é coaxial ao eixo geométrico da roda C e é montada na parte interna do aro A.

[061] As vantagens operacionais do sistema de regulação de pressão para pneus de acordo com as Figuras 9 e 10, com relação às juntas rotatórias da técnica anterior do mesmo tipo que as descritas com referência às patentes números US2107405, DE8907153 e US5253688, são primeiramente os tempos de inflação e deflação extremamente reduzidos, graças a um compressor específico 36 para cada roda, à alta potência hidráulica disponível e ao fato de que durante a regulação da pressão o compressor 36 suga a uma pressão maior que a pressão ambiente, portanto, precisa compensar uma pressão mais baixa diferencial.

[062] Além disso, a rápida implementação da pressão dos pneus permite controlar a mesma, dependendo da ocorrência de eventos que determinam a necessidade de correção: um aumento repentino na carga vertical devido ao levantamento de uma ferramenta pesada, uma transferência repentina de carga devido ao torque de inclinação no eixo traseiro, encontrar uma resposta imediata no aumento da pressão do pneu, vice-versa a perda de tração devido à deterioração das condições de aderência, tem uma confirmação imediata na redução da pressão com consequente aumento da área de contato entre o pneu e o solo e a recuperação da tração.

[063] Além disso, não há troca de ar entre o ambiente, tipicamente contaminado por poeira e umidade, e o conjunto do reservatório 34/pneu B, através do qual não são necessários filtros desumidificadores e operações de manutenção no compressor 36.

[064] Também nesse caso, a junta rotatória 10’ é montada na configuração de dois canais para passagem de óleo mostrada com referência às Figuras 8A a 8B, enquanto um canal é usado para acionar uma gaveta da válvula de interceptação 23 alojada no aro A, e o outro para a passagem de óleo que alimenta o grupo formado pelo motor hidráulico 37 e pelo compressor 36, que realiza a inflação ou deflação de acordo com a posição da bandeja da válvula de três sentidos 39 na máquina, sendo que essa configuração garante a máxima segurança também em caso de mau funcionamento do sistema de inflação.

[065] Também nesse caso, a junta rotatória 10’ é montada na configuração de dois canais para passagem de óleo mostrada com referência às Figuras 8A a 8B, em que um canal é usado para acionar uma gaveta da válvula de interceptação 23 alojada no aro A, e o outro para a passagem de óleo que alimenta o grupo formado pelo motor hidráulico 37 e pelo compressor 36, que realiza inflação ou deflação de acordo com a posição da gaveta da válvula de três sentidos 39 na máquina, sendo que essa configuração garante a máxima segurança também em caso de mau funcionamento do sistema de inflação.

[066] Além disso, tanto os rolamentos 17 quanto as gaxetas 16 da junta rotatória 10’ são lubrificados, garantindo um alto nível de confiabilidade, e o aro A e a junta rotatória 10' são integrados, de modo que, uma vez montada, a junta rotatória 10’ siga a roda em todas as operações de montagem, manutenção e ajuste, sem exigir a desmontagem dos suportes de sustentação 29. A presente invenção foi descrita para fins ilustrativos, mas não para fins de limitação, de acordo com suas modalidades preferidas, mas deve ser entendido que variações e/ou modificações podem ser feitas por aqueles versados na técnica sem se afastar do escopo relativo de proteção, conforme definido nas reivindicações anexas.

Claims (8)

REIVINDICAÇÕES

1. Junta rotatória (10, 10') adequada para transferir um fluido entre duas entidades, uma das quais está em movimento rotatório em relação à outra, sendo que a dita junta rotatória (10, 10') é caracterizada por compreender um elemento interno cilíndrico (11), adequado para ser fixado à dita entidade em movimento rotatório, e uma pluralidade de elementos externos anulares (14, 15, 17, 18), que podem ser acoplados e que são autocentrados, que podem ser encaixados de maneira modular, sendo que os ditos elementos externos (14, 15, 17, 18) compreendem pelo menos dois elementos de cabeça (14), pelo menos dois elementos de alojamento (15) de respectivas gaxetas (16), dois elementos de rolamento (17) e pelo menos um elemento de entrada de fluido (18), sendo que o dito pelo menos um elemento de entrada de fluido (18) é colocado em uma posição intermediária entre os ditos dois elementos de rolamento (17), em que os ditos pelo menos dois elementos de alojamento (15) de respectivas gaxetas (16) estão dispostos externamente em relação aos ditos dois elementos de rolamento (17) e sendo que os ditos pelo menos dois elementos de cabeça (14) estão dispostos externamente em relação aos ditos pelo menos dois elementos de alojamento (15) de respectivas gaxetas (16), em que as ditas gaxetas (16) definem uma área vedada de formato anular no espaço delimitado lateralmente pelas mesmas gaxetas (16), internamente pelo dito elemento interno (11) e externamente pelos ditos elementos externos (14, 15, 17, 18) compreendidos entre as ditas gaxetas (16), sendo que a dita área vedada é acessível em um lado através do dito elemento de entrada de fluido (18) e no outro lado através de pelo menos um canal de passagem de fluido (20, 21) que passa através do corpo do dito elemento interno (11) até uma dentre as duas extremidades axiais.

2. Junta rotatória (10, 10'), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por compreender dois elementos de entrada de fluido (18) colocados em uma posição intermediária entre os ditos dois elementos de rolamento (17) e dois elementos de alojamento (15) de respectivas gaxetas (16), espaçados por um elemento de cabeça

(14), sendo que as ditas gaxetas (16) definem duas áreas vedadas separadas, um em cada um dentre os ditos dois elementos de entrada de fluido (18), em que o dito elemento interno (11) compreende dois canais de passagem separados (20, 21), respectivamente um canal de passagem (20, 21) para cada uma dentre as ditas duas áreas vedadas.

3. Junta rotatória (10), de acordo com a reivindicação 2, caracterizada por compreender adicionalmente um elemento de alojamento (15) de gaxeta (16) localizado entre cada um dentre os ditos elementos de entrada de fluido (18) e um elemento de rolamento correspondente (17).

4. Sistema de regulação de pressão de um pneu (B) caracterizado por compreender uma junta rotatória (10, 10'), de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 3, em combinação com um compressor instalado na dita entidade não rotatória, e pelo menos uma válvula de interceptação (23) para fluxo de entrada e saída do dito pneu (B), em que um primeiro canal de passagem (20) da dita junta rotatória (10, 10') coloca em comunicação fluida o dito compressor com meios operacionais de a dita válvula de interceptação (23), através de uma válvula (27), e um segundo canal de passagem (21) da dita junta rotatória (10, 10') coloca em comunicação fluida o dito compressor com o dito pneu (B), através de uma válvula (28) e a dita válvula de interceptação (23).

5. Sistema de regulação de pressão de um pneu (B), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por a dita válvula (27) ao longo do dito primeiro canal de passagem (20) ser uma válvula de dois sentidos e que a dita válvula (28) ao longo do dito segundo canal de passagem (21) é uma válvula de três sentidos.

6. Sistema de regulação de pressão de um pneu (B) caracterizado por compreender uma junta rotatória (10, 10'), de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 3, em combinação com o circuito hidráulico da dita entidade não rotatória, uma câmara de volume variável (30) e meios de controle (31) da dita câmara (30), adequados para variar o volume da dita câmara (30), sendo que a dita câmara (30) é colocada no aro (A) do dito pneu (B), que é preenchido com ar sob pressão e que está em comunicação fluida com o dito pneu (B), através de pelo menos uma válvula de interceptação (23); em que um primeiro canal de passagem (20) da dita junta rotatória (10, 10') coloca em comunicação fluida o dito circuito hidráulico com meios operacionais da dita válvula de interceptação (23), através de uma válvula (27), e um segundo canal de passagem (21) da dita junta rotatória (10, 10') coloca em comunicação fluida o dito circuito hidráulico com os ditos meios de controle (31) da dita câmara (30), através de uma válvula (28) e a dita válvula de interceptação (23).

7. Sistema de regulação de pressão de um pneu (B), de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por os ditos meios de controle (31) compreenderem três ou mais cilindros hidráulicos (31), a dita válvula (27) ao longo do dito primeiro canal de passagem (20) é uma válvula de dois sentidos e que a dita válvula (28) ao longo do dito segundo canal de passagem (21) é uma válvula de três sentidos.

8. Sistema de regulação de pressão de um pneu (B) caracterizado por compreender uma junta rotatória (10, 10'), de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 3, em combinação com o circuito hidráulico da dita entidade não rotatória, um reservatório (34), um compressor (36) conectado a um motor hidráulico (37), sendo que o dito reservatório (34), o dito compressor (36) e o dito motor hidráulico (37) são colocados no aro (A) do dito pneu (B), em que o dito reservatório (34) é preenchido com ar sob pressão e está em comunicação fluida com o dito pneu (B), através de o dito compressor (36) e uma válvula de interceptação (23); em que um primeiro canal de passagem (20) da dita junta rotatória (10, 10') coloca em comunicação fluida o dito circuito hidráulico com o dito motor hidráulico (37), em correspondência de meios operacionais do dito motor hidráulico em uma primeira direção de rotação, e com meios operacionais da dita válvula de interceptação (23), através de uma válvula (39), e um segundo canal de passagem (21) da dita junta rotatória (10, 10') coloca em comunicação fluida o dito circuito hidráulico com o dito motor hidráulico (37), em correspondência de meios operacionais do dito motor hidráulico em uma segunda direção de rotação, oposta à dita primeira direção de rotação, e com meios operacionais da dita válvula de interceptação (23), através da mesma válvula (39) ou uma válvula diferente (38).