BRPI0620921A2

BRPI0620921A2 - aparelho de freio resfriado por lìquido, método para retardar membro acionado

Info

Publication number: BRPI0620921A2
Application number: BRPI0620921-1A
Authority: BR
Inventors: John P Deconti
Original assignee: Brake Llc D
Priority date: 2006-01-10
Filing date: 2006-12-04
Publication date: 2011-11-29
Also published as: GB2447201A; AU2006335265B2; CN101356387B; US20070158151A1; DE112006003634T5; US8196720B2; WO2007081456A1; MX2008008963A; GB2447201B; CN101356387A; GB0812765D0; AU2006335265A1

Abstract

APARELHO DE FREIO RESFRIADO POR LìQUIDO, MéTODO PAPA RETARDAR MEMBRO ACIONADO. A presente invenção refere-se a um conjunto de freio a disco resfriado por liquido (14) que é conectado a um eixo de energia (34, 36) , por exemplo, por duas rodas dentadas (38, 50) e por uma corrente (46) . O disco de freio, com suas superfícies de freio (330, 334), constitui o rotor de uma bomba de fluido (300) . O fluido é fornecido a esta bomba via um estacor oco (98) e a pressão gerada é conduzida aos pistões (66) que pressionam as pastilhas de freio (74) sobre o disco. O controle de boba é alcançado por variação do inrervalo entre o rotor e o estator pelo qual uma bomba piloto (500) juntamente com uma válvula eletromagnética é usada.

Description

APARELHO DE FREIO RESFRIADO POR LÍQUIDO, MÉTODO PARA RETARDAR MEMBRO ACIONADO

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a um aparelho e a um método para retardar um membro acionado. Esta invenção tem as aplicações no transporte, nos dinamômetros, nos sistemas de transporte e na mineração para nomear alguns. No transporte, por exemplo, quando um caminhão estiver descendo um declive longo os freios originais de fábrica refrigerados a ar do veiculo podem superaquecer, esta condição de superaquecimento é agravada quando o caminhão está carregando uma carga pesada. O calor gerado pela fricção das pastilhas de freio contra o disco, para freios a disco, ou as sapatas de freio contra os tambores, para freios a tambor, pode reduzir a eficiência de frenagem.

Em conseqüência, há uma necessidade na área de um sistema de freio por fricção melhorado.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

O aparelho descrito refere-se a um aparelho de freio resfriado por liquido que compreende: uma carcaça, uma bomba de resfriamento de freio montada na carcaça, um atuador de força de frenagem montado na carcaça, o atuador sendo acionado por um primeiro membro acionado; e um aplicador de força de frenagem em comunicação operável com o atuador de força de frenagem e um rotor de freio, o rotor rotatoriamente fixado ao primeiro ou ao segundo membro acionado.

O método descrito refere-se a um método de retardar um membro acionado que compreende: acionar um atuador de força de frenagem com um primeiro membro acionado, atuar um aplicador de força de frenagem; e retardar a rotação de um rotor rotatoriamente fixado ao primeiro ou ao segundo membro acionado.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

As seguintes descrições não devem ser consideradas como limitantes de nenhuma maneira. Em referência aos desenhos em anexo, elementos similares são numerados igualmente: A FIG. 1 descreve uma vista de seção transversal de um aparelho de freio de uma modalidade da invenção;

A FIG. 2 descreve uma vista em perspectiva explodida do conjunto de roda dentada e corrente mostrado na FIG. 1;

A FIG. 3 descreve uma vista em perspectiva explodida de um rotor de freio de uma modalidade da invenção;

A FIG. 4 descreve uma vista de seção transversal de um conjunto de rotor e de estator de freio com o conjunto de estator na posição aberta de percurso de fluxo de fluido de 10 acordo com uma modalidade da invenção;

A FIG. 5 descreve uma vista de seção transversal do conjunto de estator e rotor de freio da FIG. 4 com o conjunto de estator na posição fechada de percurso de fluxo de fluido;

A FIG. 6 descreve uma vista de seção transversal parcial 15 da FIG. 1 em uma escala maior;

A FIG. 7 descreve um diagrama esquemático hidráulico de uma modalidade da invenção;

A FIG. 8 descreve uma vista de seção transversal parcial de uma bomba de engrenagem e de uma carcaça de uma modalidade da invenção;

A FIG. 9 descreve uma vista de seção transversal parcial da bomba de engrenagem e da carcaça mostradas na FIG. 8;

A FIG. 10 descreve uma vista de seção transversal de uma válvula de agulha de uma modalidade da invenção; e

A FIG. 11 descreve um diagrama de blocos de um sistema de controle de uma modalidade da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

Uma descrição detalhada de diversas modalidades do aparelho descrito e do método é apresentada aqui por exemplificação e não por limitação com referência às figuras.

Com referência às figuras 1 e 2, um conjunto de freio 14 compreende: uma carcaça de freio 18, uma caixa de corrente traseira 22, uma caixa de corrente dianteira 26, uma carcaça de saida 106 e uma carcaça de cauda 30, unidas de forma vedada entre si, para formar geralmente uma estrutura para suportar os componentes que compreendem um aparelho de freio por fricção 10.

Parafusos 32 prendem a carcaça de freio 18, a caixa de corrente traseira 22 e a caixa de corrente dianteira 26 juntas, enquanto a braçadeira de faixa 33 une a carcaça de cauda 30 à caixa de corrente dianteira 26. Um primeiro membro acionado, ilustrado em uma modalidade como um acoplamento de junta universal (forquilha ou forquilha deslizante) 34 é fixado rotatoriamente a uma roda dentada acionada 38 que gira dentro do conjunto de freio 14 nos mancais 42. Alternadamente, um segundo membro acionado, ilustrado em uma modalidade como um eixo de cauda 36, pode rotatoriamente ser fixado ao acoplamento de junta universal 34, que é fixado rotatoriamente à roda dentada de acionamento 34, ou pode rotatoriamente ser fixado à roda dentada de acionamento 38 diretamente, enquanto permite movimento axial. Uma corrente 46 acoplada à roda dentada de acionamento 38 aciona uma roda dentada de rotor 50 nos mancais 54. A roda dentada de rotor 50 é fixada rotatoriamente a um rotor de freio 300 através de um eixo de freio 62. Através das ligações descritas acima o rotor de freio 300 é fixado rotatoriamente ao primeiro ou segundo membro acionado. Deve ser apreciado por um versado na técnica que a corrente 4 6, como descrita aqui, é somente uma modalidade exemplar para rotatoriamente fixar o rotor de freio 300 com o membro acionado e outras modalidades tais como um conjunto de engrenagem ou correia, por exemplo, podem igualmente ser utilizadas.

O aparelho de freio por fricção 10 impede a rotação do acoplamento de junta universal 34 impedindo a rotação do rotor de freio 300 que é fixado rotatoriamente ao acoplamento de junta universal 34 como descrito acima. Um aplicador de força de frenagem ilustrado em uma modalidade aqui como pistões 66, placas de pastilha de freio 70 e pastilhas de freio 74, aplica uma força de frenagem ao rotor de freio 300. O rotor de freio 300 tem as superfícies de freio axiais exteriores de oposição 330 e 334 que são acopladas pelas pastilhas de freio 74 que são unidas às placas de pastilha de freio 70. As pastilhas de freio 74 são incitadas contra as superfícies de freio 330, 334 pelos pistões 66. A força de incitação dos pistões 66 resulta da pressão hidráulica gerada em um atuador de força de frenagem 110. 0 atuador utiliza a força hidráulica em função da pressão para mover os pistões 66 para aplicar a força (de retardo) de frenagem. 0 atuador de força de frenagem é ilustrado em uma modalidade aqui como uma bomba de engrenagem 500 que será descrita mais detalhadamente com referência às figuras 7 a 9. Deve ser apreciado por aqueles versados na técnica, que modalidades alternativas, tal como um gerotor ou uma bomba de pistão, por exemplo, podem ser usadas como o atuador de força de frenagem ao permanecer dentro do escopo da invenção.

A placa de pastilha de freio 70 é acoplada de forma deslizante ao conjunto de freio 14 para limitar substancialmente o curso das placas de pastilha de freio 70 a um sentido paralelo ao eixo geométrico do rotor de freio 300. Deve ser apreciado, por uma pessoa versada na técnica, que os pistões que incitam sapatas de frenagem contra um rotor tipo tambor poderiam igualmente ser empregados em outras modalidades da invenção. A parte do sistema descrita acima é similar aos tipos de sistemas de freio por fricção, os inconvenientes de tais são identificados na seção de fundamentos desta descrição. O sistema descrito aqui, entretanto, adicionalmente inclui uma bomba de resfriamento de superfície de freio comunicada de forma operativa com o sistema. Em uma ilustração a modalidade da invenção a bomba de resfriamento reside dentro do rotor de freio 300. A bomba inclui lâminas de bombeamento internas que são descritas em mais detalhes com referência às figuras 3 a 5. A finalidade da bomba de resfriamento é circular um fluido em comunicação condutora com a superfície de fricção de rotor de freio para remover calor do rotor de freio 300 e dos componentes circunvizinhos gerados pela fricção das pastilhas de freio 74 contra as superfícies de freio 330, 334. A bomba de resfriamento bombeia o líquido de resfriamento, para e a partir do aparelho de freio 10, através do bocal de entrada 98, e do bocal de saída 102 formado na carcaça de saída 106.

O fluido de resfriamento pode ser distribuído através de um radiador do veículo (não mostrado) ou de outro dispositivo de troca de calor (não mostrado) situado próximo, sobre ou remotamente do aparelho de freio 10 da invenção.

Com referência agora à FIG. 3, uma vista explodida do rotor de freio 300, mostra detalhes da bomba de resfriamento interna. O bombeamento do fluido de resfriamento é facilitado pela rotação de diversos componentes dentro do rotor de freio 300; a roda dentada de rotor 50 acionada pela corrente 46 fornece a força de acionamento para esta rotação. O eixo de freio 62 é fixado rotatoriamente à roda dentada de rotor 50 por uma chaveta 304 situada em uma extremidade do eixo de freio 62. Um flange 316 no lado do rotor do eixo de freio 62 é fixado rotatoriamente a uma placa de acionamento 308 por duas hastes de projeção 312 de forma axial que se acoplam aos recessos cilíndricos inferiores (não mostrados) na placa de acionamento 308. Um parafuso de cabeça chata 320 e anel em O 324 fixam a placa de acionamento 308 ao eixo de freio 62 axialmente. Com a disposição acima a placa de acionamento 308 é fixada rotatoriamente à roda dentada de rotor 50.

Diversos outros componentes dentro do rotor de freio 300 são também fixados rotatoriamente à placa de acionamento 308. A placa de acionamento 308 tem uma superfície periférica externa 328 que se estende axialmente além da superfície de freio de placa de acionamento 330 e tem filamentos de diâmetro externo 32 6 na mesma. Uma placa de vedação 336 tem uma superfície periférica externa 338 que se estende axialmente além da superfície de freio da placa de vedação 332 e na mesma tem filamentos de diâmetro interno 332 que rosqueiam os filamentos de diâmetro externo 326 da placa de acionamento 308. Um anel em O 340 veda diametralmente a placa de acionamento 308 à placa 336.

Com referência agora às figuras 3 a 5 intercalado entre a placa de acionamento 308 e a placa de vedação 336 está um disco de rotor 344 e um conjunto de estator 356 que compreende um flange de estator 348 e uma placa de lâmina de estator 372. 0 disco de rotor 344 divide a cavidade de rotor 354 em uma primeira cavidade 358 e em uma segunda cavidade 362. 0 disco de rotor 344 é rotacionalmente travado e, conseqüentemente, gira com as placas 308 e 336 enquanto o conjunto de estator 356 não é travado às placas 308, 336 e, conseqüentemente, não gira com as placas 308 e 336. Um mancai de disco de rotor 352 posiciona o conjunto de estator 356 concêntrico ao disco de rotor 344 conforme o disco de rotor 344 gira em relação ao conjunto de estator 356. Um anel em O 365 veda uma vedação de face cerâmica 361 à placa de vedação 336 em um furo central através da mesma. A vedação de face cerâmica 361 veda dinamicamente uma vedação de face carbono 363 que é fixada rotatoriamente à carcaça de saida 106 e veda a carcaça de saida 106 pelo anel em O 359. Uma mola em onda 366 incita a vedação de face carbono 363 contra a vedação de face cerâmica 361 para manter o contato face a face exigido para a vedação. A uniformidade da vedação de face cerâmica 361 contra a superfície altamente durável e de baixa fricção da vedação de face de carbono 363 estabelece um projeto de vedação de baixo torque e longa vida. Outros materiais que têm as propriedades apropriadas para uso em lugar da cerâmica para a vedação 361 incluem, mas não são limitados a, carboneto de tungstênio, carboneto de silício ou aço tratado termicamente, por exemplo.

A ação de bombeamento do fluido de resfriamento é gerada pela rotação do disco de rotor 344 e mais especificamente um conjunto de primeiras lâminas 360 e um conjunto de segundas lâminas 364 formadas em lados opostos ao disco de rotor 344. O fluido de resfriamento é propulsionado radialmente para fora na primeira cavidade 358 pelas primeiras lâminas 360, axialmente em torno do diâmetro externo do disco de rotor 344, radialmente para dentro na segunda cavidade 362 pelas segundas lâminas 364 e radialmente para dentro nos canais 370 do conjunto de estator 356. Os canais 370 do conjunto de estator 356 são formados pelo espaço axial entre a placa de lâmina de estator 372 e o flange de estator 348, e pelas lâminas de estator 368 formadas na placa de lâmina de estator 372. 0 fluido de resfriamento escoa axialmente dos canais 370 para um percurso de fluxo anelar 376 formado pelo afastamento radial entre o flange de estator 348 e a placa de lâmina de estator 372. Este fluido é contido pela vedação deslizante da vedação de face cerâmica 361 para a vedação de face de carbono 363, descritas acima, e é movido ao bocal de saida 102 da carcaça de saida 106. Assim, a ação de bombeamento bombeia o fluido ao longo das superfícies 331 e 333 que são as superfícies opostas à superfície de freio de placa de acionamento 330 e à superfície de freio da placa de vedação 334, respectivamente, desse modo levando o calor das placas 308, 336 no processo.

Uma modalidade da invenção move o fluido de resfriamento de entrada ao longo do eixo geométrico do rotor dentro do flange de estator 348 e move o fluido de resfriamento de saída coaxialmente com o fluido de entrada ao longo de uma parte externa do flange de estator 348. Esta construção permite que uma vedação dinâmica interna seja formada pelo mancai de disco de rotor 352, que veda o disco de rotor de rotação 344 ao flange de estator estacionário. A integridade da vedação desta vedação não é crítica uma vez que qualquer vazamento é ainda completamente contido internamente aos percursos de fluxo de fluido, assim a designação "vedação dinâmica interna". Inversamente, a outra vedação dinâmica, a criada pela vedação de face cerâmica 361 para a vedação de face de carbono 363, descrita acima, não está contida dentro dos percursos de fluxo de fluido e, portanto, é descrita como uma "vedação dinâmica externa" e qualquer vazamento por ela permitirá que o refrigerante escape do sistema de resfriamento fechado do veículo, uma condição que deve ser evitada. A construção desta modalidade, especificamente possuindo o fluxo interno ao longo do eixo geométrico do rotor, permite que uma única vedação dinâmica externa seja usada. Considerando construções alternativas, que não movem nem fluxo de entrada ou de saída ao longo do eixo geométrico de rotação, requerem pelo menos duas vedações dinâmicas externas; uma entre cada bocal de fluxo estacionário e o conjunto de rotor, preenchido com refrigerante em rotação.

O fluido de rotação entra no aparelho de freio 10 (FIG.l) através do bocal de entrada 98. Para finalidades de montagem o bocal de entrada 98 é rosqueavelmente anexado ao flange de estator 348 e vedado no mesmo com anel em O 384. Um furo 388 formado no flange de estator 348 aceita um pino 392 através de um furo 394 na carcaça de saída 106 que previne que o flange de estator 348 gire enquanto o bocal de entrada 98 é rosqueado no flange de estator 348 via um formato hexagonal 398 em seu perímetro. Em seguida a montagem, o pino 392 é removido e o furo 394 na carcaça de saída 106 é obstruído com um bujão 402.

Como com qualquer mecanismo de bombeamento, o trabalho realizado durante a operação de bombeamento consome energia. Uma modalidade exemplar da invenção permite reduzir energia do aparelho de frenagem (FIG..1), parando ou reduzindo o bombeamento de fluido de resfriamento durante as vezes que o resfriamento não for necessário, tal como quando o aparelho de frenagem 10 não estiver engajado em uma ação de frenagem. Para habilitar ou desabilitar a ação de bombeamento, o conjunto de estator 356 é reposicionável em relação ao conjunto de freio 14 e a placa de acionamento 308 em uma direção axial. Um percurso de fluxo de fluido de resfriamento 440 é formado pelo espaço axial entre o flange de estator 348 e o disco de acionamento 308. Quando o conjunto de estator 356 se move em direção ao disco de acionamento 308, na primeira posição, o percurso de fluxo 440 é bloqueado, desse modo, parando a ação de bombeamento. Quando o conjunto de estator 356 se move para longe do disco de acionamento 308, na segunda posição, o percurso de fluxo 440 é aberto e a ação de bombeamento é permitida.

Para permitir o reposicionamento do conjunto de estator 356, uma mola de estator de compressão 406 é alojada entre o bocal de entrada 98 e uma placa hexagonal 410. A placa hexagonal 410 é anexada à carcaça de saída 106 com parafusos 414. A mola de estator 406 urge o conjunto de estator 356 em direção ao disco de acionamento 308 até que um encosto de flange 418 alcance a carcaça de saída 106. Inversamente, o conjunto de estator 356 é axialmente móvel na direção oposta, uma direção afastada do disco de acionamento 308, até que a placa de lâmina de estator 372 contate a carcaça de saída 106. A força para mover o conjunto de estator 356 para longe da placa de acionamento 308 é gerada por pressão de óleo hidráulico em uma câmara de pressão 426. (A pressão é movida para a câmara de pressão 426 através da sétima porta de pressão 442 e da sexta porta de pressão 446 conectada fluidicamente com a cavidade de pressão de estator 426, como será descrito em mais detalhes com referência às figuras 7 a 9). A pressão 426 faz com que o conjunto de estator 356 se mova axialmente, desse modo abrindo o percurso de fluxo de resfriamento 440, conforme foi descrito acima. A câmara de pressão 426 é formada em uma cavidade anelar entre a carcaça de saída 106 e o flange de estator 348 que são vedados um no outro pelo anel em O 436. O bocal de entrada 98, que é vedado na carcaça de saída 106 pelo anel em O 432, e o flange de estator 348 pelo anel em O 384, termina na extremidade da câmara de pressão 426. Os anéis em O (ou outra vedação radial) 436 e 432 criam vedações deslizantes entre o conjunto de estator 356 e a carcaça de saída 106 e também fornecem alinhamento do conjunto de estator 356 com o conjunto de freio 14 em uma extremidade do conjunto de estator 356. O flange de estator 348 suportado dentro do diâmetro interno do mancai de disco de rotor 352 alinha com outra extremidade do conjunto de estator 356. Assim, o percurso de fluxo de fluido de resfriamento 440 é fechado devido à mola de estator 406 incitar o conjunto de estator 356 em direção ao disco de acionamento 308 em resposta a uma queda na pressão de óleo na câmara de pressão 426. E, inversamente, o percurso de fluxo de fluido 440 é aberto em resposta a um aumento na pressão de óleo na câmara de pressão 426, comprimindo a mola de estator 406 enquanto move o conjunto de estator 356 para longe do disco de acionamento 308. Deve ser entendido por aqueles versados na técnica, que modalidades alternativas tal como um solenóide, por exemplo, podem ser usadas para atuar o movimento do conjunto de estator 356 para abrir e fechar o percurso de fluido 440 enquanto permanece dentro do escopo da invenção.

Com referência agora a FIG. 6, a pressão hidráulica que pressuriza a câmara de pressão 46 é gerada por bomba de engrenagem 500 anexada à caixa de corrente dianteira 26. Esta bomba de engrenagem 500 também fornece o óleo hidráulico para os pistões 66 descritos acima. A bomba de engrenagem 500 é uma bomba de deslocamento positivo alojada dentro da placa de engrenagem 934 que e anexada à placa de corrente dianteira. Uma engrenagem de acionamento 130 combina-se e aciona uma engrenagem de acionamento 132. A força de acionamento para a engrenagem de acionamento 130 é fornecida pelo eixo de freio 62 através de um parafuso entalhado 118 anexado de forma rosqueada ao eixo de freio 62. Uma aba de projeção 122 em um eixo de engrenagem de acionamento 126 acopla-se a uma fenda de acionamento 114 no parafuso entalhado 118. Assim, a engrenagem de acionamento 130 é rotacionalmente fixada ao eixo de freio 62, que é rotacionalmente fixado ao acoplamento de junta universal 34 e, assim, bombeia o óleo hidráulico sempre que o acoplamento de junta universal 34 está girando. Através da ligação acima, o atuador de força de frenagem, ilustrado aqui como a bomba de engrenagem 500, é acionado pelo primeiro membro acionado, ilustrado aqui como o acoplamento de junta universal 34. Deve ser apreciado, por uma pessoa versada na técnica, que o atuador de força de frenagem pode ser acionado pelo primeiro membro acionado e pelo rotor de freio rotacionalmente fixado ao segundo membro acionado, ou ele pode ser acionado por uma fonte externa tal como um motor elétrico ou um acessório acionando uma máquina motriz, enquanto permanecendo dentro do escopo da invenção.

Com referência agora à FIG. 7 um esquemático para um sistema hidráulico de uma modalidade da invenção será revisto. A bomba de engrenagem de deslocamento positivo 500 gera baixa pressão em uma porta de sucção 502 conectando a bomba 500 a uma bomba de óleo 504 através de um filtro 508, desse modo levando óleo filtrado para a bomba 500. A saída da bomba 500 é conectada em paralelo através da porta de pressão 512 às cavidades de pistões 454, à câmara de pressão de estator 426, e à válvula de agulha 700.

Com referência agora às FIGS. 8 e 9, vistas de seção transversal parcial do aparelho de freio 10 mostram a porta de fluido hidráulico da FIG. 7 em mais detalhes. O filtro de óleo 508 é posicionado em relação às caixas de corrente 22 e 26, tal que o filtro de óleo 508 seja localizado próximo a parte inferior do cárter de óleo 504 e, portanto, está submerso em óleo devido a gravidade. O filtro 508 é vedado para a caixa de corrente dianteira 26 por uma gaxeta 510 que é comprimida por uma mola 511. Uma primeira porta de sucção 516 na caixa de corrente dianteira 26 move óleo do filtro 508 para a bomba de engrenagem 500 e, em seguida, move através de uma segunda porta de sucção 520, que é perpendicular à primeira porta de sucção 516, e é conectada a uma terceira porta de sucção 524 formada em uma carcaça de agulha 528. A terceira porta de sucção 524 conecta-se a uma quarta porta de sucção 532 que forma a entrada da bomba de engrenagem 500. Assim, a porta de sucção 502 da FIG. 7 compreende: primeira porta de sucção 516, segunda porta de sucção 520, terceira porta de sucção 524 e quarta porta de sucção 532. Conforme a engrenagem de acionamento 130 da bomba de engrenagem 500 é girada ela combina-se com e aciona a engrenagem 132, desse modo gerando um aumento de volume que leva óleo para dentro a partir da quarta porta de sucção 532 e diminui volume que força o óleo a sair através da primeira porta de pressão 540. A primeira porta de pressão 540 conecta a saída da bomba de engrenagem 500 em paralelo à válvula de agulha 700, cavidades de pistão 454 e cavidade de pressão de estator 426. Assim, a porta de pressão 512 da FIG.7 compreende: primeira porta de pressão 540, segunda porta de pressão 544, terceira porta de pressão 548, quarta porta de pressão 552, quinta porta de pressão 556, sexta porta de pressão 446, sétima porta de pressão 442 e uma porta de pressão de agulha 712. Bujões 560 são usados para impedir vazamento de óleo dos furos perfurados nas várias carcaças e o bujão 564 obstrui o furo de acesso ao filtro 508.

Uma vez que a bomba de engrenagem 500 está continuamente bombeando óleo sempre que os membros de acionamento são girados, todos dentre os fluxos de saida da bomba de engrenagem 500 são movidos para o cárter de óleo 504 quando não existe nenhuma ação de freio. Assim, nenhuma pressão é gerada ou fornecida nem para as cavidades de pistão 454 nem para a câmara de pressão de estator 426. Sem pressão fornecida para as cavidades de pistão 454 as pastilhas de freio 74 não são incitadas contra as superfícies de frenagem 330,334 e nenhuma ação de frenagem é iniciada.

Adicionalmente, sem pressão fornecida para a câmara de pressão de estator 426, a .mola de estator 406 se estende incitando o conjunto de estator 356 em direção à placa de acionamento 308 para fechar o percurso de fluxo de fluido de resfriamento 440, desse modo não permitindo que fluido de resfriamento seja bombeado. Inversamente, quando a ação de frenagem é iniciada, a válvula de agulha 700 (FIG. 10), movida em paralelo com as cavidades de pistão 4 54 e a câmara de pressão de estator 426, se move em direção à posição fechada, que gera pressão na porta de pressão 512.

Com referência agora às FIGS. 8 a 10, óleo flui para a válvula de agulha 700 através da porta de pressão de agulha de entrada 712, que é conectada à saída da bomba de engrenagem 500 (FIG. 8) via a primeira porta de pressão 540 (FIG.9), a segunda porta de pressão 544 (FIG.9) e a terceira porta de pressão 548. A porta de pressão de agulha 712 é conectada a cavidade de agulha 716 na carcaça de agulha 528. Uma inserção de assento 714 é vedada na porção inferior da cavidade de agulha 716 com anel em 0 718. Um diâmetro externo 734 da agulha 722 deslizante e vedável acopla-se ao diâmetro interno 738 da inserção de assento 714. Uma porta de dreno de agulha 740 conecta o diâmetro interno 739 ao cárter de óleo 504 para abrir a agulha 722 dentro da inserção 714 e da carcaça de agulha 528. Furos cruzados 742 na inserção de assento 714 conectam o diâmetro interno 738 à bomba de agulha 746 que se conecta ao cárter de óleo 504. Um assento de agulha afunilado 750 alcança o diâmetro externo 734 da agulha 722 até um gargalo 754 de um diâmetro menor. Assim, com a válvula de agulha 700 nas posições abertas, o óleo está livre para fluir; através da porta de pressão de agulha 712, para a cavidade 716, através do diâmetro interno 738, através dos furos cruzados 742, para a porta de cárter de agulha 746, e para fora do cárter de óleo. Portanto, a válvula de agulha 700 é completamente aberta quando o assento de agulha 750 está abaixo dos furos cruzados 742 da inserção de assento 714 tal que o óleo é capaz de fluir livremente da cavidade 716 para o cárter de óleo 504 resultando em nenhuma pressão de volta para a bomba de engrenagem 500.

Um solenóide 704, anexado à válvula de agulha 700, é usado para fechar parcialmente a válvula de agulha 700 resultando em um aumento da pressão de óleo do sistema. A agulha 722 é suspensa a partir de um êmbolo 730, do solenóide 704, por um cabeçote 726. O êmbolo 730 que captura o cabeçote de agulha 726 está livre para se mover, em direção paralela ao eixo geométrico da agulha 722, dentro de um tubo de êmbolo. Um furo 760 no êmbolo 730 permite que óleo e ar fluam através do mesmo, balanceando com pressão o êmbolo 730 dentro do tubo de êmbolo 758. O tubo de êmbolo é anexado de forma rosqueada à carcaça de agulha 528 e veda a carcaça de agulha 528 com um anel em O 762. Uma bobina 776 do solenóide 704 encontra-se ao lado da carcaça de agulha 528. e encaixa de forma circunf erencial o tubo de êmbolo 758. Uma porca 770 acoplada de forma rosqueada ao tubo de êmbolo 758 retém a bobina 776 para a válvula de agulha 700.

A energização da bobina 776 no solenóide 704 gera um campo magnético que atrai o metal do êmbolo 730, que é posicionado normalmente de forma substancial abaixo da bobina 776 por causa da gravidade e da pressão de óleo que atuam sobre a área do assento de agulha 750. A atração magnética faz com que o êmbolo 730 levante e mova-se axialmente para o centro da bobina 766. O óleo pressurizado pela bomba de engrenagem 500 atua contra o assento de agulha encapado 750 em direção oposta àquele da força magnética no êmbolo 730. Conforme a força magnética no êmbolo 730 aumenta, assim faz a pressão na porta de pressão 512. Assim, controlando a intensidade do campo magnético, a força de frenagem é controlada. Esta modalidade tem uma condição à prova de falhas em que uma falha do sinal elétrico para o solenóide resultará no freio não freando. Adicionalmente, esta modalidade permite limitar a força de frenagem máxima que pode ser aplicada, ajustando a força máxima do solenóide 704 em relação à força devido à pressão que atua no assento encapado 750 da agulha 722. Neste caso o solenóide serve como uma válvula de escape de pressão de fluido hidráulico.

Com referência à FIG. 11, um sistema de controle 900 é usado para controlar o fornecimento de energia elétrica ao solenóide, controlando desse modo o freio realizado pelo aparelho de freio 10. O coração do sistema de controle 900 é um circuito de controle 904 que pode ser, por exemplo, um microprocessador. O circuito de controle 904 pode ter diversas entradas 908 incluindo energia elétrica 912 fornecida do sistema de energia do veiculo, uma entrada de velocidade de membro acionado 914 que pode ser fornecida a partir do computador do veiculo ou pode ser fornecida como pulsos a partir de um captador tal como um magneto ou o dispositivo de efeito Hall anexado ao aparelho de freio 10 (da FIG. 1) (esta opção será discutida mais detalhadamente abaixo) e a uma entrada de operador 918. A entrada de operador 918 pode fornecer um sinal proporcional ao nível de freio desejado pelo operador de veículo através de um dispositivo de entrada tal como uma alavanca ativada manualmente ou através de rosqueamento no sensor de posição de pedal de freio (não mostrado), por exemplo. Uma saída 922 do circuito de controle 904 pode ser um pulso modulado por comprimento (PWM), por exemplo. Tal um sinal para o solenóide 704 pode gerar uma intensidade de campo magnético, e uma força de frenagem correspondente, que varia dependendo do ciclo de tarefa do sinal PWM. Deve ser apreciado por aqueles versados na técnica, que modalidades alternativas tal como um controlador de tensão, por exemplo, pode ser usado para controlar o solenóide 704 enquanto permanece dentro do escopo da invenção.

A entrada de velocidade de membro acionado 914 permite que o circuito de controle 904 ajuste a força de frenagem através da saída PWM baseada na realimentação recebida pela entrada de velocidade de membro acionado 914. Por exemplo, um ajuste para manter uma velocidade de membro de acionamento específica e constante podia ser inserido pelo operador. Este modo de velocidade constante permitiria que o operador ajustasse uma velocidade de membro acionado desejada a ser mantida durante uma condição quando o acionador do membro acionado está tentando aumentar a velocidade do membro acionado. Um tal modo de velocidade constante pode ser útil ao descer um declive e em vez do operador ajustar manualmente o pedal de freio para manter uma velocidade de veículo constante, o aparelho de freio 10 ajustaria automaticamente a força de frenagem, assim criando um "controle de cruzeiro" de freio. Este modo de velocidade constante exige que o sistema de controle 900 receba uma entrada 908 da velocidade do membro acionado 914 e em resposta envia um sinal PWM ao solenóide 704 para manter a velocidade de membro acionado específica

Com referência novamente a FIG. 6, uma modalidade da invenção que mostra uma localização possível para uma captação de velocidade de membro acionado é apresentada. Um ou mais imãs 926, anexados à extremidade axial da roda dentada de rotor 50, girarão com a velocidade rotacional do acoplamento de junta universal 34 da FIG. 1. Um sensor de campo magnético 930, anexado à placa de engrenagem 934, pode ser posicionado para captar o campo magnético do imã 926, enquanto passa em proximidade ao sensor 930, durante cada volta da roda dentada de rotor 50 desse modo criando uma velocidade de membro de acionamento 914. 0 sensor de campo magnético 930 pode ser um circuito de efeito Hall ou uma bobina de magneto, por exemplo, ou qualquer outro campo magnético que detecta sensor. Com referência a FIG. 11, o circuito de controle 904 pode usar a saida do sensor 930 como realimentação para controlar a velocidade rotacional do acoplamento de junta universal 34 através do controle do aparelho de freio 10 da FIG. 1.

Tendo o dispositivo de velocidade de membro de acionamento 908 integrado no aparelho de freio 10, uma modalidade da invenção pode ser anexada a um veiculo existente sem ter que derivar do sistema elétrico do veiculo para adquirir uma entrada de velocidade de membro de acionamento 908. Pode ser desejável anexar o aparelho de freio 10 aos veículos existentes com pouca ou nenhuma mudança exigida nas ferragens do veículo. A disposição de eixo geométrico desviado definida por ter o eixo geométrico do rotor de freio 300 desviado do eixo geométrico do eixo de cauda do veículo 36 permite a aplicação do aparelho de freio 10 ao veículo sem exigir modificações no eixo de acionamento do veículo (não mostrado). Adicionalmente, o acoplamento de junta universal 34 se anexa diretamente à junta universal do eixo de acionamento do veículo (não mostrado). Adicionalmente, o padrão de furo de parafuso da carcaça de cauda 30 é projetado para casar com o padrão de furo de parafuso da transmissão do veículo (não mostrada) a partir da qual o eixo de cauda 36 projeta-se.

As várias modalidades da invenção podem ter algumas das seguintes vantagens: um aparelho de freio de fricção que não superaquece, bomba de fluido de resfriamento embutida, válvula de controle de pressão embutida, ativação e desativação automática de bomba de fluido de resfriamento, sistema de controle de força de frenagem, sistema de controle de velocidade de membro acionado constante, uma condição antifalha de não frenagem para qualquer falha de sistema elétrico, um recurso de liberação de pressão hidráulica integrado, pressão inerentemente limitada, e um sistema hidráulico fechado com todas as aberturas hidráulicas na carcaça (sem mangueira hidráulica), uma configuração de acionamento desviada, permitindo uma instalação pós venda em um linha de acionamento de certos veículos, sem exigir modificação de eixo de acionamento, e facilidade de manutenção melhorada do rotor e componentes de vedação.

Enquanto as modalidades do aparelho e método apresentados aqui foram descritas com referência a modalidades exemplares, será entendido por aqueles versados na técnica que várias mudanças podem ser feitas e equivalentes podem ser substituídos por elementos da mesma sem se afastar do escopo das modalidades do aparelho e método apresentados. Além disso, muitas modificações podem ser feitas para adaptar situações particulares ou material para ensinamento das modalidades do aparelho e método apresentados sem se afastar do escopo essencial das mesmas. Portanto, é entendido que as modalidades do aparelho e método descritos não são limitadas às modalidades particulares apresentadas como o melhor modo contemplado para realizar as modalidades do aparelho e método apresentado, mas que as modalidades dos aparelho e método apresentados incluirão as modalidades dentro do escopo das reivindicações anexas.

Claims

1. Aparelho de freio resfriado por líquido, caracterizado pelo fato de que compreende: uma carcaça; uma bomba de resfriamento de freio montada na carcaça; um atuador de força de frenagem montado na carcaça, o atuador sendo acionado por um primeiro membro acionado; e um aplicador de força de frenagem em comunicação operável com o atuador de força de frenagem e um rotor de freio, o rotor rotatoriamente anexado ao primeiro ou um segundo membro acionado.

2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o rotor de freio é formado de pelo menos duas partes vedadas juntas formando uma cavidade entre elas para reter um fluido de resfriamento.

3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que as superfícies de freio são as superfícies axialmente opostas exteriores do rotor.

4. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a bomba de resfriamento de freio é disposta no rotor de freio.

5. Aparelho, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a bomba de resfriamento compreende lâminas em superfícies opostas de um disco que divide axialmente uma cavidade de rotor, o fluido de resfriamento fluindo radialmente para fora em um primeiro lado do disco, e radialmente para dentro em um segundo lado do disco e radialmente para um conjunto de estator.

6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o conjunto de estator é axialmente móvel em relação ao disco para fechar um percurso de fluxo de fluxo de resfriamento em resposta ao conjunto de estator estando em uma primeira posição e para abrir o percurso de fluxo de resfriamento em resposta ao estator estando em uma segunda posição.

7. Aparelho, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o movimento do conjunto de estator da primeira posição para a segunda posição é atuado pelo atuador de força de frenagem.

8. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o atuador de força de frenagem é uma bomba de engrenagem.

9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a bomba de engrenagem pressuriza fluido em cavidades de pistão para incitar os pistões contra às pastilhas de freio que friccionalmente acoplam as superfícies de freio.

10. Aparelho, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que uma válvula de agulha controla a passagem de fluido transferido pela bomba.

11. Aparelho, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que todas dentre as portas de fluxo de fluido são formadas na carcaça.

12. Aparelho, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a válvula de agulha é controlada por um solenóide.

13. Aparelho, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o solenóide é controlado por um circuito de controle de pulso modulado por comprimento (PWM) em resposta à entrada a partir de um operador.

14. Aparelho, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o circuito de controle mantém uma velocidade de membro acionado constante.

15. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o rotor é fixado rotatoriamente ao primeiro ou ao segundo membro acionado por uma corrente.

16. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os ajustes de aparelho de freio em um veículo sem exigir modificação a um. eixo de acionamento do veículo.

17. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um desvio angular de um eixo geométrico do rotor é ajustável em relação a um eixo geométrico do primeiro ou do segundo membro acionado por uma braçadeira.

18. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que somente uma vedação dinâmica externa é utilizada.

19. Método para retardar membro acionado, caracterizado pelo fato de que compreende: acionar um atuador de força de frenagem com um primeiro membro acionado; atuar um aplicador de força de frenagem; e retardar a rotação de um rotor fixado rotatoriamente ao primeiro ou a um segundo membro acionado.

20. Método, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende: resfriamento interno do rotor com um fluido de resfriamento; e bombeamento do fluido de resfriamento em resposta à rotação do rotor.

21. Método, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende: impedir o bombeamento do fluido de resfriamento, por reposicionamento de um conjunto de estator em resposta a uma diminuição na pressão de fluido a partir do atuador de força de frenagem.

22. Método, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende: controlar a velocidade do rotor; através do controle de atuação do aplicador de força de frenagem; através do controle de uma válvula de agulha; através do controle de um solenóide.