BRPI0920106B1

BRPI0920106B1 - cilindro de freio pneumático e processo para trabalho de revisão de cilindro de freio

Info

Publication number: BRPI0920106B1
Application number: BRPI0920106A
Authority: BR
Inventors: Ebner Christian; Fuderer Erich; Elstorpff Marc-Gregory; Mathieu Michael
Original assignee: Knorr Bremse Systeme
Priority date: 2008-10-15
Filing date: 2009-10-07
Publication date: 2019-12-17
Also published as: ES2592690T3; US20110226568A1; US8826801B2; EP2346728B1; BRPI0920106A2; CN102186708A; EP2346728A1; DE102008051680A1; CN102186708B; JP2012506007A; RU2011119432A; WO2010043324A1

Abstract

cilindro de freio pneumático e processo para trabalho de revisão de cilindro de freio a presente invenção refere-se a um cilindro de freio pneumático com um pistão (1) para a transferência da pressão pneumática para um freio, com uma câmara de pressão (17), que é limitado pelo pistão (1) e por uma parte da parede interna do cilindro de freio (18) e, que, com um anel vedante (6) veda uma fenda entre o pistão (1) e a parede interna do cilindro de freio (18). de acordo com a invenção, o anel vedante (6) está aplicado sobre o pistão (1) por vulcanização.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para CILINDRO DE FREIO PNEUMÁTICO E PROCESSO PARA TRABALHO DE REVISÃO DE CILINDRO DE FREIO.

[001] A presente invenção refere-se a um cilindro de freio pneumático, de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1.

[002] Cilindros de freio deste tipo, entre outros usos, são empregados em veículos sobre trilhos. Ali são frequentemente usados para a ativação de uma torquês de freio, com cujo auxílio, as pastilhas de freio são comprimidas contra um disco de freio.

[003] Nesses cilindros de freio pneumáticos estão previstos pistões que formam uma câmara de pressão, juntamente com a parede interna do cilindro do freio. A fenda entre o pistão e a parede interna do cilindro do freio terá de ser vedada, através de um anel vedante, de maneira que possa ser formada, dentro da câmara de pressão, uma pressão pneumática correspondente. Comumente este anel vedante é conformado como componente separado e será unido com o pistão através de um ajuste prensado, ou também atarraxado. Na conexão do anel vedante com o pistão através de ajuste prensado, está introduzido por vulcanização dentro do anel vedante, um anel de aço. Para poder garantir o ajuste prensado, o pistão, antes da aplicação do anel vedante, ainda terá de ser sujeito a uma usinagem especial no local do ajuste prensado. São relativamente elevados os custos para este pistão e para a sua montagem.

[004] No caso de um recondicionamento do cilindro de freio, o anel vedante poderá ser substituído separadamente. Uma substituição desta natureza do anel vedante terá de ser realizada por ocasião do recondicionamento, já que o anel vedante está sujeito a desgaste. Da mesma maneira, devido ao envelhecimento, se apresenta uma fragilização do anel vedante. Neste recondicionamento, o pistão será desmontado juntamente com um tubo do pistão que normalmente é fixa

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2/12 mente unido com a unidade precedente, através de um atarraxamento ou solda, sendo removido o anel vedante antigo. Agora será montado um anel vedante novo e o pistão como o tubo do pistão será remontado no cilindro do freio. O trabalho da montagem no recondicionamento de um cilindro de freio é, portanto, relativamente elevado.

[005] O objetivo da presente invenção reside em configurar de tal maneira um cilindro de freio pneumático, de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1 que tanto os custos da fabricação como também os custos da montagem podem ser reduzidos.

[006] Esta solução, de acordo com a invenção, será alcançada por um cilindro de freio pneumático com as características da reivindicação 1 e por um processo para o recondicionamento de um cilindro de freio deste tipo, de acordo com a reivindicação 10. Modalidades vantajosas e ampliações resultam das reivindicações dependentes.

[007] Pelo fato de o anel vedante estar vulcanizado no pistão, não é necessário fazer uma desmontagem do anel vedante antigo e nenhuma montagem do anel vedante novo. De uma maneira simples, pode ser substituído o pistão completo. Já que no anel vedante convencional foi necessário aplicar por vulcanização o anel de aço para o assento prensado no anel vedante, no pistão novo não é necessário um processo de vulcanização adicional. Especialmente, contudo, a montagem na produção do cilindro de freio como também no condicionamento do cilindro de freio será consideravelmente simplificada com o que podem ser reduzidos os custos da montagem.

[008] Vantajosamente, o pistão é produzido de um componente de embutição profunda. Como material para o pistão será usado aço. O novo pistão está agora com seus custos de produção apenas um mínimo acima dos custos de produção para o anel vedante antigo com o anel de aço vulcanizado. Também os custos de montagem reduzidos, inclusive em um recondicionamento do cilindro do freio, quase

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3/12 totalmente ficam em uma base de compensação. Na produção do cilindro de freio, se adicionam aos custos de montagem menores também os custos menores do novo pistão com o anel vulcanizado, comparado com o pistão antigo com o anel vedante aplicado de forma prensada.

[009] De modo especialmente vantajoso, o pistão está introduzido frouxamente no cilindro do freio. Também com esta medida podem ser economizados novamente consideráveis custos de montagem, tanto na produção do cilindro de freio como também no recondicionamento do mesmo.

[0010] Vantajosamente, no cilindro do freio está montado um tubo de pistão, sendo que o tubo do pistão apresenta uma face de apoio que corresponde a uma face de apoio do pistão. Desta maneira, o pistão recebe um contato em uma face grande, relativamente ao tubo do pistão, de maneira que pode ser dispensado um atarraxamento ou uma solda.

[0011] Nos cilindros de freio convencionais, o torque transferido de um conjunto de reajuste para o tubo do pistão, por exemplo, através de uma ligação fixa entre o tubo do pistão e o pistão, será transferido para o pistão. Através de pinos - guia, previstos no pistão e com recortes correspondentes no alojamento, o torque foi aplicado no alojamento.

[0012] No cilindro de freio, de acordo com a invenção, o tubo do pistão, por sua vez, é inibido através de pedras corrediças, de realizar um giro diante do cilindro do freio. Estes blocos deslizantes estão vantajosamente presos no alojamento do cilindro do freio e transfixam orifícios oblongos, previstos no tubo do pistão. Desta maneira, o tubo do pistão poderá ser deslocado na direção do seu eixo longitudinal, mas introduz um torque, transferido para o tubo do pistão, através dos blocos deslizantes, dentro do alojamento do cilindro do freio. Também por

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4/12 esta razão pode ser dispensada uma ligação rígida entre o tubo do pistão e o pistão como, por exemplo, um atarraxamento ou solda.

[0013] Vantajosamente, o anel vedante envolve a borda do pistão em três lados. Desta maneira, será assegurada uma ligação segura entre a borda do pistão e o anel vedante. A resistência desta ligação ainda poderia ser majorada quando a borda do pistão fosse conformada correspondentemente em processo de estampagem ou curvatura. Desta maneira, por exemplo, poderia ser alcançada uma face de contato maior e de conformação irregular entre a borda do pistão e o anel vedante. A conexão intrínseca da ligação seria com isto ainda majorada.

[0014] O anel vedante apresenta um lábio vedante que está disposto em paralelo para com a parede lateral interna do cilindro do freio. Este lábio vedante, do anel vedante que consiste em um elastômero, é responsável especialmente pela vedação da fenda entre o pistão e a parede interna do cilindro de freio e, portanto, pela vedação da câmara de pressão. Como este lábio vedante não é suportado diretamente pela borda rígida do pistão, ela se ajusta de modo especialmente bom na parede interna do cilindro de freio, podendo desta maneira compensar tolerâncias do diâmetro da parede interna do cilindro de freio.

[0015] Outros detalhes e vantagens da invenção resultam da descrição de um exemplo de execução que é explicado detalhadamente com base no desenho.

[0016] As figuras mostram:

[0017] figura 1 - um corte por um cilindro de freio pneumático, de acordo com a invenção, [0018] figuras 2 e 3 - representações de detalhes do cilindro de freio mostrado na figura 1, em diferentes estados de trabalho, [0019] figura 4 - um corte pelo pistão do cilindro de corte, de acorPetição 870190090434, de 12/09/2019, pág. 8/22

5/12 do com a figura 1.

[0020] O pistão novo 1, mostrado na figura 4, está conformado como componente de embutição profunda 2, a partir de chapa de aço. No centro do pistão 1, está previsto o encaixe para o tubo de pistão 3, com o qual o pistão 1 é aplicado por cima do tubo do pistão 23 mostrado na figura 1. Uma ligação direta entre o encaixe do tubo do pistão 3 e o tubo do pistão 23, não está prevista. Ao contrário, a ação do pistão 1 sobre o tubo do pistão 23 é feita sobre a superfície de contato 4, anelar e cônica do pistão 1, através da qual o pistão 1 também é centrado, tão logo for sujeito à pressão. Em outro exemplo de execução, aqui não mostrado, o pistão, todavia, também pode ser recebido pelo alojamento do cilindro do freio, sendo transfixado através do mesmo. [0021] Na borda do pistão 5 está aplicado por vulcanização o anel vedante 6. O anel vedante tem o formato de L, sendo que um flanco envolve, à semelhança de uma ranhura, a borda do pistão 5. A ranhura conformada no flanco será limitada pelo lábio inferior 8 e pelo lábio superior 9. O lábio inferior 8 e o lábio superior 9 são puxados em tal extensão sobre a borda do pistão 5 que é formada uma conexão íntima entre o componente de embutição profunda 2 e o anel vedante 6. A conexão entre o lábio inferior 8 e o lábio superior 9 será formada pela face condutora 31 que garante uma condução segura do pistão 1, dentro do cilindro de freio. O lábio vedante 7, radialmente protendido e que se salienta em um ângulo aproximado de 90° do lábio superior 9, constitui a efetiva vedação para a câmara de pressão 17 (ver figura 1). O anel vedante 6 é produzido de um elastômero que se ajusta muito bem na parede interna do alojamento 19 do cilindro de freio 18.

[0022] A inserção do novo pistão 1 será explicada no cilindro de freio pneumático, representado na figura 1. As fixações 21 para uma torquês do freio se encontram por um lado no jugo 20 e, por outro lado, no alojamento 19 que é composto de um cilindro 19a e de uma

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6/12 tampa 19b. Para ativar o freio, a torquês de freio, aqui não representada, terá de ser forçosamente aberta, o que significa que a distância entre o jugo 20 e o alojamento 19 terá de ser aumentada.

[0023] No alojamento 19 está previsto o pistão 1. Pelo pistão 1 e pelo cilindro 19a do alojamento 19 será formada a câmara de pressão

17. Não está visível nesta representação a conexão do ar pressurizado, através da qual o ar pressurizado é alimentado na câmara de pressão 17. O tubo do pistão 23 será ativado pelo pistão 1. Todavia, o pistão 1 não está fixamente unido com o tubo do pistão 23, porém é introduzido frouxamente no cilindro de freio. A ativação do tubo do pistão 23 se verifica apenas através da superfície de contato 4 anelar e cônica, com a qual o pistão 1 pressiona sobre o disco molar 30, atarraxado com o tubo do pistão 23.

[0024] No interior do tubo do pistão 23 estão previstos orifícios oblongos, através dos quais se estendem blocos deslizantes 12 que estão atarraxados com o alojamento 19. Com esta medida, será evitado um giro do tubo de pistão 23, relativamente ao alojamento 19, mas, por outro lado, é permitido um deslocamento longitudinal do tubo do pistão 23. No deslocamento longitudinal, o tubo do pistão 23 será apoiado pelas cintas deslizantes anelares 16 na parede interna do alojamento 19. Através da mola de retropressão do pistão 26 que se apoia na tampa 19a do alojamento 19 e do disco de mola 30 do tubo do pistão 23, o pistão 1 e o tubo do pistão 23 são mantidos na sua posição inativa.

[0025] No tubo do pistão 23 encontra-se um fuso 24. Pela porca de reajuste 25, o fuso 24 será controlado na sua posição. A porca de reajuste 25 e o fuso 24 estão engranzando reciprocamente através de um filete de rosca não autoinibidor, de maneira que uma força exercida na direção do eixo longitudinal do fuso 24 exerce um torque sobre a porca de reajuste 25. Esta força será exercida pela mola cônica 28 so

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7/12 bre o fuso 24, mola esta que se apoia no jugo 20 e no tubo do pistão 23. Portanto, a mola cônica 28 exerce uma força que procura extrair o fuso 24 do interior do tubo de pistão 23.

[0026] No tubo do pistão 23 está prevista uma luva de comando 10. Esta luva de comando 10 está conformada como componente de ligação, sendo que um anel acoplador foi unido com uma luva deslizante. O anel acoplador está conformado como componente extrudado de aço. O lado frontal livre do anel dentado 9 possui uma endentação interna 11 oblíqua. Na luva deslizante estão engastados dois canais deslizantes, reciprocamente opostos. Nestes canais deslizantes penetram os blocos deslizantes 12. A largura dos blocos deslizantes 12 é ajustada precisamente à largura dos canais deslizantes, de maneira que, por ocasião de uma fixação dos blocos deslizantes 12, não é possível um movimento giratório da luva de comando 10. Para poder fixar os blocos deslizantes 12, estão previstas perfurações de fixação que servem para receber parafusos. A projeção longitudinal dos canais deslizantes é dimensionada de tal maneira que na penetração dos blocos deslizantes 12, permaneça o curso de ajuste 13. O significado deste curso de ajuste 13 será mais adiante explicado na descrição funcional do cilindro de freio.

[0027] No seu lado frontal oblíquo, a porca de reajuste 25 apresenta uma endentação externa 14 (ver especialmente as figuras 2 e 3 que ampliam o componente designado com A e a representam em diferentes estados de trabalho). Na posição solta do freio, a endentação interna 11 da luva de comando 10 engranza com a endentação externa 14 da porca de reajuste 25. Através de blocos deslizantes 12, atarraxados com o alojamento 19, a luva de comando 10 é bloqueada e não pode realizar um giro. Pela ação da endentação interna 11 da luva de comando 10 com a endentação externa 14 da porca de reajuste 25, esta também é bloqueada e não pode efetuar um giro. Através da moPetição 870190090434, de 12/09/2019, pág. 11/22

8/12 la de bloqueio 27, a luva de comando 10 será protendida, apoiando-se a referida mola na luva de comando 10 e no tubo do pistão 23. Com o auxílio da mola de disco 29, uma coroa dentada, unida com o fuso 24 será prensada dentro de uma endentação do jugo 20, de maneira que é evitado um giro do fuso 24, diante do jugo 20.

[0028] Em seguida, deverá ser descrita a função do cilindro de freio 18:

[0029] Pelo aumento da pressão pneumática na câmara de pressão 17, o pistão 1 será forçado para o lado esquerdo. Neste movimento, ele ativa o tubo do pistão 23 e o pressiona também contra a força da mola de retropressão do pistão 26 para o lado esquerdo. A luva de comando 10, protendida pela mola de bloqueio 27, será pressionada com a sua endentação interna 11 para a endentação externa 14 da porca de reajuste 25 e movimenta-se juntamente com o tubo do pistão 23, fuso 24, porca de reajuste 25 e jugo 20, também para o lado esquerdo. A endentação do tubo de pistão 16, por sua vez, não engranza com a endentação externa da porca de reajuste 25. Este estado está mostrado na figura 2.

[0030] No momento em que a luva de comando 10 tiver deslocado em tal extensão para o lado esquerdo que fecha o curso de ajuste 13, entre as esferas deslizantes 12 e a limitação dos canais deslizantes, passam a encostar no disco de freio as pastilhas de freio, aqui não mostradas. A partir deste momento, através do jugo 20, será formada uma contrapressão. Como o curso de reajuste 13 agora se fechou, a luva de comando 10 não mais pode participar de uma movimentação adicional do tubo do pistão 23.

[0031] O tubo do pistão será agora deslocado em reduzida extensão ainda mais para o lado esquerdo, contrário à força da mola cônica

28, enquanto que o jugo 20, o fuso 24 e a porca de reajuste 25 permanecem no mesmo local. Com este deslocamento do tubo do pistão 23,

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9/12 diante da porca de reajuste 25, a endentação externa 14 da porca de reajuste 25 fica fora de engranzamento com a endentação interna 11 da luva de comando 10. Simultaneamente, contudo, a endentação externa 14 passa a engranzar com a endentação do tubo do pistão 15.

[0032] Com a continuação da formação da pressão na câmara de pressão 17, as pastilhas de freio serão pressionadas contra o disco do freio, sendo o tubo do pistão 23 prensado com força intensa contra a porca de reajuste 25. Através dessas forças direcionadas em sentido recíproco contrário do pistão 1 e do tubo do pistão 23 em um lado, bem como do jugo 20, fuso 24 e porca de reajuste 25, no outro lado, será exercido um torque sobre a porca de reajuste 25. Este torque será recebido pela endentação do tubo do pistão 15 e transferido para o tubo do pistão 23. Sobre os blocos deslizantes 12, o torque é transferido para o alojamento 19. Através de fixações 21, o alojamento 19 está de tal modo unido com a torquês do freio que o torque aqui é captado em caráter final. A figura 3 apresenta este estado do tubo do pistão 23, porca de reajuste 25 e luva de comando 10.

[0033] Na soltura do freio se separa também a endentação do tubo do pistão 15, novamente da endentação externa 14, da porca de reajuste 25. Simultaneamente, a endentação externa 14 da mola de reajuste 25 passa a engranzar novamente com a endentação interna 11 da luva de comando 10.

[0034] Enquanto, pois, em um processo de frenagem normal não é admitido um giro da porca de reajuste 25, esta porca de reajuste 25 deve poder girar quando for necessário um reajuste baseado em um desgaste de pastilhas de freio e/ou do disco do freio. Caso tiver sido verificado um determinado desgaste das pastilhas de freio, também a fenda entre as guarnições de freio e o disco de freio aumentou. Portanto, é necessário um curso de pistão maior para que as guarnições de freio sejam novamente encostadas contra o disco do freio.

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10/12 [0035] O início do processo da frenagem se verifica como em uma frenagem normal. O pistão 1, o tubo do pistão 23 e a luva de comando 10 se movimentam juntos para o lado esquerdo. A luva de comando 10 participa neste movimento até que o curso de reajuste 13 esteja fechado. Agora, a endentação interna 11 da luva de comando 10 será desacoplada da endentação externa 14 da porca de reajuste 25. Comparado com o processo de frenagem normal, todavia, agora não será formada uma contrapressão, porque as pastilhas de freio não estão encostadas no disco de freio. Por conseguinte, ainda não se verifica o acoplamento da endentação do tubo do pistão 15, na endentação externa 14, da porca de reajuste 25. Através da mola esférica 28 será exercida uma força sobre o jugo 20 e o fuso 24 que procura extrair o fuso 24 para o lado esquerdo do interior do tubo do pistão 23. No caso, um torque atua sobre a porca de reajuste 25. Como neste estado a endentação externa 14 da porca de reajuste 25 nem está acoplada com a endentação interna 11 da luva de comando 10, nem com a endentação do tubo do pistão 15, a porca de reajuste 25 pode ceder ao torque e gira o fuso 24. Com este giro da porca de reajuste 25, o fuso 24 poderá ser extraído para o lado esquerdo, relativamente à porca de reajuste 25.

[0036] O giro da porca de reajuste 25 continua durante tanto tempo até que as pastilhas de freio tenham sido encostadas no disco do freio. Neste momento, será novamente formada uma contrapressão que produz um acoplamento na endentação do tubo do pistão 15 com a endentação externa 14 da porca de reajuste 25. Desta maneira, estará encerrado o processo do reajuste e outros processos de frenagem se realizarão durante tanto tempo, sem reajuste, até que novamente se tenha apresentado um determinado desgaste das pastilhas de freio. [0037] Caso um reajuste não mais seja possível, as pastilhas de freio terão de ser substituídas. No caso, o cilindro do freio 18 terá de

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11/12 ser retornado novamente ao seu estado original. Para tanto, será atuada a peça sextavada de retorno 22 e o fuso 24 será novamente girado, completamente dentro do tubo do pistão 23. No primeiro processo de frenagem, após a montagem das novas guarnições de freio, se verifica novamente um reajuste, de maneira que também aqui a distância predeterminada entre as pastilhas de freio e o disco de freio se ajuste de modo correto e de forma automática.

[0038] Como o anel vedante 6 está sujeito a um desgaste e a um envelhecimento, e como uma vedação suficiente da fenda entre o pistão 1 e a parede interna do cilindro 19a, do alojamento 19, não mais pode ser garantida depois de um determinado período de tempo, o anel vedante terá de ser renovado por ocasião de uma revisão do cilindro de freio. No emprego do cilindro de freio, de acordo com a invenção, para esta finalidade será substituído o pistão 1, completo. Para tanto, são necessárias apenas poucas etapas de montagem, já que o pistão 1 somente está introduzido frouxamente no cilindro de freio 18, não estando fixamente unido com o tubo do pistão 23. O novo pistão 1 é uma peça de embutição profunda, de preço aceitável, de maneira que pela substituição do pistão como um todo também não se apresente custos de material elevados.

LISTAGEM DE REFERÊNCIA

Pistão

Componente de embutição profunda

Encaixe do tubo do pistão

Superfície de contato do pistão

Borda do pistão

Anel vedante

Lábio vedante

Lábio inferior

Lábio superior

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19a

19b

Luva de comando

Endentação interna

Bloco deslizante

Curso de reajuste

Endentação externa da porca de reajuste

Endentação do tubo do pistão

Cinta deslizante

Câmara de pressão

Cilindro de freio

Alojamento

Cilindro

Tampa

Jugo

Fixação para a torquês do freio

Peça sextavada de retorno

Tubo do pistão

Fuso

Porca de reajuste

Mola de retropressão do pistão

Mola de bloqueio

Mola cônica

Mola de disco

Disco de mola

Face condutora.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Cilindro de freio pneumático com um pistão (1) para transferir a pressão pneumática para um freio, com uma câmara de pressão (17), que é limitado pelo pistão (1) e por uma parte da parede interna do cilindro de freio (18) e com um anel vedante (6), que veda uma fenda entre o pistão (1) e a parede interna do cilindro de freio (18), caracterizado pelo fato de que o anel vedante (6) está aplicado por vulcanização sobre o pistão (1).
2. Cilindro de freio pneumático, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pistão (1) é produzido como componente de embutição profunda (2).
3. Cilindro de freio pneumático, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o componente de embutição profunda (2) é produzido de aço.
4. Cilindro de freio pneumático, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o pistão (1) está frouxamente introduzido no cilindro de freio (18).
5. Cilindro de freio pneumático, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que um tubo de pistão (23) é montado de forma deslizável no cilindro de freio (18), sendo que o tubo do pistão (23) apresenta uma superfície de contato que corresponde com uma superfície de contato (4) do pistão (1).
6. Cilindro de freio pneumático, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o tubo do pistão (23) é impedido, através de blocos deslizantes (12) no sentido de poder realizar um giro diante do cilindro de freio (18).
7. Cilindro de freio pneumático, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que os blocos deslizantes (12) estão presos no alojamento (19) e percorrem orifícios oblongos do tubo do pistão (23).

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8. Cilindro de freio pneumático, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o anel vedante (6) envolve a borda do pistão (5) em três lados.
9. Cilindro de freio pneumático, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o anel vedante (6) apresenta um lábio vedante (7), disposto essencialmente em paralelo para com a parede lateral interna do cilindro de freio (18).
10. Processo para trabalho de revisão de cilindro de freio como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que é substituído o pistão (1) completo com o anel vedante (6).