ES2270949T3 - Cubo de rueda con engranaje planetario integrado y freno multidisco. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de frenado (38) para ejes (11) de maquinaria industrial en general, en particular excavadoras, comprendiendo dicho eje (11) una parte de sustentación de carga (12) con un par de brazos (14) cada uno de los cuales termina con un cubo de rueda (16a), fijado en relación con dichos brazos (14) sobresaliendo de los cuales se encuentra una brida de fijación del disco de rueda (16b) capaz de girar en relación con dicho cubo de rueda (16a), estando dicha brida (16b) unida a un cubo (20) que está soportado por dicho cubo de rueda (16a) y se puede accionar en rotación mediante un tren trasero (28), caracterizado porque dicho dispositivo de frenado (38) está alojado en el reborde de dicho cubo (20), presentando dicho cubo (20) una forma alargada y estando soportado en un extremo por cojinetes (22) y en un segundo extremo que incorpora un soporte de engranaje planetario de un engranaje reductor epicíclico (26) unido a dicho tren trasero (28), estando dichos cojinetes (22) en número de dos,y estando una primera cámara anular (24) definida entre dichos cojinetes (22), estando dicho cubo (20) provisto de una cavidad situada a lo largo de su eje longitudinal, que identifica una segunda cámara alargada (30) y estando dicho cubo (20) provisto además de unos primeros orificios pasantes radiales (34) que se unen con una segunda cámara (30), definida por una cavidad de dicho cubo (20), con dicha primera cámara (24).
Description
Cubo de rueda con engranaje planetario integrado
y freno multidisco.
La presente invención se refiere a un
dispositivo de frenado para ejes de maquinaria industrial en general
y en particular, para excavadoras.
Es conocido de la técnica anterior que los
dispositivos de frenado de maquinaria industrial en general están
sujetos a altos niveles de oscilaciones y/o vibraciones, que pueden
dar lugar a un rápido desgaste por el uso. En particular, las
excavadoras o maquinarias de excavación están previstas para la
excavación y/o movimiento de tierras o materiales sueltos. En
general, una excavadora está compuesta por un vehículo
autopropulsado que remolca una herramienta excavadora provista de su
propio dispositivo accionador; la herramienta excavadora suele estar
constituida por un cangilón o una o más palas mecánicas.
El vehículo está soportado en la parte delantera
y trasera por ruedas que, a su vez, están soportadas por un eje
frontal y un eje posterior del vehículo.
A continuación se hará especial referencia a un
eje posterior de una excavadora o maquinaria similar que, según las
formas de realización normales, es de tracción y no se puede
conducir.
En una forma de realización tradicional típica,
el eje comprende una parte de soporte de carga que, a su vez,
comprende un cuerpo central hueco desde el que se extienden dos
brazos también huecos. Un cubo de rueda está unido al extremo de
cada brazo y éste soporta una brida para fijar un disco de rueda. En
el interior del cuerpo hueco está contenido un diferencial unido a
un eje del motor y dos puentes traseros. Los puentes traseros, cada
uno de los cuales está contenido en el interior de la parte de
soporte de la carga de uno de los brazos, presentan un extremo unido
a la brida de fijación del disco de rueda por medio de engranajes
que forman un engranaje reductor epicíclico.
Los dispositivos de frenado tradicionales, con
múltiples discos en baño de aceite, requieren la aplicación de
discos de freno por encima del engranaje reductor epicíclico, con el
consiguiente huelgo de acoplamiento que trae consigo esta solución;
de hecho, este huelgo es la causa de oscilaciones y vibraciones
perjuidiciales durante la fase operativa activa, en particular, la
de excavación.
Por lo tanto, se subraya que cuando los frenos
en los dispositivos de frenado tradicionales son accionados se
produce un efecto oscilatorio o vibratorio indeseable que sería
conveniente eliminar.
El documento
DE-A-19718744 da a conocer una caja
de engranajes planetarios con un freno integrado para maquinaria
industrial según el preámbulo de la reivindicación 1. La caja de
engranajes planetarios está diseñada para tener un tamaño
especialmente reducido, pero no está provista de un sistema de
lubricación adecuado que permita garantizar una alta fiabilidad del
dispositivo de frenado.
En consecuencia, el objetivo de la presente
invención es eliminar los problemas técnicos citados, realizando un
dispositivo de frenado para los ejes de maquinaria industrial en
general, en particular excavadoras, que se puedan accionar sin
producirse oscilaciones y/o vibraciones.
Otro objetivo de la invención es realizar un
dispositivo de frenado que es especialmente de bajo coste.
Otro objetivo de la invención es realizar un
dispositivo de frenado para los ejes de maquinaria industrial en
general, en particular excavadoras, que es esencialmente simple,
seguro y fiable.
Éstos y otros objetivos, según la presente
invención, se alcanzan realizando un dispositivo de frenado para los
ejes de maquinaria industrial en general, en particular excavadoras,
según la reivindicación 1.
Otras características de la presente invención
se describen también en las reivindicaciones subordinadas.
Cada cubo de eje, según la invención, soporta un
dispositivo de frenado de múltiples discos que es adecuado para
frenar y parar el vehículo.
En una forma de realización preferida, el
dispositivo de frenado según la presente invención se puede lubricar
de un modo particularmente simple y eficaz sin la necesidad de la
adición de cualquier instrumento exterior al eje o estructuras
complejas para realizar estas funciones.
Otras características y ventajas de un
dispositivo de frenado para ejes de maquinaria industrial en
general, en particular excavadoras, según la presente invención, se
describirán a continuación con mayor detalle, simplemente a título
de ejemplo no limitativo, con referencia a los dibujos esquemáticos
adjuntos, en los que:
la Figura 1 ilustra una parte de un eje
posterior de un vehículo de una excavadora o maquinaria industrial
en general, según la presente invención;
la Figura 2 ilustra una sección ampliada de un
detalle de un componente de retorno de un pistón de control del
dispositivo de frenado según la presente invención;
la Figura 3 ilustra una sección transversal del
eje en el que está montado el dispositivo de frenado según la
invención;
la Figura 4 ilustra una sección ampliada de una
unidad de ajuste automático para eliminar cualquier huelgo; y
la Figura 5 ilustra una vista en planta de un
contra-disco del dispositivo de frenado según la
presente invención.
Con referencia a las Figuras antes citadas, se
representa un dispositivo de frenado para ejes de maquinaria
industrial en general y en particular, excavadoras, en las que el
eje está designado como un conjunto con el número de referencia 11 y
se representa solamente en parte.
El eje 11 se realiza mediante una parte de
soporte de carga 12 que, en formas de realización típicas, comprende
una carcasa central (no representada) que se extiende desde los dos
brazos simétricos 14, describiéndose solamente uno de ellos con
todas sus partes pertinentes. Unido a la extremidad de cada brazo 14
existe un cubo de rueda 16a, fijado en relación con el brazo 14,
sobresaliendo del cual, está prevista una brida de fijación de
discos de rueda 16b, adecuada para girar en relación con dicho cubo
de rueda 16a.
De hecho, la brida 16b está unida por medio de
tornillos 18 a un cubo 20 que está contenido en el interior del cubo
de rueda 16a.
El cubo 20 presenta una forma alargada y está
soportado en un extremo por un par de cojinetes 22, en medio de los
cuales se identifica una cámara anular 24 y un segundo extremo que
está unido a un soporte de engranajes planetarios de un engranaje
reductor epicíclico 26 acoplado a un tren trasero 28.
El cubo 20 presenta una cavidad, que discurre a
lo largo de su propio eje longitudinal, que identifica una cámara
alargada 30. La cámara 30 está demarcada en los extremos, en un
extremo mediante una extensión cilíndrica de la brida 16b que encaja
en su interior, y en el otro extremo mediante un anillo 32 que se
apoya contra el que se encuentra una parte del cubo 20 provista de
hendiduras radiales 33. Por lo tanto, el anillo 32 está situado
entre el cubo 20 y el tren trasero 28. Además, un extremo del tren
trasero 28 se apoya axialmente sobre este anillo 32.
El cubo 20 está provisto de orificios pasantes
radiales 34 que unen la cámara 30 con la cámara 24 y además, de
orificios pasantes radiales 36 que comienzan en la cámara 30 y se
abren a lo largo del reborde 20 en relación con un paquete de discos
del dispositivo de frenado 38.
El engranaje reductor epicíclico 26 comprende
tres o cuatro pasadores 40, unidos a una parte frontal del cubo 20 y
equidistantes entre sí.
Cada pasador 40 presenta un montaje libre con un
cojinete situado entre dichos pasadores con una rueda de engranaje
42 que forma un engranaje planetario.
Las ruedas de engranaje 42 se acoplan con una
rueda de engranaje 44 de cada tren trasero 28 y, al mismo tiempo,
con una rueda de corona 46. La rueda de corona 46 está unida a una
placa 47 por medio de acoplamientos ranurados, mientras que la placa
47, a su vez, está fijada entre el cubo de la rueda 16a y los brazos
14.
En una forma de realización diferente, en la que
existen tres pasadores 40, el engranaje reductor epicíclico 26
mantiene esencialmente la misma estructura con modificaciones obvias
debido al diferente número de engranajes planetarios.
Definida entre el cubo 20, la placa 47 y el cubo
de rueda 16a está prevista una cámara 48 que aloja el dispositivo de
frenado 38 según la invención.
El dispositivo de frenado 38 comprende varios
discos anulares 50 montados en una parte ranurada del cubo 20, de
tal modo que se trasladan en una dirección longitudinal, aunque se
impide la rotación libre en este cubo 20. Instalados entre los
discos 50 están previstos unos contra-discos 52
acoplados al cubo de rueda 16a, los que, a su vez, pueden
trasladarse longitudinalmente en relación con el cubo de rueda 16a
pero no pueden girar.
Los contra-discos 52 están
provistos, de hecho, de tres protuberancias 54, practicadas en su
reborde y equidistantes entre sí, que encajan en las muescas
correspondientes 56 de los cubos de rueda 16a. Además, el cubo de
rueda 16a presenta ranuras longitudinales 58 para recirculación del
aceite de refrigeración y, en relación con ellas, la placa 47 está
provista de orificios pasantes 59 alineados con las ranuras 58 y con
las muescas 56.
La placa 47 forma un escalonado para el paquete
de discos 50 y contradiscos 52 y apoyándose contra éste se encuentra
uno de los discos 50 acoplado al cubo 20.
En cambio, en el otro extremo el paquete de
discos 50 y contradiscos 52 está demarcado por uno de los
contradiscos 52, que está acoplado al cubo de rueda 16a y que está
situado frente a un pistón anular 60, como el componente de control.
El pistón 60 es adecuado para presionar los discos 50 y contradiscos
52 juntos, de modo que éstos ejerzan la acción de frenado.
El pistón 60 presenta una parte en ángulo recto,
en relación con una parte también en ángulo recto del cubo de rueda
16a, que identifica otra cámara 62 en la que se puede verter fluido,
tal como aceite, a través de un tubo de alimentación 66. Un segundo
tubo de alimentación 64 permite que se escape aire desde el circuito
del dispositivo de frenado 38 según la invención. La estanqueidad en
la cámara 62 está garantizada por arandelas aislantes situadas entre
el pistón 60 y el cubo de rueda 16a.
El pistón 60 presenta un orificio pasante 67,
adyacente a la cámara 62, pero que no se comunica con ella, en el
que está instalado un tornillo 68 que está bloqueado en el cubo de
rueda 16a. En el interior de este orificio 67 está instalado un
muelle 70 como componente de retorno, bloqueado entre una cabeza del
tornillo 68 y un escalonado de este orificio, de modo que el pistón
60 se presione contra el cubo de rueda 16a, separándolo del paquete
de discos 50 y de los contradiscos 52.
El dispositivo de frenado 38 según la invención
está también provisto de una unidad de ajuste automático 72 para
eliminar cualquier huelgo.
Cada unidad 72 comprende un tornillo 74
bloqueado contra el cubo de rueda 16a e instalado de forma no
forzada en un orificio pasante 76 del pistón 60. Instalado entre el
pistón 60 y una cabeza de tornillo 74 está previsto un componente
elástico 78 compuesto por un manguito ligeramente cónico y provisto
de al menos una ranura 80.
El manguito 78 está ajustado a presión en el
orificio 76 de tal modo que impide, por medio de su resistencia a la
fricción, el movimiento del pistón 60 hacia el cubo de rueda
16a.
El funcionamiento de un dispositivo de frenado
para ejes de maquinaria industrial en general, y en particular
excavadoras, según la presente invención, es esencialmente como
sigue.
Cuando un vehículo en el que está montado el eje
11 está en movimiento y no se acciona el dispositivo de frenado 38,
el tren trasero 28 transmite el movimiento al cubo 20. El cubo 20, a
su vez, actúa en rotación de la brida de fijación 16b del disco
de
rueda.
rueda.
La lubricación del engranaje reductor epicíclico
26 está garantizada por el aceite contenido en el interior de los
brazos 14. Además, este aceite pasa a través de las hendiduras 33 en
la proximidad del anillo 32 y dentro de la cámara 30. Desde la
cámara 30, debido al gran esfuerzo centrífugo al que está sometido,
el aceite pasa a través de los orificios 34 y entra en la cámara 24,
en donde lubrica los cojinetes 22.
Desde la cámara 24, el aceite pasa a través del
cojinete 22 situado frente a la parte interior del cubo de rueda 16a
para lubricar las superficies de refrentado del pistón 60 y el
contradisco 52 adyacente. A continuación, a través de la ranura 58,
las muescas 56 y los orificios pasantes 59, el aceite retorna al
interior de los brazos 14.
Además, desde la cámara 30 el aceite pasa a los
orificios pasantes 36 y lubrica las superficies de refrentado de los
discos 50 y de los contradiscos 52, de modo que exista una fricción
mínima cuando el dispositivo 38 no está funcionando. Además, este
aceite retorna al interior de los brazos 14 a través de las ranuras
58, muescas 56 y orificios pasantes 59.
El dispositivo de frenado 38 se puede accionar
alimentando aceite al interior de la cámara 62 por medio de una
bomba que, en aras de la simplicidad, no se representa.
Cuando se activa el dispositivo de frenado 38,
se alimenta aceite a presión a la cámara 62 a través del tubo de
alimentación 66. Este aceite supera la reacción elástica de uno o
más muelles 70 para permitir que el pistón 60 se traslade hasta que
incida sobre el contradisco 52 situado enfrente. El paquete de los
discos 50 y los contradiscos 52 se comprime con esta operación y el
cubo 20 se ralentiza y a la larga, se para. De este modo, se ejerce
una acción de frenado sobre el cubo 20.
Cuando se libera el dispositivo de frenado 38,
el aceite se descarga desde la cámara 62 y los muelles 70 mueven el
pistón 60 alejándolo del paquete de discos 50 y de los contradiscos
52. De este modo, ya no se ejerce la acción de frenado sobre el
cubo 20.
Se ha observado cómo el dispositivo de frenado
para ejes de maquinaria industrial en general, y en particular
excavadoras, según la invención, es especialmente ventajoso puesto
que, además de ser capaz de ejercer una acción de frenado muy
intensa, es capaz de eliminar los problemas de oscilaciones
torsionales, como consecuencia de que se elimina totalmente el
huelgo mecánico entre el soporte de freno y las partes rotativas del
cubo de rueda. Además, la lubricación del dispositivo de frenado
según la invención es muy sencilla y particularmente eficaz,
favoreciendo la reducción de la fricción indeseada cuando no se
acciona el dispositivo de frenado.
El dispositivo de frenado para ejes de
maquinaria industrial en general, y en particular excavadoras, así
concebido es susceptible de numerosas modificaciones y variantes,
todas ellas comprendidas dentro del alcance de la invención; además,
todas las piezas se pueden sustituir con componentes técnicamente
equivalentes. En la práctica, se puede utilizar cualesquiera
materiales y dimensiones, según los requisitos técnicos.
Claims (16)
1. Dispositivo de frenado (38) para ejes (11) de
maquinaria industrial en general, en particular excavadoras,
comprendiendo dicho eje (11) una parte de sustentación de carga (12)
con un par de brazos (14) cada uno de los cuales termina con un cubo
de rueda (16a), fijado en relación con dichos brazos (14)
sobresaliendo de los cuales se encuentra una brida de fijación del
disco de rueda (16b) capaz de girar en relación con dicho cubo de
rueda (16a), estando dicha brida (16b) unida a un cubo (20) que está
soportado por dicho cubo de rueda (16a) y se puede accionar en
rotación mediante un tren trasero (28), caracterizado porque
dicho dispositivo de frenado (38) está alojado en el reborde de
dicho cubo (20), presentando dicho cubo (20) una forma alargada y
estando soportado en un extremo por cojinetes (22) y en un segundo
extremo que incorpora un soporte de engranaje planetario de un
engranaje reductor epicíclico (26) unido a dicho tren trasero (28),
estando dichos cojinetes (22) en número de dos, y estando una
primera cámara anular (24) definida entre dichos cojinetes (22),
estando dicho cubo (20) provisto de una cavidad situada a lo largo
de su eje longitudinal, que identifica una segunda cámara alargada
(30) y estando dicho cubo (20) provisto además de unos primeros
orificios pasantes radiales (34) que se unen con una segunda cámara
(30), definida por una cavidad de dicho cubo (20), con dicha primera
cámara (24).
2. Dispositivo de frenado (38) según la
reivindicación 1, caracterizado porque dicha segunda cámara
(30) está demarcada en los extremos, en un extremo mediante una
extensión cilíndrica de dicha brida (16b) que encaja en su interior,
y en el otro extremo, mediante un anillo (32) contra el que se apoya
el extremo del tren trasero (28).
3. Dispositivo de frenado (38) según la
reivindicación 1, caracterizado porque en dicho cubo (20)
están provistos de unos segundos orificios pasantes radiales (36)
que comienzan en dicha segunda cámara (30) y se abren a lo largo del
reborde de dicho cubo (20) en relación con dicho dispositivo de
frenado (38).
4. Dispositivo de frenado (38) según la
reivindicación 1, caracterizado porque dicho dispositivo de
frenado (38) está alojado en una tercera cámara (48) definida entre
dicho cubo (20), dicho cubo de rueda (16a) y una placa (47), fijada
a dicho cubo de rueda (16a) y unida a una rueda de corona (46) de
dicho engranaje reductor epicíclico (26) por medio de acoplamientos
ranurados.
5. Dispositivo de frenado (38) según la
reivindicación 4, caracterizado porque comprende una serie de
discos anulares (50) instalados en una parte ranurada de dicho cubo
(20), de tal modo que se trasladan en una dirección longitudinal,
aunque se impide la rotación libre de dicho cubo (20), con
contradiscos (52) instalados entre dichos discos (50), acoplados a
dicho cubo de rueda (16a), que se puede trasladar longitudinalmente
con respecto al cubo de rueda (16a), pero que no puede girar en
relación con dichos cubos, pudiendo dichos discos (50) y dichos
contradiscos (52) ser presionados juntos por la acción de un
componente de control (60), de modo que ejerce la acción de
frenado.
6. Dispositivo de frenado (38) según la
reivindicación 5, caracterizado porque dichos contradiscos
(52) están provistos de protuberancias (54) realizadas en su
reborde, que encajan en las correspondientes muescas (56) en dicho
cubo de rueda (16a).
7. Dispositivo de frenado (38) según la
reivindicación 6, caracterizado porque disco cubo de rueda
(16a) presenta unas ranuras longitudinales (58) para la
recirculación de aceite refrigerante alineadas con unos orificios
pasantes (59) de dicha placa (47).
8. Dispositivo de frenado (38) según la
reivindicación 7, caracterizado porque dicha placa (47) forma
un escalonado para un paquete de dichos discos (50) y contradiscos
(52) y contra los cuales se apoya uno de los discos (50) acoplados a
dicho cubo (20).
9. Dispositivo de frenado (38) según la
reivindicación 8, caracterizado porque un paquete de dichos
discos (50) y contradiscos (52) está demarcado sobre un lado por uno
de los contradiscos (52), que está acoplado a dicho cubo de rueda
(16a) y situado frente a dicho componente de control (60).
10. Dispositivo de frenado (38) según la
reivindicación 9, caracterizado porque dicho componente de
control (60) está constituido por un pistón, presentando dicho
pistón (60) una parte en ángulo recto en relación con una parte
también en ángulo recto de dicho cubo de rueda (16a), que identifica
una cuarta cámara (62), en la cual se puede verter fluido a través
de un tubo de alimentación (66).
11. Dispositivo de frenado (38) según la
reivindicación 10, caracterizado porque dicho pistón (60)
está provisto de al menos un componente de retorno (68, 70) adecuado
para separarlo de dicho paquete de discos (50) y contradiscos
(52).
12. Dispositivo de frenado (38) según la
reivindicación 11, caracterizado porque dicho componente de
retorno (68, 70) comprende un orificio pasante (67) realizado en
dicho pistón (60), en el que está instalado un tornillo (68) que
está fijado al cubo de rueda (16a) estando dentro de dicho orificio
pasante (67) un muelle (70), bloqueado entre una cabeza de dicho
tornillo (68) y un escalonado de este orificio pasante (67), de modo
que dicho pistón (60) se presiona contra dicho cubo de rueda (16a),
separándolo del paquete de dichos discos (50) y contradiscos
(52).
13. Dispositivo de frenado (38) según la
reivindicación 1, caracterizado porque comprende una unidad
de ajuste automático (72) para eliminar cualquier huelgo.
14. Dispositivo de frenado (38) según la
reivindicación 10, caracterizado porque una unidad de ajuste
automático (72) comprende al menos un tornillo (74) bloqueado contra
dicho cubo de rueda (16a) e instalado de forma no forzada en un
orificio pasante (76) de dicho pistón (60) estando instalado entre
dicho pistón (60) y una cabeza de dicho tornillo (74) al menos un
manguito ligeramente cónico (78) provisto de al menos una ranura
(80), instalado a presión en dicho orificio (76) de tal modo que
impide, por medio de su resistencia a la fricción, el movimiento de
dicho pistón (60) hacia dicho cubo de rueda (16a).
15. Dispositivo de frenado (38) según la
reivindicación 1, caracterizado porque está alojado debajo de
dicho engranaje reductor epicíclico (26), situado directamente entre
dicho cubo de eje (16a) y dicho cubo (20).
16. Dispositivo de frenado (38) según la
reivindicación 2, caracterizado porque dicho anillo (32) está
situado entre dicho cubo (20) y dicho tren trasero (28).
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