PT1234993E

PT1234993E - Cubo de roda com engrenagem planetária integrada e freio de discos múltiplos

Info

Publication number: PT1234993E
Application number: PT01200672T
Authority: PT
Inventors: Fabrizio Panizzolo
Original assignee: Dana Italia Spa
Priority date: 2001-02-23
Filing date: 2001-02-23
Publication date: 2007-01-31
Also published as: CY1105833T1; DK1234993T3; ATE339630T1; EP1234993A1; DE60123010T2; DE60123010D1; EP1234993B1; ES2270949T3

Description

1

Descrição "Cubo de roda com engrenagem planetária integrada e freio de discos múltiplos" A presente invenção refere-se a um dispositivo de travagem para eixos de maquinaria industrial em geral, particularmente escavadoras, É sabido que os dispositivos de travagem de máquinas industriais em geral são sujeitos a elevados níveis de oscilações e/ou vibrações, que podem conduzir ao desgaste rápido e ruptura dos mesmos. Em particular, as escavadoras ou maquinaria escavadora têm como objectivo escavar e/ou movimentar terras ou materiais soltos. No geral, uma escavadora é composta por um veículo autopilotado que reboca uma ferramenta de escavação munida com o seu próprio dispositivo de accionamento. A ferramenta de escavação é normalmente composta por um balde ou uma ou mais pás. 0 veículo encontra-se suportado na parte frontal e traseira por rodas que, por sua vez, se encontram suportadas por um eixo frontal e traseiro do veículo.

Deverá ser feita subsequentemente particular referência a um eixo traseiro de uma escavadora ou semelhante que, de acordo com as formas de realização correntes, é de tracção e não dirigível.

Numa forma de realização típica tradicional, o eixo compreende uma parte estrutural que, por sua vez, compreende 2 um corpo central oco do qual se estendem dois braços, também ocos. Um cubo da roda encontra-se unido à extremidade de cada braço, e este suporta uma flange para fixar um disco de roda.

Contido no interior do corpo oco encontra-se um diferencial ligado a um veio do motor e dois meios-eixos. Os meios-eixos, cada um dos quais se encontra proporcionado no interior a parte estrutural de um dos braços, apresenta uma extremidade ligada à flange de fixação do disco de roda por meio de engrenagens que formam uma engrenagem de redução epicíclica.

Os dispositivos de travagem tradicionais com discos múltiplos em banho de óleo exigem a aplicação de discos de travagem por cima da engrenagem de redução epicíclica com a folga de acoplamento consequente que esta solução provoca. De facto, este folga é a causa de oscilações aborrecidas e vibrações durante a fase de operação activa, nomeadamente escavação.

Por isso, deverá ser notado que quando os travões em dispositivos de travagem tradicionais são operados, existe um efeito de oscilação ou vibração indesejável que seria desejável eliminar. A patente DE-A-19718744 descreve uma caixa de engrenagem planetária com um travão integrado para máquinas de trabalho de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1. Esta caixa de engrenagem planetária encontra-se concebida para apresentar uma dimensão particularmente reduzida, mas não se encontra 3 munida com um sistema de lubrificação apropriado que permita assegurar uma elevada segurança do dispositivo de travagem. 0 objectivo da presente invenção é, por isso, o de eliminar os problemas técnicos mencionados, executando um dispositivo de travagem para os eixos de máquinas industriais em geral, particularmente escavadoras, que podem ser operadas sem que ocorram oscilações e/ou vibrações.

Um outro objectivo da invenção é o de realizar um dispositivo de travagem que seja essencialmente económico.

Ainda um outro objectivo da invenção é o de realizar um dispositivo de travagem para os eixos de máquinas industriais em geral, em particular escavadoras, que seja essencialmente simples, seguro, e durável.

Estes e outros objectivos, de acordo com a presente invenção, são alcançados realizando um dispositivo de travagem para os eixos de máquinas industriais em geral, em particular escavadoras, de acordo com a reivindicação 1.

As outras características da presente invenção encontram-se também definidas nas reivindicações secundárias.

Cada cubo de eixo importante para a nova invenção suporta um dispositivo de travagem de discos múltiplos que seja passível de travar e parar o veículo.

Vantajosamente, o dispositivo de travagem de acordo com a presente invenção pode ser lubrificado de um modo particularmente simples e eficaz sem exigir a adição de 4 quaisquer instrumentos externos ao eixo ou estruturas complexas para executar esta função.

As características e vantagens adicionais de um dispositivo de travagem para eixos de máquinas industriais em geral, particularmente escavadoras, de acordo com a presente invenção, serão agora descritas pormenorizadamente, proporcionado simplesmente como um exemplo não limitativo, tomando como referência os desenhos esquemáticos anexos. As figuras representam:

Figura 1 secção transversal de um troço de um eixo traseiro de um veículo de uma escavadora ou máquina industrial em geral de acordo com a presente invenção;

Figura 2

Figura 3

Figura 4

Figura 5 secção transversal ampliada de um pormenor de um componente de retorno de um pistão de controlo do dispositivo de travagem de acordo com a presente invenção; secção transversal do eixo em que o dispositivo de travagem de acordo com a invenção se encontra montado; secção transversal ampliada de uma unidade de ajuste automático para prender qualquer folga; e vista da planta de um disco contrário do dispositivo de travagem de acordo com a presente invenção. 5

Em relação às figuras anteriormente mencionadas, é apresentado um dispositivo de travagem para eixos de máquinas industriais em geral, particularmente escavadoras, em que o eixo se encontra assinalado como um todo com a referência 11 e é apresentado somente em parte. O eixo 11 é realizado através de uma parte estrutural 12 que, em formas de realização típicas, compreende uma caixa central (não apresentada) da qual se estendem dois braços simétricos 14, sendo que somente um se encontra descrito com todas as suas partes relevantes. Ligado à extremidade de cada braço 14, encontra-se um cubo da roda 16a, fixo em relação ao braço 14, do qual se projecta uma flange de fixação do disco da roda 16b, apto a rodar em relação ao cubo da roda 16a.

De facto, a flange 16b encontra-se unida por meio de parafusos 18 a um cubo 20 que se encontra contido no interior do cubo da roda 16a. O cubo 20 apresenta uma forma alongada e encontra-se suportado numa extremidade por um par de chumaceiras 22, no centro das quais se encontra identificado um compartimento anular 24, encontrando-se numa segunda extremidade unido a um suporte de engrenagem planetária de uma engrenagem de redução epicíclica 26 acoplada a um meio-eixo 28. O cubo 20 apresenta uma cavidade, que corre ao longo do seu próprio eixo longitudinal, que identifica um compartimento alongado 30. 0 compartimento 30 encontra-se demarcado nas suas extremidades por uma extensão cilíndrica 6 da flange 16b que se encaixa dentro do mesmo, e na outra extremidade por um anel 32 contra o qual se apoia um troço do cubo 20 munido com fendas radiais 33. Por isso, o anel 32 encontra-se colocado entre o cubo 20 e o meio-eixo 28. Além disso, uma extremidade do meio-eixo 28 apoia-se axialmente neste anel 32. 0 cubo 20 encontra-se munido com furos de passagem radiais 34 que ligam o compartimento 3 0 ao compartimento 24 e, além disso, furos de passagem radiais adicionais 36 que começam no compartimento 3 0 e abrem para fora ao longo do rebordo do cubo 20 em relação a um feixe de discos do dispositivo de travagem 38. A engrenagem da redução epicíclica 26 compreende três ou quatro pinos 40, unidos a um troço frontal do cubo 2 0 e equidistantes um do outro.

Cada pino 4 0 encontra-se encaixado com folga, com um casquilho colocado no meio, com uma roda de engrenagem 42 que realiza uma engrenagem planetária.

As rodas de engrenagem 42 misturam-se com uma roda de engrenagem 44 de cada meio-eixo 28 e, simultaneamente, com uma roda de coroa 46. A roda de coroa 46 encontra-se unida a uma placa 47 por meio de acoplamentos com reentrâncias enquanto a placa 47, por sua vez, se encontra fixa entre o cubo da roda 16a e os braços 14.

Numa forma de realização alternativa, em que existem três pinos 40, a engrenagem de redução epicíclica 26 mantém 7 essencialraente a mesma estrutura eom modificações óbvias devido ao diferente número de engrenagens planetárias.

Identificado entre o cubo 20, a placa 4 7 e o cubo da roda 16a, encontra-se um compartimento 48 que acolhe o dispositivo de travagem 38 de acordo com a invenção. 0 dispositivo de travagem 38 compreende uma série de discos anulares 50 encaixados num troço em reentrância do cubo 20, de modo a mudar de posição numa direcção longitudinal, embora a rotação em vazio neste cubo 20 seja impedida. Encaixados entre os discos 50 encontram-se discos contrários 52, acoplados ao cubo da roda 16a, que por sua vez podem mudar de posição longitudinalmente em relação ao cubo da roda 16a mas não podem rodar.

Os discos contrários 52 encontram-se de facto munidos com três protuberâncias 54, executadas no seu rebordo e equidistantes uma da outra, que encaixam em entalhes 56 relevantes do cubo da roda 16a. Além disso, o cubo da roda 16a apresenta reentrâncias longitudinais 58 para a recirculação do óleo de arrefecimento e, em relação a estes, a placa 47 encontra-se munida com furos de passagem 59 alinhados com as reentrâncias 58 e com os entalhes 56. A placa 47 forma um ressalto para o feixe de discos 50 e discos contrários 52, encontrando-se apoiada contra este, um dos discos 50 acoplado ao cubo 20.

Pelo contrário, na outra extremidade o feixe de discos 50 e discos contrários 52 encontra-se demarcado por um dos 8 discos contrários 52, que se encontra acoplado ao cubo da roda 16a e virado para um pistão anular 60, como componente de controlo. O pistão 60 encontra-se apto a pressionar os discos 5 0 e discos contrários 52 conjuntamente, de modo que este exerce a acção de travagem. O pistão 60 apresenta um troço em ângulo recto, em relação a um troço em ângulo recto do cubo da roda 16a, que identifica um compartimento adicional 62, para dentro do qual pode ser vertido fluido, tal como óleo, através de uma conduta de alimentação 66. Uma segunda conduta de purga 64 permite que o ar escape do circuito do dispositivo de travagem 3 8 de acordo com a invenção. A vedação do compartimento 62 encontra-se garantida por anilhas colocadas entre o pistão 60 e o cubo da roda 16a. O pistão 60 apresenta um furo de passagem 67, contíguo ao compartimento 62 mas que não comunica com este, no qual se encontra encaixado um parafuso 68 bloqueado no cubo da roda 16a. No interior deste furo 67 encontra-se encaixada uma mola 70 como componente de retorno, bloqueada entre uma cabeça de parafuso 68 e um ressalto deste furo, de modo que o pistão 60 é pressionado contra o cubo da roda 16a, espaçando o mesmo do feixe de discos 50 e discos contrários 52. 0 dispositivo de travagem 38 de acordo com a invenção, encontra-se também munido com uma unidade de ajuste automático 72 para corrigir qualquer folga. 9

Cada unidade 72 compreende um parafuso 74 bloqueado contra o cubo da roda 16a e encaixado em vazio num furo de passagem 76 do pistão 60. Encaixado entre o pistão 60 e uma cabeça do parafuso 74 encontra-se um componente elástico 78 composto por uma manga ligeiramente cónica e munido com pelo menos uma reentrância 80. A manga 78 encontra-se encaixada com pressão no furo 76, de modo a impedir por meio da sua resistência à fricção, o movimento do pistão 60 em direcção ao cubo da roda 16a. A operação de um dispositivo de travagem para eixos de máquinas industriais em geral, em particular escavadoras, de acordo com a presente invenção, é essencialmente como se segue.

Quando um veículo em que o eixo 11 se encontra montado se encontra em movimento e o dispositivo de travagem 38 não é operado, o meio-eixo 28 transmite movimento para o cubo 20. 0 cubo 20, por sua vez, opera em rotação a flange de fixação 16b do disco da roda. A lubrificação da engrenagem de redução epicíclica 26 é garantida pelo óleo contido no interior dos braços 14. Além disso, este óleo passa através das fendas 33 nas proximidades do anel 32 e para dentro do compartimento 30. Do compartimento 30, devido à elevada tensão centrífuga ao qual é sujeito, o óleo passa através dos furos 34 e para dentro do compartimento 24 onde lubrifica os casquilhos 22. 10

Do compartimento 24, o óleo passa através do casquilho 22 virado para o interior do cubo da roda 16a para lubrificar as superfícies de revestimento do pistão 60 e disco contrário 52 contíguo ao mesmo. Depois, através da reentrância 58, dos entalhes 56 e dos furos de passagem 59, o óleo retorna para o interior dos braços 14.

Além disso, do compartimento 30 o óleo passa para dentro dos furos de passagem 36 e lubrifica as superfícies de revestimentos dos discos 50 e discos contrários 52, de modo que existe uma fricção mínima quando o dispositivo 38 não se encontra em funcionamento. Este óleo retorna também para o interior dos braços 14 através das reentrâncias 58, entalhes 56 e furos de passagem 59. O dispositivo de travagem 38 pode ser operado fornecendo óleo para o interior do compartimento 62 por meio de uma bomba, a qual por simplicidade não se encontra ilustrada.

Quando o dispositivo de travagem 38 é activado, o óleo pressurizado é alimentado para o compartimento 62 através da conduta de alimentação 66. Este óleo ultrapassa a reacção elástica de uma ou mais molas 7 0 para permitir que o pistão 60 mude de posição até bater no disco contrário 52 virado para o mesmo. O feixe de discos 50 e discos contrários 52 é comprimido e o cubo 20 é abrandando e, eventualmente, parado. Deste modo é exercida uma acção de travagem no cubo 20.

Quando o dispositivo de travagem 38 é liberto, o óleo é descarregado do compartimento 62 e as molas 70 movem o pistão 11 60 afastando-o do feixe de discos 50 e discos contrários 52. Deste modo, não é mais exercida a acção de travagem no cubo 20 .

Verificou-se como o dispositivo de travagem para eixos de máquinas industriais em geral, em particular escavadoras, de acordo com a invenção é particularmente vantajoso dado que, adicionalmente a ser passível de exercer uma acção de travagem muito intensa, é passível de eliminar problemas de oscilações de torção, dado que a folga mecânica é totalmente eliminada entre o suporte do travão e partes rotativas do cubo da roda. Além disso, a lubrificação do dispositivo de travagem de acordo com a invenção é extremamente simples e particularmente eficiente, favorecendo a redução de fricção indesejada quando o dispositivo de travagem não se encontra a funcionar. 0 dispositivo de travagem para eixos de máquinas industriais em geral, em particular escavadoras, concebido deste modo é susceptível de várias modificações e formas de realização alternativas, todas sob o escopo da invenção. Além disso, todas as partes podem ser substituídas por componentes tecnicamente equivalentes. Na prática, podem ser utilizados quaisquer materiais e dimensões, de acordo com as exigências técnicas.

Lisboa, 7 de Dezembro de 2006

Claims

1 Reivindicações 1. Dispositivo de travagem (38) para eixos (11) de máquinas industriais em geral, em particular de escavadoras, compreendendo o referido eixo (11) uma parte estrutural (12) com um par de braços (14) cada um dos quais termina num cubo de roda (16a) , fixado em relação aos referidos braços (14) dos quais se projecta uma flange de fixação do disco da roda (16b) passível de rodar em relação ao referido cubo da roda (16a), sendo a referida flange (16b) unida a um cubo (20) que é suportado pelo referido cubo da roda (16a), podendo ser operado em rotação por um meio-eixo (28), caracterizado por o referido dispositivo de travagem (38) se encontrar acolhido no rebordo do referido cubo (20), apresentando o referido cubo (20) uma forma alongada e sendo suportado numa extremidade por casquilhos (22), incorporando numa segunda extremidade um suporte para engrenagem planetária de uma engrenagem de redução epicíclica (26) ligada ao referido meio-eixo (28), sendo os referidos casquilhos (22) dois em número, encontrando-se identificado entre os referidos casquilhos (22) um primeiro compartimento anular (24), encontrando-se o referido cubo munido com uma cavidade, que corre ao longo do seu eixo longitudinal, que identifica um segundo compartimento alongado (30), encontrando-se o referido cubo (20) adicionalmente munido com primeiros furos de 2 passagem radiais (34) que ligam a um segundo compartimento (30 ), identificado por uma cavidade do referido cubo (20) , com o referido primeiro compartimento (24) .

2. Dispositivo de travagem (38) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido segundo compartimento (30) se encontrar demarcado nas suas extremidades, numa extremidade por uma extensão cilíndrica da referida flange (16b) que se encaixa dentro da mesma, e na outra extremidade por um anel (32) contra o qual a extremidade do referido meio-eixo (28) se apoia.

3. Dispositivo de travagem (38) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido cubo (20) se encontrar munido com segundos furos de passagem radiais (36) que começam no referido segundo compartimento (30) e abrem para fora ao longo do rebordo do referido cubo (20) em relação ao referido dispositivo de travagem (38).

4. Dispositivo de travagem (38) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido dispositivo de travagem (38) se encontrar acolhido num terceiro compartimento (48) identificado entre o referido cubo (20), o referido cubo da roda (16a) e uma placa (47), 3 fixada ao referido cubo da roda (16a) e ligada a uma roda de coroa (46) da referida engrenagem de redução epicíclica (26) por meio de acoplamentos com reentrância.

5. Dispositivo de travagem (38) de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por compreender uma série de discos anulares (50) encaixados num troço em reentrância do referido cubo (20) , de modo a mudar de posição numa direcção longitudinal, embora a rotação em vazio no referido cubo (20) seja impedida, sendo que entre os referidos discos (50) se encontram encaixados discos contrários (52), acoplados ao referido cubo da roda (16a), os quais podem mudar de posição longitudinalmente em relação ao cubo da roda (16a) mas não podem rodar em relação a este. Os referidos discos (40) e os referidos discos contrários (52) podem ser pressionados conjuntamente pela acção de um componente de controlo (60), de modo que este exerça a acção de travagem.

6. Dispositivo de travagem (38) de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por os referidos discos contrários (52) se encontrarem munidos com saliências (54) executadas no seu rebordo, que encaixam em entalhes relevantes (56) no referido cubo da roda (16a). 4

7. Dispositivo de travagem (38) de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por o referido cubo da roda (16a) apresentar reentrâncias longitudinais (58) , para recirculação do óleo de arrefecimento, alinhadas com furos de passagem (59) da referida placa (47).

8. Dispositivo de travagem (38) de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por a referida placa (47) formar um ressalto para um feixe dos referidos discos (50) e discos contrários (52) e no qual se apoia um dos discos (50) acoplado ao referido cubo (20).

9. Dispositivo de travagem (38) de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por um feixe dos referidos discos (50) e discos contrários (52) se encontrar demarcado num lado por um dos discos contrários (52) que se encontra acoplado ao referido cubo da roda (16a) e virado para o referido componente de controlo (60).

10. Dispositivo de travagem (38) de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por o referido componente de controlo (60) ser composto por um pistão, apresentando o referido pistão (60) um troço em ângulo recto, em relação a um troço em ângulo recto do referido cubo da roda (16a) , que identifica um quarto compartimento (62), 5 para dentro do qual pode ser vertido fluído através de uma conduta da alimentação (66) .

11. Dispositivo de travagem (38) de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por o referido pistão (60) se encontrar munido com pelo menos um componente de retorno (68, 70) apto a espaçar o mesmo do referido feixe de discos (50) e discos contrários (52).

12. Dispositivo de travagem (38) de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por o referido componente de retorno (68, 70) compreender um furo de passagem (67) executado no referido pistão (60), no qual se encontra encaixado um parafuso (68) que se encontra bloqueado ao cubo da roda (16a), encontrando-se encaixado no interior do referido furo de passagem (67) uma mola (70) , bloqueada entre uma cabeça do referido parafuso (68) e um ressalto deste furo de passagem (67) , de modo que o referido pistão (60) é pressionado contra o referido cubo da roda (16a), espaçando o mesmo do feixe dos referidos discos (50) e discos contrários (52).

13. Dispositivo de travagem (38) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender uma unidade de ajuste automático (72) para corrigir qualquer folga. 6

14. Dispositivo de travagem (38) de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por uma unidade de ajuste automática (72) compreender pelo menos um parafuso (74) bloqueado contra o referido cubo da roda (16a) e encaixado solto num furo de passagem (76) do referido pistão (60), encontrando-se encaixada entre o referido pistão (60) e uma cabeça do referido parafuso (74) pelo menos uma manga ligeiramente cónica (78) munida com pelo menos uma reentrância (80), encaixada com pressão dentro do referido furo (76) de modo a impedir por meio da sua resistência friccionar o movimento do referido pistão (60) em direcção ao referido cubo da roda (16a).

15. Dispositivo de travagem (38) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por se encontrar acolhido abaixo da referida engrenagem de redução epicíclica (26) nomeadamente colocada directamente entre o referido cubo do eixo (16a) e o referido cubo (20).

16. Dispositivo de travagem (38) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o referido anel (32) se encontrar colocado entre o referido cubo (20) e o referido meio-eixo (28). Lisboa, 7 de Dezembro de 2006