PT844934E

PT844934E - Disposicao de cubo de roda e disco de travao para veiculos pesados

Info

Publication number: PT844934E
Application number: PT96927977T
Authority: PT
Inventors: Jan-Olof Bodin; Ingemar Dagh
Original assignee: Volvo Ab
Priority date: 1995-08-16
Filing date: 1996-08-13
Publication date: 2001-04-30
Also published as: JPH11510766A; WO1997006965A1; SE504775C2; DK0844934T3; CZ289985B6; RU2197396C2; DE69610929D1; TR199800229T1; PL182177B1; ATE197429T1; HU220942B1; AU713671B2; NO305390B1; CZ41298A3; BR9610249A; PL324973A1; ES2152038T3; HUP9901151A3; HUP9901151A2; NO980621L

Description

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f

DESCRICÀO “Disposição de cubo de roda e disco de travão para veículos pesados” O presente invento refere-se a uma disposição de cubo de roda e disco de travão para uma roda de veículo que compreende um cubo de roda montado de modo a rodar numa parte de um veio, o qual tem uma parte com um perfil externo em corte transversal formado por dentes e ranhuras alternadas com flancos inclinados, e um disco de travão, suportado pelo cubo de roda na referida parte, o qual tem uma abertura concêntrica que é formada com dentes e ranhuras correspondentes que estão de tal forma adaptados aos dentes e ranhuras do cubo que o disco de travão é bloqueado contra rotação sobre o cubo e existe um encaixe por deslize entre o disco e o cubo.

Os discos de travão para travões de disco destinados a veículos pesados foram inicialmente fixos sobre os cubos, sendo na generalidade aparafusados apertadamente numa flange circular sobre o cubo, o que causa problemas porque uma ligação rígida entre o disco e o cubo nos momentos muito intensos de travagem máxima, que podem atingir valores da ordem de 2000 kpm na classe mais pesada de veículos de carga, pode causar deformações no disco por causa do forte aquecimento que é a consequência das elevadas forças de travagem que são aqui o caso.

Uma alternativa preferida, em vez da ligação rígida entre o disco e o cubo é, portanto, como se disse na introdução, a união do disco ao cubo através da utilização de formas de interbloqueio. Com esta construção, a possibilidade de evitar a deformação como uma consequência do aumento do aquecimento devido à travagem é melhorada ao mesmo tempo que é possível controlar a transferência de calor entre o disco de travão e o cubo, dependendo da forma do cubo e da construção real dos dentes e ranhuras que estão adaptados entre si.

Uma disposição de roda e disco de travão do último tipo mencionado que diminui muito os efeitos negativos acima expostos foi anteriormente sugerida para ser usada na classe mais pesada dos veículos de carga. Assim, o documento SE-B 469 655, do mesmo inventor, mostra e descreve uma disposição do tipo referido no preâmbulo no qual o número de ranhuras e dentes pode atingir os trinta. Orifícios de alívio de tensão com fendas voltadas radialmente para dentro asseguram um equilíbrio da tensão tangencial no disco que é arrefecido por meio de aberturas de ventilação praticadas no mesmo. Encontra-se formado no cubo um canal circular radialmente para dentro dos dentes por forma a alongar o percurso de transferência de calor através do material do cubo.

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Com esta disposição conhecida é conseguida não só a vantagem que durante o aquecimento o disco pode expandir-se radialmente sem torcer ou empenar mas também a vantagem considerável de que as forças radiais de rebentamento sobre o disco bem como os esforços de torção e dobragem sobre os perfis podem ser mantidos a um nível aceitável ao mesmo tempo que o risco de ficar rapidamente apertado é eliminado mesmo com as forças de travagem muito grandes que podem ocorrer na classe mais pesada de veículos. Ao mesmo tempo é possível limitar a transferência de calor para os apoios por meio do canal circular e dos canais de ventilação formados no disco de travão.

Uma vez que de acordo com a disposição conhecida as aberturas para os orifícios de alívio de tensão, as fendas e as aberturas dos canais de ventilação, para se conseguir o efeito pretendido, são feitas no disco de travão numa parte que se prolonga na direcção radial a partir da sua abertura central e numa dada distância para dentro da sua superfície de atrito, os revestimentos de atrito ficarão sobre estas aberturas, o que significa um desgaste aumentado do revestimento e uma acumulação de poeira do travão e sujidade nas aberturas, o que exige limpezas regulares e, em casos extremos, pode causar um acidente.

Portanto, o objectivo do presente invento consiste em propor uma disposição com ligação de forma de interbloqueio aperfeiçoada entre o cubo e o disco de travão, a qual é óptima quanto a forças de rebentamento e esforços de torção e dobragem sobre os perfis em corte transversal, ao mesmo tempo que as tensões causadas pela distribuição da temperatura no disco podem ser baixadas para um nível aceitável e a transferência de calor para o cubo pode ser limitada de uma maneira mais simples e mais fiável que anteriormente, e em que a disposição tem uma exigência de manutenção menor que as disposições anteriores conhecidas.

Isto é conseguido de acordo com o invento através dos pontos característicos da reivindicação 1. Outros desenvolvimentos e aperfeiçoamentos vantajosos do invento são expostos a partir das outras reivindicações.

Dispensando os orifícios de alívio de tensão na parte de cubo do disco e, em substituição, dispondo uma grande abertura concêntrica no disco que tem dentes e ranhuras com uma relação entre o comprimento de arco da ponta de um dente em relação a um comprimento de arco de raiz da ranhura que é inferior à unidade, e onde as tensões tangenciais causadas pela distribuição da temperatura são minimizadas por meio de um raio grande Rb que se prolonga substancialmente entre dois lados de raiz de dois dentes vizinhos e as tensões mecânicas produzidas são minimizadas por meio de um pequeno raio Ra que 3 85 888 ΕΡ Ο 844 934/ΡΤ liga ο raio grande aos flancos no lado de raiz respectivo dos dentes, é conseguida uma diferença mais pequena no gradiente de calor bem como uma capacidade maior para absorver as tensões tangenciais e radiais do que aquela que se consegue com os orifícios de alívio de tensão e fendas associadas.

Devido à transferência de calor entre o disco e o cubo ser directamente proporcional à área de superfície total dos flancos em contacto uns com os outros nas ranhuras e nos dentes e portanto depender do número de ranhuras e de dentes, é possível controlar a transferência de calor para o cubo alterando o número de ranhuras e cientes. O invento é descrito mais detalhadamente no seguimento com referência aos desenhos esquemáticos anexos que mostram exemplos de concretizações. A Fig. 1 é uma vista de extremidade de uma parte interna radial de um disco de travão. A Fig. 2 mostra uma parte de um cubo e a parte de disco de acordo com a Fig. 1 numa escala ampliada. A Fig. 3 mostra uma variação de uma parte interna radial do disco de travão e a Fig. 4 mostra uma parte de um cubo e uma parte de disco de acordo com a Fig. 3 numa escala ampliada. O número de referência 10 refere-se a um veio central através de um cubo de roda 11 que de uma maneira convencional é suportado em apoios, por exemplo, num veio dianteiro ou traseiro não representado de um camião, veio este que tem, analogamente não representada, uma unidade que compreende um calibre de freio ou um mecanismo de activar. O cubo 11 suporta um disco de travão 12 que está fixo no cubo 11 de maneira conhecida por meio de formas de interbloqueio. Para esta finalidade, o cubo 11 tem uma parte radial exterior que está conformada com dentes 14 e ranhuras 16 alternadas que têm flancos inclinados. A parte interior radial 17 de cubo do disco de travão 12 está conformada com ranhuras 18 e dentes 20 correspondentes que encaixam nos dentes 14 e ranhuras 16 do cubo.

Como se pode ver na Fig. 2, a profundidade das ranhuras 16,18 é um pouco maior do que a altura dos dentes 14, 20. Tanto no cubo como no disco de travão as ranhuras têm um fundo arredondado 22 e 24, respectivamente, ao passo que os dentes têm uma superfície de ponta 26 e 28 respectivamente formada radialmente em relação ao veio central 10, que se liga aos flancos planos inclinados 30 nos dentes respectivos. Através desta disposição é assegurado de maneira conhecida o contacto superficial sobre toda a área superficial dos flancos dos dentes. Neste caso, o disco 12 e o cubo 11 são dimensionados de tal modo que no estado sem carga existe uma folga de 0,2 - 0,3 mm entre as superfícies de flancos 30

85 888 ΕΡ Ο 844 934/ΡΤ 4 cooperantes do disco e do cubo. Na concretização representada tanto o cubo como o disco têm, cada um, vinte dentes e ranhuras.

Nas concretizações representadas nos desenhos, um ânodo de sacrifício 32 de zinco ou de outro material apropriado é colocado no fundo de uma ranhura 18; 36 no disco de travão, a fim de evitar a oxidação rápida do disco 12 por cima do cubo 11. Caso seja necessário, tal ânodo de sacrifício pode ser colocado em várias ou em todas as ranhuras no disco de travão. Em certas aplicações como depois será descrito, é apropriado aumentar um pouco o número de ranhuras e de dentes mas o número não deve ser superior a vinte e quatro. Com as variações entre os referidos números e conforme o tamanho do disco, a profundidade das ranhuras tem um valor no intervalo da ordem de cerca de 7,5 a 9% do raio da abertura 20 no disco.

Na concretização representada nas Figs. 1 e 2, as ranhuras 18 no disco de travão 12 são formadas com um comprimento de arco de raiz Ssl e os dentes 20 com um comprimento de arco de ponta Bsl. Os dentes estão distribuídos uniformemente em tomo da circunferência, sendo a relação Bsl/Ssl < 1. Ao contrário da construção anterior, os orifícios de alívio de tensão com as respectivas fendas foram dispensados. As tensões tangenciais durante a travagem, causadas pela distribuição irregular da temperatura entre a parte de atrito do disco de travão e a parte radial interior, são em vez disso minimizadas através do fundo arredondado 24 de cada ranhura 18 que, imediatamente antes de se reunirem nos dois flancos opostos 30 da ranhura, ao reunirem-se no seu primeiro raio Ra, tem um segundo raio Rb. Por meio de Ra os esforços mecânicos, tais como os esforços de torção e dobragem nos perfis em corte transversal, são minimizados. Rb > Ra e os valores preferidos para estes dois raios, a fim de diminuírem optimamente quer os esforços térmicos quer os mecânicos, de acordo com esta concretização, são Ra=5 e Rb=24. Conforme o tamanho do disco permite-se que Ra e Rb variem nos intervalos de 3 a 8 mm e 15 a 30 mm, respectivamente.

Em comparação com as técnicas conhecidas anteriores com trinta dentes e ranhuras, a condução de calor para o cubo foi minimizada por meio de um número menor de dentes e ranhuras. Variando o número de dentes e ranhuras é possível optimizar a transferência de calor do disco de travão 12 para o cubo 11 de modo que os apoios da roda não sejam danificados ao mesmo tempo, visto ser conseguido um arrefecimento suficiente para evitar sobreaquecimento durante o aquecimento do disco. Consequentemente, se o disco não recebe arrefecimento suficiente, é apropriado aumentar as vinte ranhuras e dentes referidos na concretização para, por exemplo, vinte e dois ou, por outro lado, se os apoios correm o risco de ser danificados, é apropriado baixar para um número menor de ranhuras e dentes. 5 85 888 ΕΡ Ο 844 934/ΡΤ

Uma segunda concretização que está representada nas Figs. 3 e 4 tem muitas semelhanças com a anterior concretização descrita e em geral o mesmo funcionamento. Portanto, no que se segue só referimos o que é especial exclusivamente para esta concretização. Assim, a parte radial interior de cubo 17’ do disco de travão 12 é formada analogamente com dentes 34, ranhuras intervalares 36 e ranhuras 38 altemantes, ranhuras 36 e 38 essas que têm flancos inclinados. Contudo, os dentes 34 estão dispostos em grupos de dois em dois, e cada grupo está separado do grupo vizinho por uma ranhura intervalar 36. Em cada grupo os dentes estão separados pela ranhura 38. A ranhura intervalar 36 é conformada de modo semelhante à que foi descrita anteriormente com referência às Figs. 1 e 2, isto é, com flancos planos, e está ligada aos mesmos segundo primeiros raios Ra que se reúnem cada um num segundo raio comum Rb. O cubo 1Γ também é conformado na segunda concretização com dentes 40 e ranhuras 42 alternadas adaptados ao disco de travão, os quais têm flancos inclinados e são dimensionados de modo que cada quarto dente 40 encaixa em cada ranhura 38. O dente do meio dos três dentes 40 que ficam entre cada quarto dente está sem contacto no meio de cada ranhura intervalar 36, ao passo que os outros dois estão cada em contacto com um flanco da ranhura intervalar. Cada ranhura intervalar 36 tem um fundo arredondado 44 e os dentes tanto do cubo como do disco têm umas superfícies de ponta 46 e 48 respectivamente conformadas radialmente em relação ao veio central 10, que estão ligadas, em semelhança com a concretização anterior, aos flancos inclinados na forma de flancos planos 50 nos dentes respectivos. Desta maneira é conseguida uma cooperação correspondente entre as superfícies de flanco 50 e 51 respectivamente do disco e do cubo, que contactam mutuamente, conforme anteriormente se descreveu para as superfícies de flanco 30.

Na concretização representada nas Figs. 3 e 4, as ranhuras intervalares 36 no disco de travão 12 estão conformadas com um comprimento de arco de raiz Sls2 e os dentes 34 com um comprimento de arco de ponta Bs2. Os dentes estão dispostos em grupos distribuídos uniformemente em tomo da circunferência aos pares e estão mutuamente separados em cada grupo pelo comprimento de arco de raiz S2s2 e a relação Bs2/Sls2 < 1 ao passo que a relação Bs2/S2s2 = 1.

Nesta última concretização é verdade que o número de dentes e ranhuras está duplicado mas somente cada segundo dente 40 no cubo está em contacto com as superfícies de flanco 50 no dente correspondente 34 no disco. Como a transferência de calor só tem lugar nas superfícies de flanco, a superfície total de contacto não é maior mas tem o mesmo tamanho que na primeira concretização. 6 85 888 ΕΡ Ο 844 934/ΡΤ

Os flancos dos dentes e das ranhuras também podem ser conformados como flancos curvos 30; 50, 51, por exemplo com uma forma evoluída, e as superfícies de topo curvas dos dentes podem ser planas embora isto não tenha sido descrito particularmente.

Como se pode ver nas figuras, o disco 12 em ambas as concretizações é completamente simétrico e está fixo de uma maneira conhecida sobre o cubo 11 através de ranhuras já conhecidas (não representadas), para serem usadas com anéis de bloqueio e uma anilha de mola.

Lisboa, Λ0. ."Y. SIS!

Por AB VOLVO tUf ANTÓNIO JOÃO IA CUNHA FERREIRA Àf. Of. Pr. Ind. St» das Flores, 74 - 4.·ieao lisboa - O AGENTE OFICIAL -

Claims

85 888 ΕΡ Ο 844 934/ΡΤ 1/2 REIVINDICACÕRS 1 - Disposição de cubo de roda (11) e disco de travão (12) para uma roda de veículo que compreende um cubo de roda (11) montado de modo a rodar em apoios em tomo de um veio central (10), que tem uma parte com um perfil exterior em corte transversal formado com ranhuras (16; 42) e dentes (14; 40) alternados com flancos inclinados, e um disco de travão (12), montado no cubo de roda (11) na referida parte, que tem uma abertura concêntrica que é conformada com dentes (20; 34) e ranhuras (18; 36) correspondentes que encaixam nas ranhuras (16; 42) e dentes (14; 40) do cubo, de modo que o disco de travão (12) fica bloqueado para não rodar sobre o cubo (11) e por existir um encaixe por deslize entre o disco (12) e o cubo (11) e no disco de travão (12) o comprimento de arco de ponta (Bsl; Ss2) para cada dente (20; 34) é menor que o comprimento de arco de raiz (Ssl; Sls2) para pelo menos cada segunda ranhura (18; 36) que é delimitada por dois flancos opostos (30; 50) nos dentes adjacentes, caracterizado por pelo um dos flancos em cada dente no lado de raiz do dente se reunir num primeiro raio Ra, e por cada primeiro raio, por sua vez, se reunir num segundo raio Rb que forma o fundo da ranhura (18; 36) e ser comum aos dois flancos opostos.
2 - Disposição de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o comprimento de arco de ponta (Bsl) para cada dente (20; 34) no disco de travão ser menor do que o comprimento (Ssl) do arco de raiz para cada ranhura (18; 36).
3 - Disposição de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado por o comprimento de arco de ponta de cada dente (14) no referido perfil em corte transversal no cubo ser maior que o comprimento de arco de raiz de cada ranhura (16) que é delimitada por dois flancos opostos (30) nos dentes adjacentes, e por os flancos no respectivo lado de raiz dos dentes no cubo se reunirem num fundo arredondado (22) na ranhura (16).
4 - Disposição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o comprimento de arco de raiz para cada ranhura (42), que se encontra delimitado por dois flancos opostos (51) nos dentes adjacentes do referido perfil em corte transversal no cubo, ser pelo menos tão graride como o comprimento de arco dc ponta dc cada dente (40).
5 - Dispositivo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por cada dente (14, 20; 34, 40) ter flancos planos (30; 50, 51) e uma superfície de ponta (26, 28; 46, 48) que está ligada a estes flancos planos c ser formada como um raio relativamente ao veio central (10). 85 888 ΕΡ Ο 844 934/ΡΤ 2/2
6 - Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por um ânodo (32; 32’), feito de um material de uma qualidade inferior à do material do disco de travão, ser aplicado ao fundo de pelo menos uma das ranhuras (18; 36) no disco de travão.
7 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por o material do ânodo ser zinco. Lisboa, «-IP. 2j§|H Por AB VOLVO - O AGENTE OFICIAL - ° ADJUNTO

ANTÓNIO WiO U CUNHA FERREfRA Àg. Of. Pr. Ind. Rua das Flores, 74 - 4.· ieao usboa