BRPI1106592A2

BRPI1106592A2 - junta pivotante para um veÍculo articulado

Info

Publication number: BRPI1106592A2
Application number: BRPI1106592-3A
Authority: BR
Inventors: Lothar Scharf; Robert Koch
Original assignee: Huebner Gmbh
Priority date: 2010-09-24
Filing date: 2011-09-23
Publication date: 2013-05-21
Also published as: CN102416832B; EP2433823A1; DE102010046495B3; KR20120031442A; US20120074669A1; RU2011138831A; JP5413993B2; KR101338806B1; CN102416832A; RU2492065C2; JP2012066812A

Abstract

JUNTA PIVOTANTE PARA UM VEÍCULO ARTICULADO. A presente invenção refere-se a uma junta pivotante para um veículo articulado compreendendo dois segmentos de junta (1, 2) conectados por pelo menos um corpo de junta (10), em que o corpo de junta (10) compreende pelo menos uma sela (15) tendo pelo menos uma superfície arqueada côncova (15a, 15b), que é recebida por um primeiro segmento de junta, em que o corpo de junta compreende, além disso, pelo menos uma calota (11, 12) localizada no outro segundo segmento de junta (2), em que a calota (11, 12) se volta para a superfície arqueada côncova (15a, 15b) da sela (15) com sua superfície arqueada convexa (11a, 12a), em que a calota (11, 12) e a sela (15) são conectadas por um pino (30) uma à outra, em que um revestimento de mancal (20) com pelo menos uma camada (22, 23) feita do elastômero está disposto entre a sela (15) e a calota (11, 12).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "JUNTA Pl- VOTANTE PARA UM VEÍCULO ARTICULADO".

A presente invenção refere-se a uma junta pivotante para um ve- ículo articulado, compreendendo dois segmentos de junta conectados por pelo menos um corpo de junta de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1.

Um veículo articulado de numerosas seções que podem ser a- copladas juntas é suficientemente conhecido a partir da técnica anterior. As seções de um veículo articulado deste tipo são acopladas por meio de uma junta pivotante. Um fole, em que uma ponte é fornecida para pessoas mo- vendo-se de uma seção de veículo para outra, tipicamente estende-se sobre a junta pivotante.

A definição da junta pivotante neste caso compreende a monta- gem inteira entre as duas seções de veículo. Como é conhecido, veículos articulados são submetidos a todos os tipos de movimento. Assim, a junta pivotante deve ser capaz de acomodar movimentos de rolamento, de incli- nação e articulado. Movimentos de rolamento são entendidos significar mo- vimentos pelos quais as duas seções do veículo rodam em relação uma a outra ao longo do eixo longitudinal. Movimentos articulados são aqueles que ocorrem quando o veículo articulado faz uma curva com as duas seções de veículo, enquanto os movimentos de inclinação em contraste ocorrem quan- do o veículo articulado roda sobre uma depressão ou uma crista.

Uma conexão de junta pivotante conhecida, que permite todos os tipos de movimento especificados acima bem como tipos de movimento sobrepostos, compreende uma assim chamada junta de mancai oscilante com dois anéis pivotantes montados um dentro do outro, em que um dos anéis, usualmente o anel interno, é designado para o carrinho dianteiro, en- quanto o segundo anel, usualmente o anel externo, é designado para o car- rinho traseiro. Para isto, o anel externo assenta no topo do anel interno, pelo qual os dois anéis podem rodar um contra o outro em torno de um eixo verti- cal a fim de acomodar os movimentos articulados quando o veículo roda, por exemplo, através de uma curva. Movimentos de inclinação são permitidos pelo fato de que uma das duas seções de veículo é conectada a uma junta articulada amortecida com borracha alinhada a um ângulo reto com o eixo longitudinal do veículo. Este é usualmente o carrinho dianteiro, que é conectado à junta de mancai oscilante no dito anel pivotante por mancais de metal-borracha deste tipo.

Na medida em que dois mancais de metal-borracha são forneci- dos em ambos os lados do eixo longitudinal central, é vantajoso que cada um tenha um pino de eixo, que se encontra a um ângulo reto com o eixo longitudinal do veículo. O pino de eixo é encerrado em uma luva de borra- cha, que por sua vez é encerrada em um invólucro de luva, em que o pino de eixo estabelece a conexão com o anel pivotante, e a luva estabelece a conexão com a seção do veículo. Movimentos de rolamento que ocorrem são acomodados, por um lado, pelo chassi do veículo, e, por outro lado, pe- los mancais de metal-borracha. Além do mais, uma junta articulada é conhecida de EP 1916181,

em que os dois segmentos de junta são conectados uma ao outro por meio de um mancai de deformação. Um segmento de junta é fixado em um corpo de carrinho desse modo, enquanto o outro segmento de junta é fixado no corpo de carrinho oposto. O outro segmento de junta compreende um assim chamado corpo de junta de rolamento para acomodar os movimentos de inclinação e rolamento, que está contido em uma luva de alojamento. Para isto, o corpo de junta de rolamento tem um corpo de junta desenhado ao longo das linhas de uma esfera, que é recebida em dois amortecedores elas- toméricos através da luva de alojamento. O corpo de junta de rolamento tem eixos curtos em cada extremidade, por meio dos quais o corpo de junta de rolamento, e desse modo também o mancai inteiro, é fixado no corpo do car- rinho. Este mancai combinado de inclinação e rolamento é, como o nome já indica, capaz, devido ao mancai elástico do corpo de junta de rolamento na luva de alojamento, de acomodar ambos os movimentos de rolamento bem como os movimentos do tipo de inclinação. Um desenho similar é conhecido em EP 1916180. As duas últimas juntas podem ser produzidas em preços relativamente econômicos, e podem ser implementadas, em particular, em veículos nos quais grandes ângulos de articulação são permitidos, como, por exemplo, é o caso de ônibus. Em contraste, ângulos de articulação menores são exigidos para veículos de trilho.

Uma junta pivotante que pertence a esta família de juntas é des- crita em DE 20 2006 004 643 U1. Neste caso, são conhecidos dois segmen- tos de junta de uma junta pivotante para um veículo articulado, que são co- nectados um com o outro por meio de um corpo de junta. O corpo de junta compreende uma calota localizada em um pino, em que o pino está conec- tado a um segmento de junta. O outro segmento de junta tem uma sela com uma superfície côncava correspondendo com a calota, em que a sela con- tém a calota.

O objetivo da invenção consiste, desse modo, em produzir uma junta pivotante capaz de acomodar todos os movimentos de condução que ocorrem, tais como, por exemplo, movimentos de rolamento, de inclinação e articulados bem como movimentos de sobreposição dos tipos especificados acima, e que, além disso, pode ser produzida a preços extremamente eco- nômicos. Em particular, o desenho deve ser estruturalmente simples, e con- sistir em somente uns poucos componentes.

Para atingir o objetivo de acordo com a invenção, uma junta pi- votante para um veículo articulado do tipo descrito acima é proposta, com um revestimento de mancai tendo pelo menos uma camada de um elastô- mero localizado entre a sela e a calota. A partir disto está claro que a junta pivotante não tem componentes rotacionais no sentido básico, como é o ca- so na técnica anterior, e além do mais, os movimentos articulados entre as duas seções de veículo de um veículo articulado são permitidos somente por meio dos componentes de elastômero. O objeto da invenção é, desse modo, um mancai esférico, em que uma junta intermediária elástica está disposta entre a calota, como uma parte do mancai esférico, e a sela, como outra par- te do mancai esférico, pela qual a junta intermediária elástica é presa entre a calota por um lado, e a sela, por outro lado. Não somente os movimentos do tipo articulado, mas também os movimentos de rolamento e de inclinação, tais como podem ocorrer entre dois veículos conectados de modo pivotante, são acomodados pela dita camada de elastômero, como já foi descrito aci- ma. O corpo de junta de acordo com a invenção é extremamente econômico em termos de custo de produção, e além do mais, robusto, tal que é ade- quado em particular para implementação com ônibus articulados, bem como com veículos de trilho.

Características vantajosas e modalidades da invenção devem ser derivadas das reivindicações precedentes.

Como tal, é pretendido, de acordo com uma modalidade vanta- josa, que o corpo de junta tenha uma calota em cada lado, pelo qual a sela está disposta entre as calotas, tendo uma superfície arqueada côncava em cada lado, em que pelo menos uma camada de elastômero é fornecida em cada caso entre a calota e a sela do revestimento de mancai, pelo qual as duas calotas são conectadas pelos pinos. O resultado é, por um lado, um mancai absolutamente simétrico, em que um ângulo de articulação relativa- mente grande está disponível como um resultado dos dois revestimentos de mancai em ambos os lados da sela entre as duas calotas, o que permite os movimentos de rolamento e inclinação a um grau significante também.

Especificamente, é, além disso, estabelecido que o raio da su- perfície arqueada côncava da sela é diferente do raio da superfície arqueada convexa da calota. Em particular, é pretendido neste contexto que o raio da calota é menor que o raio da sela. Como resultado, existe a possibilidade do revestimento de mancai, tendo pelo menos uma camada de elastômero loca- lizada entre a calota e a sela, ser desenhada tal que é notavelmente mais espessa na direção da borda externa. Isto é vantajoso pelo fato de que per- mite que uma tensão constante seja mantida na camada sobre a superfície inteira. Porque a tensão é naturalmente maior nas bordas externas quando submetidas a cargas que nas bordas internas, um volume aumentado na camada de elastômero nas bordas externas diminui a tensão lá, tal que a tensão é substancialmente a mesma em todos os pontos na camada de e- lastômero.

De acordo com uma característica particularmente vantajosa da invenção, é estabelecido que o corpo de elastômero compreende, pelo me- nos, duas camadas de elastômero, em que uma placa arqueada está locali- zada entre as camadas, pela qual o raio da placa arqueada é maior que o raio da calota mas menor que o raio da sela. A partir disto, pode ser direta- mente deduzido que uma camada de elastômero é fornecida acima e abaixo da placa, pela qual a camada de elastômero inferior é mais espessa que a camada de elastômero superior. Em particular, a camada de elastômero in- ferior é mais espessa que a camada superior nas bordas. É vantajoso que a camada abaixo da placa seja mais espessa que a camada acima da placa. Esta distribuição assimétrica das duas camadas de elastômero é também devido à exigência que as tensões nas duas camadas de elastômero devem ser a mesma sobre o curso da camada de elastômero inteira. Igualmente, através do descarte de duas ou, como o caso pode ser, mesmo mais cama- das de elastômero, e correspondentemente mais placas, não somente é um aumento no ângulo articulado permitido, mas movimentos de rolamento e de inclinação podem também ser acomodados. As camadas de elastômero, desse modo, são permanentemente fixadas nas placas por meio de vulcani- zação, por exemplo.

A fim de fornecer maiores ângulos de articulação sem danificar o revestimento de mancai tendo, pelo menos, uma camada de elastômero, de acordo com uma característica particularmente vantajosa, não existe cone- xão permanente, tal como por vulcanização, por exemplo, entre a calota e a camada de elastômero, mas em vez disto deve ser permitido um desliza- mento dos componentes, um contra o outro. Dependendo da tensão aplica- da no revestimento de mancai através da conexão entre a calota e a sela, pode ser determinado um torque de ruptura que permite que a calota ou a sela e o revestimento de mancai se movam um em relação ao outro em uma maneira deslizante. Desta maneira, é impedido o dano nas camadas de e- lastômero do revestimento de mancai quando submetido a grandes ângulos de articulação. Especificamente, pode ser vantajoso que uma superfície des- Iizante seja fornecida entre o revestimento de mancai em um lado, e a calota e/ou sela no outro lado, por exemplo, feitas de Teflon, a fim de afetar o tor- que de ruptura quando a junta pivotante é submetida a cargas enquanto diri- ge através de uma curva.

É basicamente o caso que um movimento relativo deslizante en- tre a calota e o revestimento de mancai e/ou entre a sela e o revestimento de mancai deve somente ser incorporado no caso em que a carga de pelo menos uma camada de elastômero deve ser tão larga que existe razão de temer uma rasgadura e desse modo dano ao revestimento de mancai. Basi- camente, é o caso em que o revestimento de mancai pode ser permanente- mente fixado na calota e/ou sela por meio de, por exemplo, vulcanização, se o ângulo de articulação sempre permanecer dentro da faixa que pode ser sustentado pelo revestimento de mancai.

Já foi apontado em algum lugar que um problema no uso de ca- madas de elastômero para a produção de revestimentos de mancai para uma junta, é que as tensões nas camadas de elastômero individuais devem ser mantidas substancialmente constantes. Isto significa que as tensões nas camadas de elastômero respectivas devem ser substancialmente as mes- mas em todos os pontos. É por esta razão que, de acordo com outra carac- terística da invenção, pelo menos uma camada de elastômero é arqueada em uma maneira côncava nas bordas. A camada de elastômero ou camadas devem ser submetidas a cargas enquanto um veículo articulado deste tipo está sendo conduzido, então existe sempre a possibilidade de que, depen- dendo do tipo de carga respectiva, a camada de elastômero respectivo será submetida a uma carga em um lado, e aliviado da dita carga do outro lado, isto é, será carregada assimetricamente. Com uma carga, a camada de elas- tômero carregada tem a tendência de abaular para fora. Por meio de um ar- queamento côncavo da camada de elastômero quando não em movimento, é possível assegurar que mesmo quando submetida a cargas, a camada de elastômero não formará um abaulamento convexo para fora; abaulamento convexo de superfícies exteriores de uma camada de elastômero pode levar ao dano de rompimento, quando as tensões aumentam nas áreas de abau- lamento convexas. Pelas mesmas razões, o mesmo se aplica ao desenho de um arqueamento côncavo em pelo menos uma camada de elastômero na superfície de pino. Uma característica relevante adicional é que a distância entre as calotas pode ser ajustada por meio de uma luva espaçadora. Por este meio é estabelecido que a montagem seja simplificada na medida em que o re- vestimento de mancai pode somente ser pré-carregado até um certo grau.

Além do mais, é estabelecido que o revestimento de mancai te-

nha uma distância radial do pino ou da luva de espaçamento. Isto é para assegurar que quando carregado axialmente, como é o caso na frenagem e partida, o revestimento de mancai não se estende contra a luva ou o pino. Neste caso, é também estabelecido que a sela tenha uma distância radial do pino ou luva de espaçamento a fim de, como já explicado, impedir a sela de contatar a luva de espaçamento ou o pino durante a frenagem ou partida. Como resultado, está claro que a sela deve, por definição, ser suportada livremente dentro do corpo da junta. A distância neste caso é medida tal que quando uma parte do corpo de junta entra em contato com o pino ou luva, a tensão nas camadas de elastômero é tal que não se rompem.

Além do mais, é estabelecido que, de acordo com uma caracte- rística da invenção, o pino é desenhado como uma cavilha roscada, pelo qual a calota tem uma rosca para a cavilha roscada.

Baseado nos desenhos, a invenção será explicada em maiores detalhes abaixo.

A figura 1 mostra uma vista lateral da junta de acordo com a in- venção;

a figura 2 mostra uma vista de topo;

a figura 3 mostra um corte ao longo da linha Ill-Ill na figura 2. De acordo com a figura 1, o primeiro segmento de junta é indi-

cado com o numerai 1, e o segundo segmento de junta é indicado pelo nu- merai 2. O primeiro segmento de junta está localizado entre as pernas 3 e 4 do segundo segmento de junta 2. A conexão do primeiro segmento de junta com o segundo segmento de junta é feita por meio do corpo de junta indica- do pelo numerai 10. O corpo de junta 10 formado pela conexão entre os dois segmentos de junta 1 e 2 deve ser descrito abaixo baseado na figura 3.

O corpo de junta 10 compreende duas calotas 11 e 12. A sela, indicada pelo numerai 15, está localizada entre as duas calotas 11 e 12. A sela 15 tem duas superfícies côncavas arqueadas 15a e 15b, que se voltam para as superfícies arqueadas convexas 11a e 12a das calotas respectivas 11, 12. O revestimento de mancai, indicado pelo numerai 20, está localizado entre a superfície arqueada convexa 11a da calota 11, ou a superfície ar- queada convexa 12a da calota 12, respectivamente, e a sela 15. O revesti- mento de mancai 20 caracteriza uma placa arqueada 21, em que existe uma camada de elastômero 22, 23 localizada na superfície superior e inferior, respectivamente, da placa 21. As duas camadas de elastômero são conec- tadas na placa 21 por meio de vulcanização. A camada de elastômero 22 é mais espessa que a camada de elastômero 23.

A razão para isto pode ser encontrada no fato de que a camada de elastômero inferior é submetida a cargas mais pesadas, devido à estrutu- ra da junta, que a camada superior. As dimensões diferentes das camadas de elastômero são fornecidas a fim de manter as tensões dentro de um nível sustentável para o elastômero. A camada de elastômero 22, bem como a camada de elastômero 23, têm um arqueamento côncavo nas bordas (setas 22a, 23a, ou 22b, 23b) que assegura que quando o revestimento de mancai é comprimido, as camadas de elastômero não mostram um abaulamento convexo, por que um abaulamento convexo das camadas quando submetida a cargas é mais provável resultar em rasgadura com um arqueamento côn- cavo. Isto se aplica a ambas as regiões externa e interna das camadas.

As duas calotas 11,12 são mantidas juntas por uma cavilha ros- cada 30. Uma calota, especificamente a calota 12, é encaixada com uma rosca 31 para receber a cavilha roscada. Uma luva de espaçamento 35 co- necta as duas calotas. A luva de espaçamento 35 assegura que as calotas não são comprimidas além de um certo ponto para a montagem do revesti- mento de mancai 20 com as camadas de elastômero 22, 23. Uma superfície deslizante 25 feita, por exemplo, de Teflon, pode ser fornecida entre o reves- timento de mancai 20 e a calota e/ou sela 15. A superfície deslizante permite que os corpos deslizem um contra o outro quando o torque gerado entre a calota e a sela pelo ângulo de articulação entre seções de veículo é maior que o torque de ruptura entre a calota/sela e a(s) camada(s) de elastômero do revestimento de mancai, a fim de impedir dano ao revestimento de man- cai 20, especificamente para a(s) camada(s) de elastômero neste caso. Isto significa que a superfície deslizante assegura que, quando submetida a car- gas extremas, o revestimento de mancai não será danificado. Ao mesmo tempo, a luva de espaçamento também serve como uma parada para a pla- ca 21, a sela 15 e as duas camadas de elastômero 22, 23 em ambos os la- dos da placa 21. A placa 21 tem um friso virado para fora 21a, que serve para receber a ferramenta de vulcanização. As calotas 11, 12 assentam contra a luva de espaçamento 35.

Isto está em contraste com o revestimento interno 20 e a sela 15. A sela 15 está a uma distância χ da luva, da mesma maneira que a placa 21 é radial- mente separada da luva espaçadora 35. As camadas de elastômero 22, 23 são também separadas da luva espaçadora. Durante a frenagem ou partida para conduzir o veículo, o revestimento de mancai 20, assentando na sela 15, que por sua vez é conectada no primeiro segmento de junta, deve com- pensar a tensão exercida na direção da seta 40. Os espaços previamente descritos são fornecidos a fim de impedir os componentes do revestimento de mancai 20 e da sela 15 de entrar em contato com a luva espaçadora 35. As dimensões do espaçamento χ foram selecionadas para serem bastante grandes que quando as camadas de elastômero assentem contra a luva, a tensão não seja tão grande que possa ocorrer rasgos.

LISTAGEM DE SÍMBOLOS DE REFERÊNCIA

I - primeiro segmento de junta 2 - segundo segmento de junta

3 - perna do primeiro segmento de junta

4 - perna do segundo segmento de junta 10-corpo de junta

II - calota

11 a - arqueamento da calota 12-calota

12a - arqueamento da calota - sela

15a - arqueamento côncavo 15b - arqueamento convexo - revestimento de mancai 21 - placa

22 - camada de elastômero

22a - arqueamento externo da camada de elastômero 22b - arqueamento interno da camada de elastômero

23 - camada de elastômero

23a. arqueamento externo da camada de elastômero 23b - arqueamento interno da camada de elastômero - superfície deslizante

- cavilha roscada

31 - rosca para a cavilha roscada 35 - luva de espaçamento

40 - seta dupla

Claims

1. Junta pivotante para um veículo articulado compreendendo dois segmentos de junta (1, 2) conectados por pelo menos um corpo de jun- ta (10), em que o corpo de junta (10) compreende pelo menos uma sela (15) tendo pelo menos uma superfície arqueada côncava (15a, 15b), que é rece- bida por um primeiro segmento de junta, em que o corpo de junta compre- ende, além disso, pelo menos uma calota (11, 12) localizada no outro se- gundo segmento de junta (2), em que a calota (11, 12) se volta para a super- fície arqueada côncava (15a, 15b) da sela (15) com sua superfície arqueada convexa (11a, 12a), em que a calota (11, 12) e a sela (15) são conectadas por um pino (30), caracterizada pelo fato de que um revestimento de mancai (20) com pelo menos uma camada (22, 23) do elastômero está disposto ente a sela (15) e a calota (11,12).

2. Junta pivotante para um veículo articulado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o corpo de junta (10) tem uma calota (11, 12) em cada lado, em que a sela (15) está disposta entre as calotas (11, 12) em cada lado, em que a sela (15) está disposta entre as ca- lotas (11, 12), tendo uma superfície arqueada côncava (15a, 15b) em cada lado, em que o revestimento de mancai (20) com a pelo menos uma camada (22, 23) feita de elastômero está localizada entre a calota e a sela (15) res- pectivamente, em que as duas calotas (11, 12) são conectadas pelo pino (30).

3. Junta pivotante para um veículo articulado, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o raio da superfície ar- queada côncava (15a, 15b) da sela (15) é diferente do raio da superfície ar- queada convexa (11a, 12a) da calota (11, 12).

4. Junta pivotante para um veículo articulado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o raio da superfície arqueada convexa (11a, 12a) da calota (11, 12) é menor que o raio da superfície ar- queada côncava da sela (15).

5. Junta pivotante para um veículo articulado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o revestimento de mancai (20) compreende pelo menos duas camadas de elastômero (22, 23), em que uma placa arqueada (21) está localizada entre as camadas (22, 23), em que o raio do arqueamento da placa (21) é maior que aquele da calota (11, 12), mas menor que a superfície arqueada côncava (15a, 15b) da sela (15).

6. Junta pivotante para um veículo articulado, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que as camadas de elastômero (22, 23) são fixadas permanentemente na placa (21).

7. Junta pivotante para um veículo articulado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que pelo menos uma camada de elastômero (22, 23) é permanentemente fixada na calota (11, 12).

8. Junta pivotante para um veículo articulado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a calota (11, 12) e/ou a sela (15) podem deslizar contra o revestimento de mancai (20).

9. Junta pivotante para um veículo articulado, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que uma superfície deslizante (25) está disposta entre o revestimento de mancai (20) e a calota (11, 12) e/ou sela.

10. Junta pivotante para um veículo articulado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a pelo menos uma camada de elastômero (22, 23) tem um arqueamento convexo (22a, 23a, 22b, 23b) nas bordas.

11. Junta pivotante para um veículo articulado, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que a distância entre as calotas (11, 12) pode ser definida por uma luva de espaçamento (35).

12. Junta pivotante para um veículo articulado, de acordo com a reivindicação 1 ou 11, caracterizada pelo fato de que o revestimento de mancai (20) exibe uma distância radial para o pino (30) ou a luva de espa- çamento (35).

13. Junta pivotante para um veículo articulado, de acordo com a reivindicação 1 ou 11, caracterizada pelo fato de que a sela (15) exibe uma distância radial para o pino (30) ou a luva de espaçamento (35).

14. Junta pivotante para um veículo articulado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o pino (30) é desenhado co- mo uma cavilha roscada, em que uma calota (12) tem uma rosca (31) para receber a cavilha roscada.

15. Junta pivotante para um veículo articulado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o primeiro segmento de junta é mantido entre as pernas do outro segundo segmento de junta em formato de U pelo corpo de junta (10).