ES2236533T3 - Cubo de rueda. - Google Patents
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Abstract
Cubo de rueda para alojar un disco de freno, especialmente un cubo de rueda para vehículos industriales, con un cuerpo del cubo unido a una pestaña de la rueda, que presenta una sección de gollete (17), el cual está diseñado para alojar el disco de freno (1), de modo que la sección de gollete (17) está dotada de nervaduras en la zona axial contigua a la zona para la colocación del disco de freno que discurren fundamentalmente en la dirección axial por el perímetro externo de la sección de gollete (17), formándose canales (37, 39) entre las nervaduras (43), caracterizado porque el perímetro exterior de la sección de gollete (17), en su extremo opuesto a la pestaña de la rueda (11), presenta levas (21) que en uno de sus extremos axiales en cada caso, en la zona del perímetro exterior, presentan un reborde (23) para el afianzamiento axial del disco (1) de freno, de modo que en las levas (21) están conformadas en cada caso, en la zona de la sección de gollete (17), dos de las nervaduras (43) que se extienden por la zona entre las verdaderas levas (21) y la pestaña (11) de la rueda, colocándose el primero de los canales (37) entre las levas (21) del cubo (3) de la rueda y desviándose entonces en forma de ranuras axialmente por el perímetro exterior de la sección de gollete (17).
Description
Cubo de rueda.
La invención se refiere a un cubo de rueda para
alojar un disco de freno, especialmente un cubo de rueda para
vehículos industriales con un cuerpo del cubo unido a una pestaña de
la rueda, el cual presenta una sección de gollete diseñada para
alojar el disco de freno según el preámbulo de la reivindicación
1.
Este tipo cubos de rueda se colocan en ejes
accionados y no accionados de vehículos de carretera, especialmente
de vehículos industriales, con discos de freno. En el documento
US-A-5 281 004 se da a conocer un
cubo de rueda de tipo genérico. En el estado de la técnica se citan
también los documentos DE 196 28331A y DE 195 37808 A.
Un problema de este tipo de cubos de rueda es la
carga térmica del cojinete de la rueda y del lubricante a
consecuencia del desarrollo de calor en el cojinete de la rueda,
así como, en determinadas circunstancias, también a consecuencia de
la transmisión de calor del disco de freno al cuerpo del cubo.
Cuando el vehículo está muy cargado, como
consecuencia de la fricción que se origina en el cojinete, se
produce forzosamente un intenso desarrollo de calor en el cojinete
de la rueda. Este desarrollo de calor puede aumentar debido al
calentamiento del disco de freno al frenar. Como el disco de freno
está unido mecánicamente con el cubo de la rueda (formando una pieza
o con varias piezas) con el fin de transmitir el momento de
frenado, se transmite una parte del calor producido en el disco de
freno al cubo de la rueda. El desarrollo de calor en el cojinete de
la rueda, al igual que el desarrollo de calor en el disco de freno,
es proporcional, por ejemplo, al estado de carga del vehículo o a la
carga de la rueda correspondiente. Cuando el vehículo está muy
cargado, unido a una manera de conducción en la que se frena
intensamente, por ejemplo, en viajes a regiones montañosas, la carga
térmica del cubo de rueda puede ser relativamente alta.
Según la forma de realización del disco de freno
y la manera de unir el cubo se producen diferentes condiciones para
la carga térmica y la refrigeración del cubo de rueda.
En las representaciones de las figuras 8 a 11 se
muestran diferentes combinaciones de cubos de rueda y discos de
freno.
La figura 8 muestra una combinación de cubo de
rueda y disco de freno en la que el disco de freno está dotado de
un cuello y una pestaña con la finalidad de sujetarse al cubo de la
rueda, y está unido con el cubo de la rueda por medio de dicha
pestaña mediante pernos de la rueda, que también sirven para
sujetar la rueda del vehículo al cubo de la rueda. En esta forma de
construcción se da solamente una escasa transmisión de calor
gracias a una conducción térmica directa del disco de freno a la
zona del cojinete del cubo de la rueda porque la sujeción al cubo de
la rueda, y el contacto conductor de calor del disco de freno unido
con ello, se produce en el perímetro externo del mismo.
Menos óptimo es, por el contrario, el
recubrimiento del cuerpo del cubo por el gollete del disco de
freno, que, por un lado, tiene como consecuencia una emisión térmica
del gollete del disco de freno a la superficie del cuerpo del cubo
y, por otro lado, impide la evacuación al entorno del calor de
rozamiento que se origina en el cojinete de la rueda.
La figura 9 muestra una combinación de cubo de
rueda y disco de freno parecida en la que el disco de freno está
sujeto al cubo de la rueda con una pestaña roscada independiente.
Las relaciones de transmisión de calor y de evacuación del calor se
corresponden fundamentalmente con el dibujo 8.
La figura 10 muestra otra combinación de cubo de
rueda y disco de freno de dos partes, en la que el cubo de la rueda
está subdividido en una parte de cubo (sección de gollete), que
alberga el cojinete de la rueda, y en la pestaña de la rueda, que
lleva la rueda del vehículo, y el disco de freno, que está equipado
con un gollete y la pestaña anular desplazada hacia dentro, está
encajado entre la parte del cubo y la pestaña de la rueda mediante
el atornillado de estas dos partes. En esa forma de construcción se
da el problema, además de la evacuación limitada del calor por la
superficie de cubierta del cubo a consecuencia de que está rodeado
por el gollete del disco de freno, de que la parte del cubo está
separada de la pestaña de la rueda mediante el disco de freno que
está encajado en medio y, por tanto, no se aprovecha la capacidad
de evacuación térmica de la pestaña de la rueda para el cubo.
La figura 11 muestra una combinación de tipo
genérico del cubo de la rueda y el disco de freno en la que un
disco de freno ventilado interiormente y con dos anillos de fricción
se engrana, por medio de un perfil no circular formado en el
diámetro interno, por ejemplo, un dentado, en un contorno diseñado
fundamentalmente opuesto en el perímetro del cubo de la rueda. El
contacto conductor del calor del disco de freno al cubo de la rueda
se interrumpe preferiblemente mediante elementos intermedios
termoaislantes para reducir así la carga térmica del cubo de la
rueda. A este respecto, el disco de freno puede estar unido con el
cuerpo del cubo de forma separable o también inseparable, por
ejemplo, estar unido al cubo de la rueda en un procedimiento de
fundición. Dado que como consecuencia de los elementos intermedios
termoaislantes se produce solamente una reducida evacuación del
calor del disco de freno por medio del cubo de la rueda, este tipo
de discos de freno presenta temperaturas de funcionamiento algo más
elevadas que los discos de freno del cuello y la parte superior
descritos anteriormente. Falta, en cambio, el recubrimiento del
cuerpo del cubo por el gollete del disco de freno (no presente
aquí), con lo que es posible una evacuación mejorada del calor
procedente del cubo de la rueda.
Frente a esta construcción de evacuación del
calor ya en sí satisfactoria, el objetivo de la invención es
equipar el cubo de la rueda de tal manera que se mejore el
desprendimiento de calor al entorno, especialmente al frenar.
La invención alcanza este objetivo mediante el
objeto de la reivindicación 1.
Pueden desprenderse configuraciones ventajosas de
las reivindicaciones dependientes.
Según la invención, la sección de gollete está
dotada primero, en la zona axial contigua a la zona de colocación
del disco de freno, de una estructura superficial que aumenta el
desprendimiento de calor al entorno, preferiblemente en relación con
una superficie cilíndrica uniforme o que se reduce o ensancha.
Mediante esta medida sencilla y económica puede aumentarse de forma
efectiva el desprendimiento de calor del cubo de la rueda al aire
del entorno. Esta invención es especialmente adecuada para una
configuración en dos partes del cubo de la rueda y del disco de
freno, en la que el disco de freno se coloca sobre el cubo de la
rueda. La invención realiza en resumen un cubo de rueda para una
combinación de cubo de rueda y disco de freno con un disco de freno
plano y unido con dientes, en la que la superficie del cubo de
rueda que está libre se utiliza con el fin de mejorar la evacuación
de calor procedente del cubo de la rueda y del disco de freno. De
esta manera se evita de forma efectiva una sobrecarga térmica del
cubo de la
rueda.
rueda.
La sección de gollete está dotada de nervaduras
en la zona axial contigua a la zona para la colocación del disco de
freno. Estas "nervaduras de refrigeración" pueden realizarse
de forma sencilla con una técnica industrial en caso de tratarse de
un cubo de fundición y se ocupan de una buena evacuación del calor.
Preferiblemente, para mejorar adicionalmente la refrigeración del
cubo de la rueda están configurados canales entre las nervaduras,
los cuales discurren axialmente, formándose en éstos una corriente
de aire al girar el cubo de la rueda sobre el eje. Preferiblemente,
las nervaduras y los canales se extienden hasta una pestaña de la
rueda conformada en la sección de gollete.
Las nervaduras discurren en el perímetro exterior
de la sección de gollete, fundamentalmente en la dirección axial,
de manera que se optimiza el efecto de ventilación. También puede
concebirse el conectar las nervaduras axiales entre sí mediante
nervaduras adicionales que discurren en la dirección periférica
para aumentar de forma fácil la rigidez del cubo de la rueda y
simplificar así adicionalmente el uso de metales ligeros. Las
nervaduras que discurren en la dirección periférica pueden
presentar, dado el caso, nuevamente aberturas que las atraviesan
para mejorar la alimentación de aire.
Gracias a la ventilación forzada del cuerpo del
cubo con aire fresco de refrigeración desde el lado exterior de la
rueda del vehículo, se consigue una intensa evacuación del calor
procedente del cubo de la rueda, así como, adicionalmente, una
refrigeración del disco de freno. Con esto pueden compensarse no
sólo los efectos del paso de calor desde el disco de freno al cubo
de la rueda, sino también se evacua del cubo de la rueda de manera
eficiente el calor de rozamiento que se origina en el cojinete de
la rueda y, por consiguiente, el cojinete de la rueda se calienta de
forma menos intensa. Gracias a la refrigeración del cubo de la
rueda, puede concebirse incluso la utilización de materiales de
construcción ligeros como material del cubo de la rueda. Con la
invención es también posible especialmente emplear un material de
construcción ligero, tal como un metal ligero, para la fabricación
del cubo de la rueda, ya que el cubo de la rueda se calienta de
forma menos intensa. Gracias a la estructura de nervaduras
seleccionada se refuerza el cuerpo del cubo, lo que simplifica
adicionalmente la utilización de materiales de construcción
ligeros. También puede concebirse que el cubo de la rueda esté hecho
de hierro fundido o de acero.
Se prefiere especialmente que, tal como se conoce
a partir del documento US 5.281.004, al menos una parte de los
canales desemboque en aberturas de la pestaña de la rueda que la
atraviesan. Las aberturas para el paso del aire aumentan de manera
fácil el flujo de aire en el cubo de la rueda y "aspiran" aire
del entorno a través de los canales al girar el cubo de la
rueda.
A continuación, se describe detalladamente la
invención mediante ejemplos de realización con referencia al
dibujo. Muestran:
la figura 1, una vista lateral de un cubo de
rueda según la invención;
la figura 2, un corte a través del cubo de rueda
de la figura 1 acompañado de un corte a través de partes de la caja
de la rueda y una llanta y un disco de freno;
las figuras 3 y 4, diferentes vistas en
perspectiva del cubo de rueda de la figura 1;
la figura 5, una vista en perspectiva del cubo de
rueda del dibujo 1 acompañado del disco de freno que se coloca
sobre éste; y
la figura 6, una vista lateral de otro cubo de
rueda según la invención;
la figura 7, un corte a través del cubo de rueda
de la figura 6 y un corte a través del disco de freno
correspondiente.
las figuras 8 a 11, cubos de rueda y discos de
freno según el estado de la técnica.
El disco 1 de freno ventilado interiormente,
mostrado en el dibujo 1, presenta dos anillos 5, 7 de fricción que
están conectados entre sí por nervios 9.
El cubo 3 de la rueda con el cuerpo 16 del cubo
según las figuras 1 a 5 presenta, en cambio, una pestaña 11 de
rueda integrada con perforaciones 13 para los pernos (no mostrados
aquí) con los que puede atornillarse el cubo 3 de la rueda a la caja
15 de la rueda. A la pestaña 11 de la rueda se conecta una sección
17 de gollete cilíndrica hueca, que aquí se estrecha ligeramente,
que está unida formando una pieza con la pestaña 11 de la rueda,
estando colocada dicha sección de gollete con su con su perímetro
interior, en su extremo opuesto a la pestaña 11 de la rueda, en una
disposición 19 de cojinetes de la rueda que puede colocarse a su
vez en un eje, no mostrado aquí. El perímetro exterior de la
sección 17 de gollete está configurado en su extremo opuesto a la
pestaña 11 de la rueda de tal manera que puede colocarse en él el
disco 1 de freno. Para ello, la sección 17 de gollete presenta levas
21 en su perímetro exterior, que en cada caso presentan un reborde
23 en uno de sus extremos axiales en la zona del perímetro
exterior.
Además, el disco 1 de freno presenta en el
perímetro interior de los anillos de fricción dientes 25 con
extremos salientes de modo radial hacia dentro que se engranan entre
las levas 21 del cubo 3, de modo que la acción conjunta de las
levas 21 y los dientes 25 en la dirección periférica garantiza el
apoyo de las fuerzas de frenado entre el disco 1 de freno y el cubo
3 de la rueda. En una dirección axial, el reborde 23 sirve como
afianzamiento para el disco 1 de freno en las levas 21 del cubo 3 de
la rueda. En la dirección axial opuesta, el disco 1 de freno puede
afianzarse, por ejemplo, mediante un anillo 27 de sujeción que
puede colocarse en una ranura 28 circundante del cubo 3 de la rueda,
o, no obstante, mediante pernos y/o mediante elementos 30
intermedios (también para reducir la transmisión de calor entre el
disco y el cubo, véase la figura 5).
Para enfriar el disco 1 de freno sirve, además de
un diseño ventilado interiormente, una alimentación de aire en el
perímetro interior del disco de freno. Para ello, el disco de freno
presenta canales 29 de aire que se extienden, entre otras formas, de
modo radial hacia dentro, a través de los dientes 25, en el canal
31 de aire, entre los anillos 5, 7 de fricción. Las aberturas 33
axiales (figura 5) de los dientes 25, que desembocan en los canales
29 de aire, pueden optimizar adicionalmente la alimentación de
aire. Las levas 21 del cubo 3 de la rueda presentan además, para
mejorar la admisión de aire en el canal 31 de aire del disco 1 de
freno, escotaduras / canales 35 que permanecen abiertos de manera
axial hacia el lado de las levas 21 y que desembocan hacia fuera, o
en dirección radial hacia fuera, en el canal 31 de aire del disco 1
de freno, lo que mejora a su vez la alimentación de aire del entorno
a través de las levas 21 del cubo en el disco de freno ventilado
interiormente.
Para mejorar la refrigeración 3 del cubo de la
rueda, se ha optimizado su propia geometría en varios aspectos.
Así, para aumentar la superficie, y, por consiguiente, para reforzar
la disipación de energía en el aire del entorno, se aumentó la
superficie en el perímetro exterior del cubo 3 de la rueda y,
especialmente, en la zona de la sección 17 de gollete, y en especial
nuevamente en la zona axial de la sección de gollete contigua a las
levas 21 del cubo 3 de la rueda, especialmente en la zona de la
sección 17 de gollete entre las levas 21 del cubo 3 de la rueda y de
la pestaña 11 de la rueda.
Así, la sección de gollete presenta una serie de
canales 37, 39 que se extienden de manera axial, de modo que los
canales 37 se colocan entre las levas 21 del cubo 3 de la rueda y
discurren en forma de ranuras axialmente en el perímetro exterior de
la otra sección 17 de gollete. Desembocan en las aberturas 41 que
optimizan la alimentación de aire en la zona del cubo 3 de la rueda,
las cuales atraviesan la pestaña de la rueda.
En las levas 21 se conforman en cada caso dos
nervaduras 43 en la zona de la sección 17 de gollete que se
extienden por la zona entre las verdaderas levas 21 y el cubo 3 de
la rueda, formándose canales 39 entre las nervaduras 43. También
los canales 39 desembocan en aberturas 45 que atraviesan la pestaña
11 de la rueda. De forma complementaria o alternativa, también puede
concebirse (no se muestra aquí) el configurar, en lugar de los
canales abiertos, perforaciones en la sección 17 de gollete que se
extienden hacia fuera a través de la pestaña de la rueda.
Con esto se crea una combinación de cubo de rueda
y disco de freno con un disco 1 de freno plano y unido con dientes,
en la que la superficie del cubo de la rueda que está libre se
utiliza con el sentido de mejorar la evacuación de calor procedente
del cubo 3 de la rueda y del disco 1 de freno. De esta manera se
rebaja sin complicaciones la carga térmica del cubo 3 de la rueda y
se evita una sobrecarga térmica. Gracias al descenso de las
temperaturas del cubo de la rueda se hace posible, además, la
utilización de materiales de construcción ligeros como material para
el cubo de la rueda.
Las corrientes de aire refrigerantes se indican
en la figura 2 de forma meramente esquemática mediante flechas L.
Se crea especialmente una corriente de aire pasando a través de las
aberturas 41 y las aberturas 45 en las nervaduras 43 en dirección al
disco 1 de freno, lo que, por un lado, conduce a una refrigeración
del cubo 3 de la rueda y, aparte de esto, también a un enfriamiento
adicional de la superficie del disco de freno, al menos en el lado
del disco 1 de freno dirigido a la caja 15 de la rueda. Mediante
aberturas 47 adicionales en la caja de la rueda puede evacuarse
parte del aire calentado, otra vez procedente del espacio alrededor
del cubo 3 de la rueda.
Según las figuras 1 a 7, las nervaduras 43 o
nervios están dispuestos y configurados de tal manera que crean una
circulación de aire en el sentido de un ventilador radial cuando el
cubo 3 de la rueda gira. Además, la corriente de aire, mediante la
configuración de las aberturas de entrada del aire y de los canales
de aire formados entre las nervaduras o nervios, se conduce de tal
manera que el aire fresco procedente del entorno de la rueda del
vehículo entre desde el lado exterior de la pestaña 11 de la rueda,
a través de las aberturas 41, 45 de entrada de aire, en la zona
entre las nervaduras 43 o los nervios, de manera que el aire que
entra es transportado hacia fuera de manera radial mediante las
nervaduras 43 cuando gira el cubo 3 de la rueda, entonces el aire
que se evacua de manera radial barre las superficies del disco de
freno y finalmente se escapa hacia fuera a través de las aberturas
47 de la caja 15 de la rueda del vehículo y/o es transportado por
el diámetro exterior del disco de freno hacia el lado interior de la
rueda del vehículo.
En lugar de una alineación fundamentalmente axial
de los canales 37, 39, éstos pueden alinearse también, a título de
ejemplo, oblicuos o inclinados hacia el eje de la rueda (no
mostrado y no incluido en el texto de la reivindicación 1).
Las figuras 6 y 7 muestran una variante del cubo
de rueda en la que la pestaña de la rueda presenta solamente
aberturas 41 de entrada de aire en los canales 37 de aire detrás de
los dientes 25 del disco de freno, pero ninguna otra abertura 45 de
entrada de aire en los canales 39 detrás de las levas 21. Esta
realización puede ser útil donde deba conseguirse una capacidad de
carga de la pestaña 3 de la rueda especialmente alta.
Gracias a la configuración elegida del cuerpo del
cubo se suprimen los destalonados detrás de los dientes del cubo
que se originan en el caso de la construcción según la figura 4, de
manera que en la fabricación de la pieza fundida se renuncia a
núcleos exteriores o correderas laterales y el cuerpo del cubo
(fundamentalmente la sección 17 de gollete) puede fabricarse, por
consiguiente, de forma sencilla y económica.
El cuerpo del cubo puede fabricarse con
materiales de hierro fundido habituales para los cubos de ruedas,
tales como, por ejemplo, fundición de grafito esférico. A causa del
diseño de refuerzo, así como de las buenas condiciones de
refrigeración, se ofrece también la utilización de material de
construcción ligero.
Como material de construcción ligero puede
utilizarse preferiblemente una aleación de aluminio fundido
endurecida por calor (preferiblemente un GK AI Si 7 Mg wa o un GK AI
Si 10 Mg wa).
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
Disco de freno \+ 1\cr Cubo de rueda \+ 3\cr Anillos de fricción
\+ 5, 7\cr Nervios \+ 9\cr Pestaña de la rueda \+ 11\cr
Perforaciones \+ 13\cr Caja de la rueda \+ 15\cr Cuerpo del cubo
\+ 16\cr Sección de gollete \+ 17\cr Disposición de cojinetes de
la rueda \+ 19\cr Levas \+ 21\cr Reborde \+ 23\cr Dientes \+
25\cr Anillos de sujeción \+ 27\cr Ranura circundante \+ 28\cr
Canales de aire \+ 29\cr Elementos intermedios \+ 30\cr Canal de
aire \+ 31\cr Aberturas \+ 33\cr Escotaduras/canales \+ 35\cr
Canales \+ 37, 39\cr Aberturas \+ 41\cr Nervaduras \+ 43\cr
Aberturas \+ 45\cr Aberturas \+ 47\cr Flechas \+
L\cr}
Claims (8)
1. Cubo de rueda para alojar un disco de freno,
especialmente un cubo de rueda para vehículos industriales, con un
cuerpo del cubo unido a una pestaña de la rueda, que presenta una
sección de gollete (17), el cual está diseñado para alojar el disco
de freno (1), de modo que la sección de gollete (17) está dotada de
nervaduras en la zona axial contigua a la zona para la colocación
del disco de freno que discurren fundamentalmente en la dirección
axial por el perímetro externo de la sección de gollete (17),
formándose canales (37,39) entre las nervaduras (43),
caracterizado porque el perímetro exterior de la sección de
gollete (17), en su extremo opuesto a la pestaña de la rueda (11),
presenta levas (21) que en uno de sus extremos axiales en cada
caso, en la zona del perímetro exterior, presentan un reborde (23)
para el afianzamiento axial del disco (1) de freno, de modo que en
las levas (21) están conformadas en cada caso, en la zona de la
sección de gollete (17), dos de las nervaduras (43) que se extienden
por la zona entre las verdaderas levas (21) y la pestaña (11) de la
rueda, colocándose el primero de los canales (37) entre las levas
(21) del cubo (3) de la rueda y desviándose entonces en forma de
ranuras axialmente por el perímetro exterior de la sección de
gollete (17).
2. Cubo de rueda según la reivindicación 1,
caracterizado porque las nervaduras (43) discurren por el
perímetro exterior de la sección (17) de gollete inclinadas hacia el
eje de la rueda.
3. Cubo de rueda según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las
nervaduras (43) y los canales (37,39) se extienden hasta una pestaña
(11) de la rueda unida a la sección (17) de gollete.
4. Cubo de rueda según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los
canales (37, 39) entre las nervaduras (43) desembocan al menos
parcialmente en aberturas (45) que atraviesan la pestaña (11) de la
rueda.
5. Cubo de rueda según la reivindicación 4,
caracterizado porque todos los canales (37, 39) desembocan
en las aberturas (41, 45).
6. Cubo de rueda según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el cubo
(3) de la rueda está hecho de un metal ligero.
7. Cubo de rueda según una de las
reivindicaciones anteriores 1-5,
caracterizado porque el cubo (3) de rueda está hecho de
hierro fundido o de acero.
8. Cubo de rueda según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la sección
(17) de gollete está configurada para colocarse en una disposición
(19) del cojinete de la rueda diseñada para alojar un eje.
Applications Claiming Priority (4)
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|---|---|---|---|
| DE10121124 | 2001-04-30 | ||
| DE10121124 | 2001-04-30 | ||
| DE10133985 | 2001-07-17 | ||
| DE10133985A DE10133985A1 (de) | 2001-04-30 | 2001-07-17 | Radnabe |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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