ES2309418T3 - Cubo de rueda. - Google Patents
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Abstract
Cubo de rueda para un eje de un vehículo motorizado o vehículo de transporte pesado, particularmente para ejes de vehículos de construcción y vehículos todoterreno o dúmperes, con un freno de discos múltiples (12) que consiste en varios discos exteriores (16) de forma discoidal y discos interiores (14) de forma discoidal correspondientes así como en un cubo exterior (18) y una caja de freno (20), que conforman una carcasa hermética con un espacio (22) para el freno de discos múltiples (12), estando la carcasa hermética conformada en su interior de tal manera que se produce una circulación en el espacio (22) de un líquido refrigerante presente en ella y que los discos interiores (14) conforman la parte fija y los discos exteriores (16) la parte giratoria del freno de discos múltiples (12), estando los discos interiores (14) conectados de forma no girable y de manera axialmente desplazable a través de un elemento de apoyo (30) a un cubo interior fijo (32) y estando los discos exteriores (16) conectados de forma no girable y de manera axialmente desplazable al cubo exterior (18) giratorio y situado en posición radialmente exterior, presentando los discos exteriores (16) escotaduras (68) situadas en posición radialmente exterior, las cuales encajan en varios pernos (34) fijados axialmente entre el cubo exterior (18) y la caja de freno (20), caracterizado porque un espacio libre está configurado entre los discos exteriores (16) y la superficie interior del cubo exterior (18) para la circulación del líquido refrigerante y entre una superficie interior de la caja de freno (20) y un disco interior (14) situado en posición opuesta a la caja de freno (20) hay configurado un espacio de distribución (36) para el líquido refrigerante, estando el espacio de distribución (36) conectado, de tal modo que pueda conducir líquidos, al espacio libre dispuesto entre los discos exteriores (16) y la superficie interior del cubo exterior (18), para la circulación del líquido refrigerante entre los discos, el espacio de distribución y el espacio libre, y presentando el cubo exterior (18) un collarín (24) al menos parcialmente circunferencial y sobresaliente hacia el exterior desde el cubo exterior (18), estando configuradas en la zona del collarín (24) varias aperturas (26) para la recepción de un perno de rueda (28) respectivamente para la conexión del cubo exterior (18) a una llanta de una rueda y estando las aperturas (26) dispuestas fuera del espacio (22) para el freno de discos múltiples (12).
Description
Cubo de rueda.
La presente invención se refiere a un cubo de
rueda para un eje de un vehículo motorizado o vehículo de transporte
pesado, particularmente para ejes de vehículos de construcción y
vehículos todoterreno o dúmperes de acuerdo con las características
del preámbulo de la reivindicación 1.
Cubos de rueda de este tipo son ya conocidos. En
particular, se conoce del documento DE 196 24 288 C1 un eje para una
excavadora de ruedas con un freno de discos múltiples en el cubo de
rueda, que presenta las características arriba mencionadas. Sin
embargo, el cubo de rueda descrito en dicho documento presenta el
inconveniente de que el freno de discos múltiples utilizado no está
diseñado para velocidades elevadas. Ello no origina ningún problema
en el caso de las excavadoras de rueda, puesto que éstas se mueven
solamente a velocidades muy bajas. A velocidades más altas, sin
embargo, se requiere un momento de frenado más alto. En los frenos
de discos múltiples, ello se puede alcanzar solamente mediante un
mayor número de discos. Sin embargo, cuanto mayor sea el número de
discos, mayor serán las temperaturas originadas, particularmente en
marcha en ralentí o en estado de no frenado, dentro del freno de
discos múltiples o, en su caso, del líquido refrigerante que rodea
el freno de discos múltiples. Hasta ahora, este problema se ha
solucionado sólo de forma insuficiente. Del documento DE 200 18 338
U, según el preámbulo, se conoce además un dispositivo de frenado
para vehículos motorizados o vehículos de transporte pesado con un
freno de discos múltiples que presenta las características
inicialmente indicadas. En este dispositivo, los discos interiores
constituyen la parte fija y los discos exteriores la parte giratoria
del freno de discos múltiples, estando los discos interiores y un
primer disco actuador conectados de forma no girable y de manera
axialmente desplazable a través de un elemento de apoyo a un cubo
interior fijo y estando los discos exteriores conectados de forma no
girable y de manera axialmente desplazable al cubo exterior
giratorio y situado en posición radialmente exterior, estando un
segundo disco actuador, que está en relación de actuación con el
primer disco actuador, configurado como pistón de freno para el
freno de discos múltiples. Finalmente, se conoce del documento DE
100 58 042 A1 un accionamiento de rueda para una máquina de obras y
servicios con un freno de discos múltiples integrado y accionable
mediante un pistón hidráulico, estando el freno provisto de una
unidad automática de reajuste del pistón. El freno de discos
múltiples se encuentra dentro de un cubo de rueda con un engranaje
planetario integrado de un eje de vehículo. Unos discos exteriores
constituyen la parte giratoria del freno de discos múltiples y están
conectados a través del cubo a una rueda de la máquina de obras y
servicios. Unos discos interiores constituyen la parte fija del
freno de discos múltiples y están conectados fijamente a través de
la carcasa de articulación o, en su caso, a través del portacubo a
un cuerpo de eje de la máquina de obras y servicios. El cubo está
apoyado a través de rodamientos de rodillos cónicos contra el
portacubo en aquél lado del freno de discos múltiples que apunta en
dirección opuesta al engranaje planetario, estando dispuestos
respectivamente dos rodamientos de rodillos cónicos distanciados en
dirección axial. El cubo presenta además, en aquél de sus extremos
que apunta en dirección opuesta al engranaje planetario, un collarín
parcialmente circunferencial y sobresaliente hacia el exterior,
estando previstas en la zona del collarín aperturas para la
recepción de pernos.
Por consiguiente, el objetivo de la presente
invención es proporcionar un cubo de rueda con un freno de discos
múltiples del tipo inicialmente indicado, en el que el freno de
discos múltiples solamente produzca muy poca temperatura,
particularmente en marcha en ralentí o, en su caso, en estado de no
frenado.
Este objetivo es alcanzado mediante un cubo de
rueda con las características de la reivindicación independiente 1.
Algunas configuraciones ventajosas están descritas en las
respectivas reivindicaciones dependientes.
En un cubo de rueda de acuerdo con la invención
para un eje de un vehículo motorizado o vehículo de transporte
pesado, particularmente para ejes de vehículos de construcción y
vehículos todoterreno o dúmperes, el freno de discos múltiples
utilizado consiste en varios discos exteriores de forma discoidal y
discos interiores de forma discoidal correspondientes así como en un
cubo exterior y una caja de freno, que juntos conforman una carcasa
hermética con un espacio para el freno de discos múltiples, estando
la carcasa hermética conformada en su interior de tal manera que se
produce una circulación en el espacio de un líquido refrigerante
presente en ella. En ello, los discos interiores constituyen la
parte fija y los discos exteriores la parte giratoria del freno de
discos múltiples, estando los discos interiores conectados de forma
no girable y de manera axialmente desplazable a través de un
elemento de apoyo a un cubo interior fijo y estando los discos
exteriores conectados de forma no girable y de manera axialmente
desplazable al cubo exterior giratorio y situado en posición
radialmente exterior. Los discos exteriores presentan escotaduras
situadas en posición radialmente exterior, las cuales encajan en
varios pernos fijados axialmente entre el cubo exterior y la caja de
freno. Además de ello, está configurado un espacio libre entre los
discos exteriores y la superficie interior del cubo exterior para la
circulación del líquido refrigerante. Entre una superficie interior
de la caja de freno y un disco interior opuesto a la caja de freno
está conformado un espacio de distribución para el líquido
refrigerante, estando el espacio de distribución conectado, de tal
modo que pueda conducir líquidos, al espacio libre dispuesto entre
los discos exteriores y la superficie interior del cubo exterior
para la circulación del líquido refrigerante entre los discos, el
espacio de distribución y el espacio libre, y presentando el cubo
exterior un collarín al menos parcialmente circunferencial y
sobresaliente hacia el exterior desde el cubo exterior, estando
configuradas en la zona del collarín varias aperturas para la
recepción de respectivamente un perno de rueda para la conexión del
cubo exterior con una llanta de una rueda y estando las aperturas
dispuestas fuera del espacio previsto para el freno de discos
múltiples. Debido a esta construcción correspondiente a la
invención, es posible aumentar significativamente el espacio
disponible para el freno de discos múltiples. En particular, los
pernos de rueda ya no sobresalen hasta el interior de la carcasa del
cubo, tal como es el caso en el estado de la técnica, sino que se
encuentran fuera de la carcasa del cubo. Debido a la ampliación de
este espacio libre se consigue una circulación mejorada del líquido
refrigerante, en particular aceite, que se encuentra en el espacio.
En comparación con los frenos de discos múltiples hasta ahora
conocidos, resulta una disminución de temperatura de aproximadamente
10 a 25ºC en marcha en ralentí o, en su caso, en estado de no
frenado. Además, debido a estas bajas temperaturas de marcha en
ralentí, ya no es necesario poner a disposición una refrigeración
adicional para el freno de discos múltiples. En comparación con
frenos de disco convencionales, el freno de discos múltiples es casi
completamente libre de mantenimiento, puesto que no se produce
ningún desgaste. En particular, no se produce ningún polvo de freno.
Además de ello, el freno de discos múltiples está guiado en el
líquido refrigerante, en particular aceite. Puesto que la absorción
térmica específica del aceite es varias veces mayor que la del
hierro, la capacidad térmica resulta considerablemente mayor en
comparación con un freno de disco conocido de hierro del mismo peso.
Debido a ello, el cubo de rueda de la presente invención puede ser
configurado, en su totalalidad, más pequeño y más ligero.
En otra configuración ventajosa de la invención
es posible que, entre los discos interiores y la superficie interior
de la caja de freno, estén configurados de forma periférica unos
dispositivos tipo pala, siendo el líquido refrigerante hecho salir a
presión hacia fuera y al interior del espacio de distribución debido
al giro de los dispositivos tipo pala y refluyendo dicho líquido
entre los discos exteriores e interiores. Semejante configuración
del interior de la caja de freno garantiza una circulación continua
del líquido refrigerante por y a través de todos los elementos
generadores de calor así como una evacuación de calor
correspondiente.
En otra configuración ventajosa del cubo de
rueda objeto de la invención, los discos interiores y/o los discos
exteriores están provistos, en forma unilateral y/o bilateral, de
acanaladuras. Debido a ello queda garantizado que se eviten
turbulencias del líquido refrigerante que fluye entre los discos
exteriores e interiores. La fricción entre los discos del freno es
reducida, el desarrollo de calor es reducido aún más con el freno no
accionado. En esto, es posible que solamente los discos interiores
fijos estén provistos de un revestimiento que favorece el frenado.
Se ha comprobado que semejante configuración de los discos
interiores resulta también ventajosa con respecto al desarrollo de
calor dentro del freno de discos múltiples. En particular, ha sido
comprobado que los discos exteriores, cuando éstos están provistos
igualmente de un revestimiento que favorece el frenado, se llevan un
volumen relativamente grande de líquido refrigerante o, en su caso,
de aceite, produciéndose a altas velocidades altas fuerzas de
fricción y, por ende, un desarrollo de calor muy elevado. En los
cubos de rueda anteriores con freno de discos múltiples integrado no
se producía este problema, puesto que las correspondientes
excavadoras de ruedas presentan velocidades máximas de hasta sólo 20
km/h a 100 r.p.m. A velocidades más alta, como por ejemplo a 50
km/h, ya se producen 180 r.p.m.
En otra configuración ventajosa de la invención,
un pistón sometido a presión mueve un plato de freno que actúa sobre
un primer disco interior, estando dispuesto en el pistón un paquete
de resorte, que se apoya, por un lado, en una superficie interior
del pistón y, por otro lado, en una arandela de tope apoyada en el
cubo interior, de tal manera que el paquete de resorte es puesto en
tensión al someter a presión el pistón y se distiende al disminuir
la presión. Además, el plato de freno puede estar conectado a un
cilindro de freno a través de un resorte de tracción. Ello garantiza
un retorno seguro del pistón.
Más detalles, características y ventajas de la
invención se desprenden de la siguiente descripción de un ejemplo de
realización, representado esquemáticamente en las figuras. Se
muestra:
Figura 1 una vista en corte del cubo de rueda
de acuerdo con la invención; y
Figura 2 una vista de arriba de una zona parcial
del cubo de rueda realizado de acuerdo con la invención.
La figura 1 muestra una vista en corte de un
modo de realización del cubo de rueda 10. El cubo de rueda 10 es
apropiado particularmente para un eje de un vehículo motorizado o
vehículo de transporte pesado, como por ejemplo para ejes de
vehículos de construcción y vehículos todoterreno o dúmperes. Un par
de giro para una rueda (no representada gráficamente) dispuesta en
el eje es conducido a través de un árbol 54 posicionado
interiormente en un cubo interior 32 fijo. En un extremo opuesto a
la agrupación de accionamiento, el árbol 54 está en relación de
actuación con un engranaje planetario 52. Se puede apreciar que un
cubo exterior 18 se apoya en el cubo interior 14 fijo a través de
rodamientos de rodillos cónicos 56, 58. El cubo exterior 18 está
conectado a una caja de freno 20 y conforma con ésta una carcasa
hermética con un espacio 22 para un freno de discos múltiples. En
esto, la carcasa hermética está conformada en su interior de tal
manera que se produce una circulación en el espacio 22 de un líquido
refrigerante, particularmente aceite, presente en ella. El freno de
discos múltiples 12 consiste en varios discos exteriores 16 de forma
discoidal y discos interiores 14 de forma discoidal
correspondientes. En ello, los discos interiores 14 constituyen la
parte fija y los discos exteriores 16 la parte giratoria del freno
de discos múltiples 12, estando los discos interiores 14 conectados
de forma no girable y de manera axialmente desplazable a través de
un elemento de apoyo 30 al cubo interior fijo 32. Los discos
exteriores 16 están conectados de forma no girable y de manera
axialmente desplazable a cubos exteriores 18 giratorios y situados
en posición radialmente exterior, presentando los discos exteriores
16 escotaduras 68 situadas en posición radialmente exterior, las
cuales encajan en varios pernos 34 fijados axialmente entre el cubo
exterior 18 y la caja de freno 20.
Además, se puede apreciar que para la
circulación de líquido refrigerante está configurado un espacio de
distribución 36 entre una superficie interior de la caja de freno 20
y los pernos 34. Entre los discos interiores 14 y la superficie
interior de la caja de freno 20, están configurados de forma
periférica unos dispositivos tipo pala, siendo el líquido
refrigerante hecho salir a presión hacia fuera y a través del
espacio de distribución 36 al interior del espacio 22 debido al giro
de los dispositivos tipo pala y refluyendo dicho líquido entre los
discos exteriores e interiores 14, 16. En el ejemplo de realización
representado, los discos interiores 14 están provistos
bilateralmente de acanaladuras. Además, los discos interiores fijos
14 presentan, al menos parcialmente, un revestimiento que favorece
el frenado.
El freno de discos múltiples 12 es accionado a
través de un pistón sometido a presión. El pistón 38 sometido a
presión mueve un plato de freno 40 que actúa sobre un primer disco
interior 14, estando dispuesto en el pistón 38 un paquete de resorte
42. El paquete de resorte 42 se apoya, por un lado, en una
superficie interior del pistón 38 y, por otro lado, en una arandela
de tope 44 apoyada en el cubo interior 32. Al someter a presión el
pistón 38, el paquete de resorte 42 es puesto en tensión, al
disminuir la presión se distiende. En el ejemplo de realización que
se representa, el paquete de resorte 42 está configurado como
resorte de disco. Además se puede apreciar que el plato de freno 40
está conectado a un cilindro de freno 46 a través de un resorte de
tracción 48.
El cubo exterior 18 presenta además un collarín
24 circunferencial y sobresaliente hacia el exterior desde el cubo
exterior 18. En esta configuración, hay configuradas en la zona del
collarín 24 varias aperturas 26 para la recepción de un perno de
rueda 28 respectivamente para la conexión del cubo exterior 18 con
una llanta de la rueda (no representada gráficamente). Además, el
cubo exterior 18 está conectado a través de varios elementos de
conexión 64 a un cesto satélite 50 (compárese también figura 2). Es
a través de varios elementos de conexión 66 que el cubo exterior 18
está unido, en forma obturadora, con la caja de freno 20. El cubo de
rueda 10 presenta además una válvula de evacuación de aire 60 para
el espacio del accionamiento planetario 52 y para el espacio para el
freno de discos múltiples 12.
La figura 2 muestra una vista de arriba de una
zona parcial del cubo de rueda 10. Se puede apreciar el collarín 24
circunferencial y sobresaliente hacia el exterior desde el cubo
exterior 18. En esta configuración, el collarín 24 recibe los pernos
de rueda 28 para la conexión del cubo exterior 18 con una llanta de
la rueda. Es a través de los elementos de conexión 66 que la caja de
freno 20 está conectada al cubo exterior 18. Además se puede
apreciar, en representación esquemática, la posición de los discos
exteriores 16 con la escotadura 68, situada respectivamente en
posición exterior, para la recepción de los pernos 34. Aparte de la
evacuación de aire 60 para el accionamiento planetario 52, el cubo
de rueda 10 presenta además una válvula de evacuación de aire 62
para el pistón del freno de discos múltiples 12.
Claims (4)
1. Cubo de rueda para un eje de un vehículo
motorizado o vehículo de transporte pesado, particularmente para
ejes de vehículos de construcción y vehículos todoterreno o
dúmperes, con un freno de discos múltiples (12) que consiste en
varios discos exteriores (16) de forma discoidal y discos interiores
(14) de forma discoidal correspondientes así como en un cubo
exterior (18) y una caja de freno (20), que conforman una carcasa
hermética con un espacio (22) para el freno de discos múltiples
(12), estando la carcasa hermética conformada en su interior de tal
manera que se produce una circulación en el espacio (22) de un
líquido refrigerante presente en ella y que los discos interiores
(14) conforman la parte fija y los discos exteriores (16) la parte
giratoria del freno de discos múltiples (12), estando los discos
interiores (14) conectados de forma no girable y de manera
axialmente desplazable a través de un elemento de apoyo (30) a un
cubo interior fijo (32) y estando los discos exteriores (16)
conectados de forma no girable y de manera axialmente desplazable al
cubo exterior (18) giratorio y situado en posición radialmente
exterior, presentando los discos exteriores (16) escotaduras (68)
situadas en posición radialmente exterior, las cuales encajan en
varios pernos (34) fijados axialmente entre el cubo exterior (18) y
la caja de freno (20),
caracterizado porque
un espacio libre está configurado entre los
discos exteriores (16) y la superficie interior del cubo exterior
(18) para la circulación del líquido refrigerante y entre una
superficie interior de la caja de freno (20) y un disco interior
(14) situado en posición opuesta a la caja de freno (20) hay
configurado un espacio de distribución (36) para el líquido
refrigerante, estando el espacio de distribución (36) conectado, de
tal modo que pueda conducir líquidos, al espacio libre dispuesto
entre los discos exteriores (16) y la superficie interior del cubo
exterior (18), para la circulación del líquido refrigerante entre
los discos, el espacio de distribución y el espacio libre, y
presentando el cubo exterior (18) un collarín (24) al menos
parcialmente circunferencial y sobresaliente hacia el exterior desde
el cubo exterior (18), estando configuradas en la zona del collarín
(24) varias aperturas (26) para la recepción de un perno de rueda
(28) respectivamente para la conexión del cubo exterior (18) a una
llanta de una rueda y estando las aperturas (26) dispuestas fuera
del espacio (22) para el freno de discos múltiples (12).
2. Cubo de rueda según la reivindicación 1,
caracterizado porque
entre los discos interiores (14) y la superficie
interior de la caja de freno (20) están configurados de forma
periférica unos dispositivos tipo pala, siendo el líquido
refrigerante hecho salir a presión hacia fuera y a través del
espacio de distribución (36) al interior del espacio (22) debido al
giro de los dispositivos tipo pala y refluyendo dicho líquido entre
los discos exteriores e interiores (14, 16).
3. Cubo de rueda según la reivindicación 1 ó
2,
caracterizado porque
los discos interiores (14) y/o los discos
exteriores (16) están provistos, en forma unilateral y/o bilateral y
al menos parcialmente, de acanaladuras.
4. Cubo de rueda según una de las
reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque
un pistón sometido a presión (38) mueve un plato
de freno (40) que actúa sobre un primer disco interior (14), estando
dispuesto en el pistón (38) un paquete de resorte (42), que se
apoya, por un lado, en una superficie interior del pistón (38) y,
por otro lado, en una arandela de tope (44) apoyada en el cubo
interior (32), de tal manera que el paquete de resorte es puesto en
tensión al someter a presión el pistón y se distiende al disminuir
la presión.
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