ITTO20001003A1

ITTO20001003A1 - Sistema di raffreddamento esterno a comando interno di un freno a disco in bagno d'olio.

Info

Publication number: ITTO20001003A1
Application number: IT2000TO001003A
Authority: IT
Inventors: Lee A Bissonnette; Barry S Groves
Original assignee: Meritor Heavy Vehicle Tech
Priority date: 1999-10-27
Filing date: 2000-10-24
Publication date: 2002-04-24
Also published as: IT1320724B1; US6296087B1; DE10051862A1; ITTO20001003A0

Description

Descrizione dell'invenzione industriale avente per titolo :

"Sistema di raffreddamento esterno a comando interno di un freno a disco in bagno d'olio";

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un sistema di raffreddamento di un freno a disco in bagno d'olio e più particolarmente ad un sistema di raffreddamento di un freno a disco in bagno d'olio che è azionato dal semiasse del veicolo.

Si sviluppa del calore nei sistemi di frenatura a disco in bagno d'olio grazie alle numerose forze d'attrito all'interno del sistema di frenatura. Come il calore si sviluppa all'interno della scatola del freno, la temperatura del fluido del freno all'interno della scatola del freno aumenta. L'elevata temperatura dell'ambiente freno fa aumentare anche la temperatura di altri componenti del veicolo, principalmente la sede degli assi. Sono noti diversi sistemi per ridurre la temperatura del fluido del freno, riducendo in tal modo il calore sviluppato all'interno del sistema di freno a disco in bagno d'olio.

Un sistema comprende il raffreddamento forzato del freno a disco in bagno d'olio. Il raffreddamento forzato richiede linee di raffreddamento ed una pompa esterna che pompi il fluido del freno fuori dalla scatola del freno, attraversi le linee di raffreddamento e ritorni nella scatola del freno. 'Questo sistema è strettamente limitato ad estrarre il fluido del freno dalla scatola del freno, raffreddare il fluido, e dirigerlo nuovamente nella scatola del freno. Ci sono parecchi svantaggi in questo sistema. Primo, è costoso, poiché è necessario che una parte separata, la pompa esterna, sia compresa nel sistema. Secondo, la parte addizionale aumenta il peso totale del veicolo. Terzo, il sistema raffredda soltanto l'ambiente del freno. Questo sistema non raffredda attivamente l'ambiente della scatola del freno.

Un altro sistema è un sistema di raffreddamento della coppa attraverso gli assi. In questo tipo di sistema, il fluido scorre liberamente attraverso là scatola del freno e la sede degli assi. Il sistema di raffreddamento della coppa non richiede alcuna linea di raffreddamento forzato. Piuttosto, il fluido scorre da un ambiente con una temperatura maggiore, la scatola del freno, verso un ambiente di raffreddamento, la sede degli assi. Lo svantaggio del sistema di raffreddamento della coppa consiste nel fatto che si sviluppa un elevato gradiente termico di raffreddamento tra il freno e l'asse.

In termini generali, un sistema di raffreddamento di freni a disco del genere descritto risolve i problemi succitati con altri tipi di sistemi di raffreddamento di freni a disco in bagno d'olio aumentando il trasferimento di energia termica dall'asse e dalla scatola del freno nell'aria ambiente senza un sistema di raffreddamento esterno.

L'invenzione descritta ha il vantaggio del sistema di raffreddamento della coppa in quanto il fluido scorre liberamente tra la scatola del freno e la sede degli assi senza gli svantaggi citati. Il sistema di raffreddamento del fluido di freni a disco in bagno d'olio raffredda il fluido facendo uscire il fluido del freno sia dalla scatola del freno che dalla sede dell'asse. Il sistema comprende una pompa interna per far uscire il fluido del freno ed inviarlo in un tubo dì raffreddamento esterno per ridurre la temperatura del fluido e far ritornare il fluido sia nella sede dell'asse che nella scatola del freno, in base al flusso del fluido. La pompa interna è comandata dal semiasse del veicolo.

Queste ed altre caratteristiche dell'invenzione 'verranno meglio capiti dalla dettagliata descrizione che segue unitamente ai disegni allegati, in cui: la figura 1 è un'illustrazione schematica di un sistema secondo l'invenzione;

la figura 2 è un'illustrazione schematica di parti scelte del sistema di figura 1;

la figura 3 è uno schema di flusso illustrante il metodo preferito della presente invenzione.

La figura 1 illustra un sistema di raffreddamento di freno a disco umido, generalmente indicato con 20. Il sistema 20 di raffreddamento del freno, comprende preferibilmente una scatola 22 del freno, una sede 24 dell'asse, una pompa interna, generalmente indicata con 26 ed un tubo esterno 28 di raffreddamento. La scatola .22 del freno e la sede 24 dell'asse sono collegate in modo che il fluido nella scatola del freno possa scorrere dalla scatola 22 del freno alla sede 24 dell'asse e vice versa.

La pompa interna 26 fa uscire del fluido da freno che è a temperatura elevata dalla sede 24 dell'asse e lo invia in un tubo esterno 28 di raffreddamento. Come il fluido da freno scorre nel tubo esterno di raffreddamento, la sua temperatura diminuisce. Il tubo esterno di raffreddamento 28 inoltre guida e fa ritornare il fluido del freno nella scatola 22 del freno. Il sistema lavora anche nella direzione opposta. In altre parole, il fluido del freno può essere fatto uscire dalla scatola 22 del freno, fatto passare attraverso il tubo 28 di raffreddamento e fatto ritornare nella sede 24 dei l'asse.

Il fluido viene raffreddato quando 3⁄4viene a contatto con le superfici di raffreddamento contenenti il fluido. Quando il fluido viene tirato fuori nel tubo esterno di raffreddamento 28, esso viene a contatto con una superficie maggiore di quella che avrebbe se fosse a contatto solo con le sedi del freno e dell'asse 22, 24. Ne risulta che c'è un'opportunità molto maggiore che il fluido si raffreddi, riducendo in tal modo la temperatura del fluido. L'area della superficie del tubo esterno di raffreddamento 28 trasferisce una quantità fissa di calore nell'aria circostante in base al gradiente di temperatura del tubo e della temperatura dell'aria ambiente che circonda il tubo esterno dì raffreddamento. La lunghezza del tubo esterno 28 e 'la velocità di flusso del fluido della pompa sono i principali fattori per determinare il trasferimento dì calore dal fluido all'aria ambiente circostante. La lunghezza progettata del tubo è un segno indicativo dell'efficienza del raffreddamento contro le perdite di pompaggio.

Come indicato in figura 2, un albero 32 di asse interno è collegato a rotazione con la sede 24 dell'asse. Un primo ingranaggio 34 è collegato con l'albero 32 dell'asse interno. L'albero 32 dell'asse interno comanda la pompa interna 26.

Come indicato in figura 2, la pompa interna 26 comprende un raccordo di montaggio retto 36 a T dell'asse, un'asta di pompa 38 collegata a rotazione al raccordo a T 36, una girante ad elica 40 ed un secondo ingranaggio 42. La pompa interna 26 comprende anche un insieme di guarnizioni di guida 44 che guidano l'asta 38 della pompa.

Il raccordo a T 36 è costituito da una prima sezione 46 e da una seconda sezione 48. La prima sezione 46 del raccordo a T 36 ha una prima estremità 50 ed una seconda estremità 52. La seconda sezione 48 del raccordo a T 36 ha anch'essa una prima estremità 54 ed una seconda estremità 56. La prima estremità 54 della seconda sezione 48 è collegata alla prima sezione 46 tra la prima estremità 50 e la seconda estremità 52. La seconda estremità 56 della seconda sezione 48 è collegata al tubo esterno di raffreddamento 28 tramite un manicotto di tubo 68 ed uno spezzone di tubo 70. La prima estremità 50 della prima sezione 46 è collegata alla sede 24 dell'asse. La seconda estremità 52 della prima sezione 46 è chiusa con un coperchio di fissaggio 62.

II tubo esterno di raffreddamento 28 ha anch'esso una prima estremità 72 ed una seconda estremità 74. La prima estremità 72 del tubo esterno di raffreddamento 28 è collegata alla seconda estremità 56 della seconda sezione 48 di .fissaggio a T. La seconda estremità 74 del tubo esterno di raffreddamento 28 è collegata alla scatola del freno 22 tramite un raccordo 73 ad L. Il tubo esterno di raffreddamento 28 è preferibilmente sagomato ad U, tuttavia sono possibili configurazioni diverse.

L'asta 38 della pompa è posizionata e ruota nella prima sezione 46 del raccordo a T 36. L'asta 38 della pompa ha una prima estremità 64 ed una seconda estremità 66. La prima estremità 64 dell'asta 38 di pompa è allineata con la prima estremità 50 della sezione 46 del primo raccordo a T ma si estende oltre la sezione 46 del primo raccordo a T nella sede dell'asse 24.

Un secondo ingranaggio 42 è collegato alla prima estremità 64 dell'asta 38 di pompa. Il secondo ingranaggio 42 si impegna con il primo ingranaggio 34 collegato al semiasse 32. Gli ingranaggi 34, 42 sono caricati alle estremità tramite la seconda . estremità 66 dell'asta 38 di pompa mediante una guarnizione ondulata 60 ed una guarnizione sferica 58 nel cappuccio di fissaggio 62. Preferibilmente, vengono usati due gruppi guida di guarnizioni 44 e centrano l'asta 38 della pompa quando essa ruota.

Il primo ingranaggio 34 ruota con il semiasse 32, sia in senso orario che in senso antiorario. Il movimento del primo ingranaggio 34 fa ruotare il secondo ingranaggio 42, poiché i due ingranaggi 34, 42 sono impegnati. Inoltre, la rotazione del secondo ingranaggio 42 fa ruotare l'asta 38 della pompa. Così, il movimento del semiasse 32 comanda la pompa interna 26.

Una girante ad elica 40 è collegata all'asta 38 della pompa, preferibilmente tra i due gruppi guida guarnizioni 44. La girante 40 ruota quando ruota l'asta 38 della pompa. La rotazione della girante agisce come una pompa facendo uscire del fluido dalla sede dell'asse 24. Il sistema lavora senza tener conto della direzione in cui ruota il semiasse 32. In altre parole, la girante estrae fluido sia dalla sede 24 dell'asse che dalla scatola 22 del freno. Se il fluido viene estratto dalla sede 24 dell'asse, esso viene diretto attraverso il tubo esterno 28 di raffreddamento e depositato nella scatola 22 del freno. In alternativa, se il fluido viene estratto dalla scatola 22 del freno, esso viene diretto attraverso il tubo esterno 28 di raffreddamento e depositato nella sede 24 dell'asse.

La figura 3 illustra schematicamente il metodo preferito di operare del sistema 20. Il diagramma di flusso 76 comprende una prima fase in 78 dove il fluido viene pompato fuori dalla sede 24 dell'asse. Il fluido viene diretto attraverso il tubo esterno 28 di raffreddamento per ridurre la temperatura del fluido in 80. In 82 il fluido raffreddato viene diretto nella scatola 22 del freno. Come si potrà apprezzare dal diagramma di flusso 76, il sistema 20 preferibilmente fa circolare in continuo il fluido attraverso il tubo esterno 28 di raffreddamento.

In alternativa, il fluido viene estratto a pompa dalla scatola 22 del freno in fase 78 e diretto attraverso il tubo esterno 28 di raffreddamento per ridurre la temperatura del fluido in 80. In 82 il fluido raffreddato viene diretto nella sede 24 dell'asse.

Questo sistema è preferibilmente valido per una ruota sul veicolo. Ci sono sistemi identici per ciascuna ruota sul veicolo.

L'invenzione è stata descritta in modo illustrativo, e si capirà che la terminologia usata deve essere intesa nella natura delle parole di descrizione piuttosto che in senso di limitazione. Modifiche e varianti degli esempi sovra descritti sono possibili e si capirà che tali varianti rientrano nell'ambito delle rivendicazioni che seguono. In altre parole, l'invenzione può essere realizzata in modo diverso da come specificato nel testo.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Sistema di raffreddamento del fluido di un freno a disco in bagno d'olio e del semiasse, caratterizzato dal fatto che comprende una pompa comandata dal semiasse del veicolo, in cui detto sistema fa uscire del fluido dalla scatola del freno del veicolo per raffreddare il fluido.
2. Sistema di raffreddamento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comprende : una scatola del freno; una sede dell'asse collegata a detta scatola del freno in cui il fluido del freno può fluire da detta scatola del freno a detta sede dell'asse; detta pompa essendo interna per far uscire del fluido da freno da detta scatola del freno; e un tubo esterno di raffreddamento collegato a detta pompa interna e a detta scatola del freno per ridurre la temperatura del fluido e far ritornare il fluido in detta scatola del freno.
3. Sistema di raffreddamento secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detta pompa interna fa uscire del fluido da detta scatola del freno e detto tubo esterno di raffreddamento fa ritornare il fluido in detta sede dell'asse.
4. Sistema di raffreddamento secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che comprende inoltre un semiasse interno collegato girevole a detta sede di asse; e un primo ingranaggio collegato a detto semiasse interno.
5. Sistema di raffreddamento secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detta pompa interna comprende: un raccordo a T diritto di asse collegato a detta sede di asse e a detto tubo esterno di raffreddamento ; un'asta di pompa collegata a rotazione a detto raccordo a T, detta asta avendo una prima estremità che si estende in detta sede di asse; una girante ad elica collegata a detta asta di pompa per far uscire detto fluido attraverso detto tubo di raffreddamento; un secondo ingranaggio collegato a detta asta di pompa in detta,prima estremità, in cui detto secondo ingranaggio impegna operativamente detto primo ingranaggio .
6. Sistema di raffreddamento secondo la rivendicazione 5 caratterizzato dal fatto che detto raccordo a T comprende una prima sezione ed una seconda sezione aventi ciascuna una prima ed una seconda estremità; detta prima estremità di detta seconda sezione è collegata a detta prima sezione tra detta prima estremità e detta seconda estremità, detta seconda estremità di detta seconda sezione è collegata a detto tubo esterno di raffreddamento, e detta prima estremità di detta prima sezione è collegata a detta sede di asse.
7. Sistema di raffreddamento secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che comprende inoltre un manicotto di tubo ed uno spezzone di tubo per collegare detta seconda estremità dì seconda sezione di raccordo a T a detto tubo esterno di raffreddamento.
8. Sistema di raffreddamento secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detta asta di pompa è posizionata entro detta prima sezione di detto raccordo a T.
9. Sistema di raffreddamento secondo la rivendicazione .6, caratterizzato dal fatto che detto tubo di raffreddamento ha una prima ed una seconda estremità, e detta seconda estremità di detta seconda sezione di raccordo a T si collega con detta prima estremità del tubo di raffreddamento.
10. Sistema di raffreddamento secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che comprende inoltre un raccordo di montaggio ad L in cui detto raccordo ad L è collegato a detta seconda estremità del tubo di raffreddamento e a detta scatola del freno.
11. Sistema di raffreddamento secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che detto tubo di raffreddamento è formato a forma di U.
12. Sistema di raffreddamento secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detta pompa interna comprende inoltre: almeno un gruppo di guarnizioni di guida per centrare e guidare detta asta di pompa quando ruota entro detto raccordo a T; una guarnizione ondulata ed una guarnizione sferica, posizionate ciascuna in una seconda estremità di detta asta di pompa per caricare detto primo e detto secondo ingranaggio; e un cappuccio di montaggio collegato a detto raccordo a T in una seconda estremità di detta prima sezione per contenere il fluido da freno entro detto raccordo a T.
13. Sistema di raffreddamento del fluido di un freno a disco in bagno d'olio per far uscire il fluido del freno dalla scatola del freno per raffreddare il fluido del freno caratterizzato dal fatto che comprende : una scatola del freno; un sede di asse collegata a detta scatola del freno in cui il fluido del freno può fluire tra detta scatola del freno e detta sede di asse; un semiasse interno collegato a rotazione a detta sede di asse; un primo ingranaggio collegato a detto semiasse interno; una pompa interna collegata a detto semiasse interno per far uscire il fluido del freno da detta statola del freno; un tubo esterno di raffreddamento collegato a detta pompa interna e a detta scatola del freno per ridurre la temperatura di detto fluido e guidare il fluido per farlo ritornare in detta scatola del freno .
14. Sistema di raffreddamento secondo la rivendicazione 13, caratterizzato dal fatto che detta pompa interna fa uscire del fluido da freno dalla scatola del freno e detto tubo esterno di raffreddamento guida e fa ritornare il fluido in detta sede di asse.
15. Sistema di raffreddamento secondo la rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che detta pompa interna comprende: un raccordo a T di montaggio allineato con l'asse collegato a detta sede di asse e a detto tubo esterno di raffreddamento; un'asta di pompa collegata a rotazione con detto raccordo a T, detta asta avendo una prima estremità che sì estende in detta sede di asse; una girante ad elica collegata a detta asta di pompa per far uscire detto fluido attraverso detto tubo dì raffreddamento; un secondo ingranaggio collegato a detta asta di pompa in detta prima estremità in cui detto secondo ingranaggio impegna operativamente detto primo ingranaggio .
16. Metodo per raffreddare il fluido del freno in un freno a disco in bagno d'olio, caratterizzato dal fatto che comprende le fasi di: (A) far uscire pompando del fluido sia dalla sede dell'asse che dalla scatola del freno con una pompa interna ad uno di detti alloggiamenti (B) dirigere il fluido attraverso un tubo esterno di raffreddamento per ridurre la temperatura del fluido; (C) far ritornare il fluido raffreddato sia in detta scatola del freno che in detta sede di asse.