[001 ] A presente invenção se refere a cubos de roda de um veículo de trabalho e, mais especificamente, a um sistema de redução for a cubo de roda.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Um veículo de trabalho, tal como um caminhão grande, geralmente inclui um chassi, um sistema de suspensão, um motor para fornecer força motriz, uma transmissão, e um trem de transmissão que inclui pelo menos três eixos com rodas presas aos mesmos. Por exemplo, o veículo de trabalho pode incluir um eixo de acionamento dianteiro e um par de eixos tandem traseiro, para aumentar o rolamento de carga e a capacidade de reboque do veículo de trabalho. Para acomodar várias condições de direção, o trem de transmissão do veículo de trabalho pode incluir várias embreagens para acionar um ou mais eixos traseiros e caixas de engrenagens para fornecer uma ou mais reduções de velocidade entre o motor e as rodas.

[003] O trem de transmissão do veículo de trabalho pode ter múltipla tração, isto é, configurações de acionamento, tais como uma 6x2, 6x4, 6x6, 8x4, 8x8 ou 10x8 configuração de acionamento, devido às várias embreagens que seletivamente (des)conectam a força motriz aos eixos. Por exemplo, um veículo de trabalho com uma configuração de acionamento 6x4 pode incluir um eixo dianteiro direcionável e sem tração e um par de eixos traseiros, que podem ser acionados em tandem ou individualmente. Assim sendo, quando o veículo de trabalho está rebocando uma carga útil, tal como um semirreboque carregado com mercadorias, ambos os eixos traseiros podem ser acionados para aumentar as capacidades de reboque de um veículo de trabalho, e quando o veículo de trabalho está em uma viagem de retorno sem carga útil, somente um dos eixos traseiros pode ser acionado para aumentar a economia de combustível. Adicionalmente, em outras circunstâncias, por exemplo quando rebocar uma carga pesada para cima, deseja-se aumentar a tração através do acionamento de todos os três eixos do veículo de trabalho, em uma configuração de acionamento 6x6.

[004] O veículo de trabalho pode também fornecer uma ou mais reduções de velocidade entre o motor e as rodas a fim de reduzir a velocidade das rodas e ampliar o torque fornecido pelo motor. Por exemplo, um sistema de redução pode ser fornecido para cada cubo de roda do respectivo eixo. O sistema de redução pode incluir uma caixa de engrenagens planetárias acoplada de modo operável entre o eixo de acionamento dos diferenciais e o cubo de roda. Tipicamente, a taxa de redução entre o eixo de acionamento e o cubo de roda está fixa, por exemplo, em uma redução 2:1 . Contudo, alguns sistemas de redução incluem uma caixa de engrenagens planetárias seletivamente engatável que permite o desengate completo bem como uma taxa de redução variável.

[005] O documento WO 2016/110823 revela um sistema de redução de cubo de roda com um único pistão e uma luva deslizante para engatar seletivamente uma caixa de engrenagens planetárias com o cubo de roda em duas posições indexadas, que resulta em uma taxa de redução de 2:1 ou 1 :1 entre o eixo de acionamento e o cubo de roda. Desse modo, a redução da velocidade nas rodas pode ser correspondida de modo apropriado com o carregamento do veículo de trabalho.

[006] WO 2018/107258 revela um sistema de redução com um sistema de dois pistões e uma luva deslizante para desengatar e engatar seletivamente uma caixa de engrenagens planetárias com o cubo de roda. O sistema de redução pode desengatar completamente a força motriz do cubo de roda e fornece uma taxa de redução de 2:1 ou 1 :1. Desse modo, o sistema de redução pode acomodar um espectro mais amplo de posições operacionais, e a posição de desengate total pode aumentar substancialmente a economia de combustível do veículo de trabalho. Contudo, o sistema de dois pistões pode aumentar os custos de fabricação e operacional.

[007] O que é necessário na técnica é um sistema de redução de cubo de roda de custo-benefício para acomodar vários tipos de condições de acionamento.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[008] Em uma realização exemplar formada de acordo com a presente invenção, é fornecido um sistema de redução integrado dentro do cubo de roda de um veículo de trabalho. O sistema de redução inclui uma caixa de engrenagens planetárias configurada para ser conectada de modo operável entre o eixo e a roda, a luva configurada para conectar de modo deslizante ao eixo, e um dispositivo de atuação conectado à luva e configurado para deslizar a luva. O sistema de redução fornece uma posição de operação para reduzir a velocidade e aumentar a tração nas rodas e uma posição de operação de desengate ou para liberar completamente as rodas de tração.

[009] Em uma outra realização exemplar formada de acordo com a presente invenção, é fornecido um cubo de roda para montar uma roda a um eixo de um veículo de trabalho. O cubo de roda inclui um alojamento que tem uma cobertura de extremidade lateral e um sistema de redução. O sistema de redução inclui uma caixa de engrenagens planetárias configurada para ser conectada de modo operável entre o eixo e a roda, uma luva configurada para conectar de modo deslizante ao eixo, e um dispositivo de atuação conectado à luva e configurado para deslizar a luva. O sistema de redução tem uma primeira posição de operação em que a luva engata com a caixa de engrenagens planetárias para transmitir a força motriz do eixo em uma taxa de redução de velocidade e uma segunda posição de operação em que a luva desengata da caixa de engrenagens planetárias para cessar a transmissão da força motriz do eixo para liberar a roda.

[010] Uma possível vantagem da realização exemplar do veículo de trabalho é que o sistema de redução pode acomodar numerosas condições de acionamento do veículo de trabalho para aumentar ou diminuir seletivamente o torque e tração nas rodas.

[011] Uma outra possível vantagem de uma realização exemplar do veículo de trabalho é que o sistema de redução pode aumentar substancialmente a economia de combustível do veículo de trabalho liberando completamente as rodas de tração.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[012] Com o objetivo de ilustração, são mostradas nas figuras certas realizações da presente invenção. Deve ser entendido, entretanto, que a invenção não se limita aos arranjos precisos, dimensões, e instrumentos mostrados. Números iguais indicam elementos iguais através das figuras. Nas figuras:

A Figurai ilustra uma visão lateral de uma realização exemplar de um veículo de trabalho, o veículo de trabalho compreende um conjunto de eixo traseiro em tandem, de acordo com uma realização exemplar da presente invenção;

A Figura 2 ilustra uma vista em corte transversal de um cubo de roda com um alojamento e um sistema de redução, em que o sistema de redução está na posição de operação de redução da taxa de velocidade 2:1 , de acordo com uma realização exemplar da presente invenção; e

A Figura 3 ilustra uma vista em corte transversal de um cubo de roda da Figura 2, em que o sistema de redução está na posição de operação de desengate ou liberação das rodas.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[013] Os termos “para frente”, “para trás”, “esquerda” e “direita”, quando usados em conexão com o veículo e/ou componentes dos mesmos geralmente são determinados com referência à direção de deslocamento operativo para a frente do veículo, eles não devem ser construídos como limitantes. Os termos longitudinal” e “transversal” são determinados com referência à direção frontal e traseira do veículo e não são igualmente construídos como limitantes.

[014] Com referência, agora, às figuras, e mais particularmente à Figura 1 , é mostrado um a veículo de trabalho 10 que geralmente inclui um chassi 12, uma cabine 14 para um operador, um motor principal 16, por exemplo, um motor a diesel 16, um eixo dianteiro 18, um conjunto de eixos traseiros 20 com pelo menos dois eixos 22, 24, rodas 26 presas aos eixos 18, 22, 24, e um trem de transmissão que inclui uma transmissão, caixa de engrenagens (ou caixas de engrenagens) que acompanha e um eixo de acionamento principal 28 para transmitir a força motriz, isto é, toque de acionamento, do motor 16 para o conjunto de eixos traseiros 20 para fornecer tração primária para o veículo de trabalho 10. As rodas dianteiras 26 do eixo dianteiro 18 são tipicamente configuradas para ser dirigida para fornecer controle direcional para o veículo de trabalho 10. O motor 16, por meia do trem de transmissão, pode acionar as rodas 26 de qualquer eixo 18, 22, 24. O veículo de trabalho 10 pode ter qualquer configuração de acionamento desejada, tal como uma configuração de acionamento 4x2, 6x6, 6x4, 6x2, 8x8, 8x4, 10x8 ou 10x6. O veículo de trabalho 10 pode ser na forma de qualquer veículo desejado 10, tal como um caminhão ou ônibus pesado e/ou grande. Por exemplo, o veículo de trabalho 10 pode ser um caminhão comercial, de até 45 tons, com uma configuração de acionamento 4x2 ou 6x2.

[015] Com referência, agora, coletivamente à Figura 2 a 3, é mostrado um cubo de roda 30 para o veículo de trabalho 10. O cubo de roda 30 geralmente pode incluir um alojamento 32 e um sistema de redução 34 disposto dentro do alojamento 32. O sistema de redução 34 tem uma primeira posição de operação de redução para fornecer uma redução na taxa de velocidade, tal como uma redução 2:1 , entre um eixo acionado 36, por exemplo, o eixo de acionamento 36 que se estende de um diferencial traseiro do respectivo eixo 22, e as rodas 26 (Figura 2). O sistema de redução 34 também tem uma segunda posição de operação de desengate ou liberação de rodas para cessar a transmissão de força motriz do eixo 36 para as rodas 26 para que as rodas 26 são completamente livres de tração (Figura 3). Assim sendo, o sistema de redução 34 pode escolher seletivamente a taxa de velocidade adequada ou posição de operação de desengate para acomodar apropriadamente uma condição de operação do veículo de trabalho 10, por exemplo, totalmente carregado, parcialmente carregado ou descarregado. Por exemplo, quando o veículo de trabalho 10 está totalmente carregado, o sistema de redução 34 pode fornecer a redução da taxa de velocidade 2:1 na sua posição de redução para aumentar o torque e força para as rodas 26 ou, alternativamente, quando o veículo de trabalho 10 está descarregado, o sistema de redução 34 pode desengatar a tração para as rodas 26 para aumentar significativamente a economia de combustível do veículo de trabalho 10. Como pode ser apreciado, um ou mais dos eixos dianteiro e/ou traseiro 18, 22, 24 pode incluir os cubos de roda 30.

[016] O alojamento 32 do cubo de roda 30 está conectado ao revestimento ou alojamento 38 do eixo de acionamento 36 por meio de rolamentos 40. O alojamento 32 inclui uma porção cilíndrica 42 e uma cobertura de extremidade lateral 44 conectada à porção cilíndrica 42. A superfície interna da cobertura de extremidade lateral 44 pode incluir dentes 46. Deve ser apreciado que o alojamento 32 pode ter qualquer forma desejada e pode compreende qualquer material desejado.

[017] O sistema de redução 34 geralmente pode incluir uma caixa de engrenagens planetárias 48, uma luva deslizante 50, e um dispositivo de atuação 52 para deslizar a luva 50 entre as posições de operação de redução e liberação das rodas. O sistema de redução 34 também pode incluir um membro de inclinação 54 para inclinar a luva 50 para ser engatada com a caixa de engrenagens planetárias 48.

[018] A caixa de engrenagens planetárias 48 está conectada de modo operável entre o eixo 36 e as rodas 26. A caixa de engrenagens planetárias 48 pode estar localizada dentro do alojamento 32. A caixa de engrenagens planetárias 48 geralmente pode incluir uma engrenagem fixa 56, uma engrenagem móvel 58, pelo menos duas engrenagens intermediárias 60, 62 posicionadas entre as engrenagens centrais fixas e móveis 56, 58, e um transportador planetário 64 para transportar as engrenagens 60, 62. A engrenagem fixa interna 56 pode ser fixamente presa ao alojamento 38 do eixo de acionamento 36. A engrenagem móvel externa 58, por exemplo, engrenagem central 58, pode ser montada de modo móvel dentro do alojamento 32 do cubo de roda 30 através do rolamento e/ou um revestimento planetário designado. As engrenagens intermediárias 60, 62 estão na forma de satélite ou engrenagens planetárias 60, 62 que estão conectadas de modo operável entre e giram em relação às engrenagens centrais fixas e móveis 56, 58. Na presente realização exemplar, a caixa de engrenagens planetárias 48 inclui quatro engrenagens planetárias 60, 62. As engrenagens 56, 58, 60, 62 podem ser engrenagens chanfradas; contudo, as engrenagens 56, 58, 60, 62 podem ter qualquer configuração desejada. Os transportadores planetários 64 têm um orifício receptor que recebe pelo menos parcialmente a luva 50. O transportador planetário 64 pode ser na forma de qualquer chaveta, forquilha ou transportador de engrenagem desejado. Como usado no presente documento, o termo caixa de engrenagens planetárias 48 refere-se amplamente ao dispositivo tipo planetário central que transmite força do eixo de acionamento 36 para as rodas 26. Deve ser apreciado que a caixa de engrenagens planetárias 48 pode ser variavelmente configurada para ter qualquer número e tamanho de engrenagens desejadas.

[019] A luva 50 é seletivamente conectável à caixa de engrenagens planetárias 48 a fim de fornecer a taxa de redução de velocidade 2:1 e a liberação das rodas das rodas 26. A luva 50 tem um furo interno 66 conectado ao eixo de acionamento 36 e à extremidade lateral externa 68 conectada ao dispositivo de atuação 52. O furo 66 vira-se e abre em direção à extremidade do eixo de acionamento 36. Deve ser apreciado que o furo 66 pode ter uma ranhura interna ou dentes para engatar com os membros de engate correspondentes no eixo 36. A luva 50 também tem pelo menos um grupo de dentes 70 que estão circunferencialmente dispostos em torno do perímetro externo da luva 50. Os dentes 70 da luva 50 seletivamente engatados com os dentes correspondentes na engrenagem central 58 da caixa de engrenagens planetárias 48 na posição de operação de redução (Figura 2). A luva 50 não engata de modo operável com o alojamento 32 na posição de operação da liberação das rodas (Figura 3). Como pode ser apreciado, a luva 50 pode incluir um, dois ou mais grupos de dentes 70 que engatam respectivamente com a caixa de engrenagens planetárias 48 e o alojamento 32. A luva 50 não engata de movo operável com o transportador 64 por meio de ranhuras designadas ou dentes a fim de, desse modo, transmitir força motriz através do mesmo; e desse modo, a luva 50 pode girar e deslizar independentemente em relação ao transportador 64. Assim sendo, quando a força motriz é transmitida através da caixa de engrenagens planetárias 48 na posição de redução, a força motriz passa do eixo 36 pela luva 50, a engrenagem central externa 58 que é completamente acoplada à luva 50, as engrenagens planetárias 60, 62, e a engrenagem interna fixa 56, e finalmente para fora do alojamento 32 do cubo de roda 30 por meio dos rolamentos 40. [020] O dispositivo de atuação 52 está conectado de modo operável à luva 50. O dispositivo de atuação 52 inclui uma linha fluida 72, uma válvula 74, e um pistão 76 que conectado de modo fluente à linha fluida 72. A linha fluida 72 se estende pelo alojamento 32. A linha fluida 72 pode ser na forma de um encanamento mangueira designado ou uma série de conduítes, por exemplo, ranhuras, dentro do cubo de roda 30. A válvula 74 pode conectar fluentemente a linha fluida 72 ao pistão 76. A válvula 74 pode ser na forma de qualquer válvula desejada. O pistão 76 geralmente inclui um cilindro 78 que define uma câmara de fluido 80 e a cabeça de pistão 82 que está localizada dentro e desliza em relação ao cilindro 78 (Figura 3). O cilindro 78 recebe pelo menos parcialmente a luva 50 de modo que a câmara de fluido 80 e a cabeça de pistão 82 sejam externos em relação à luva 50. A cabeça de pistão 82 está conectada com a extremidade lateral 68 da luva 50, por meio de rolamentos (desmembrados). O dispositivo de atuação 52 é ilustrado como um dispositivo de controle pneumático com um pistão pneumático 76; no entanto, o dispositivo de atuação 52 pode utilizar qualquer fluido desejado. Deve ser apreciado que o dispositivo de atuação 52 pode incluir ainda uma bomba de ar, um compressor, várias válvulas, vedação, e/ou um acumulador. O dispositivo de atuação 52 também pode ser conectado de modo operável a um sistema de controle dentro da cabine do veículo de trabalho 10 para que o operador possa inserir um comando de usuário dentro do sistema de controle para consequentemente trocar entre a taxa de velocidade desejada.

[021 ] O membro de inclinação 54 está localizado dentro do furo 66 da luva 50, e desse modo, é conectada entre a extremidade do eixo de acionamento 36 e a luva 50 para inclinar a luva 50 para ser engatada com a caixa de engrenagens planetárias 48 na posição de operação de redução 2:1 . O membro de inclinação 54 está interno em relação à luva 50 e atua de maneira oposta ao pistão 76. O membro de inclinação 54 pode ser na forma de qualquer membro de inclinação 54 desejado, tal como uma mola helicoidal 54.

[022] Em operação, na posição de operação de redução 2:1 , a câmara de fluido 80 é esvaziada de fluido para que a força do membro de inclinação 54 engate a luva 50 com a caixa de engrenagens planetárias 48 (Figura 2). Em mais detalhe, os dentes 70 da luva 50 deslizam para forma para engatar com a engrenagem móvel 58. Na posição de operação de liberação de rodas, a câmara de fluido 80 é cheia com fluido para que a força do fluido dentro da câmara de fluido 80 supere a força do membro de inclinação 54 desengate a luva 50 da caixa de engrenagens planetárias 48 (Figura 3). Os dentes 70 da luva 50 deslizam para dentro para desengatar com a engrenagem móvel 58. Desse modo, a luva 50 não é conectada ao transportador 64, a engrenagem móvel 58 ou o alojamento 32 e as rodas 26 consequentemente são liberadas de tração.

[023] Essas e outras vantagens da presente invenção serão aparentes para aqueles versados na técnica a partir da especificação anterior. Consequentemente, deve ser reconhecido por aqueles versados na técnica que alterações ou modificações podem ser feitas às realizações acima descritas sem se afastar dos amplos conceitos inventivos da invenção. Deve ser entendido que a invenção não está limitada às realizações particulares descritas no presente documento, mas é pretendido incluir todas as alterações e modificações que estão no escopo e espírito da invenção.