BR112020002229A2

BR112020002229A2 - freio a tambor

Info

Publication number: BR112020002229A2
Application number: BR112020002229-2A
Authority: BR
Inventors: Holger von Hayn; Wolfgang Ritter; Christian Philipp; Martin Gädke; Ahmed Sefo; Jens Hoffmann; Uwe Bach; Martin Semsch; Adrian Messner; Ulrike Meyer; Martin Kruse
Original assignee: Continental Teves Ag & Co. Ohg
Priority date: 2017-09-29
Filing date: 2018-09-11
Publication date: 2020-07-28
Also published as: US11578772B2; US20200191218A1; WO2019063278A1; CN111247352B; JP2020528527A; JP6975311B2; KR20200029554A; CN111247352A; EP3625473B1; EP3625473A1; KR20220051432A; KR102553993B1; DE102017217410A1

Abstract

Em particular para controlar os freios acionados eletromecanicamente, é necessário detectar as forças que atuam no contraforte (5) das sapatas de freio (2, 3). O contraforte (5) é, portanto, formado a partir de um material sólido que se deforma sob carga, em que são fornecidos dispositivos de medição que detectam essa deformação. Em uma concretização particular, o contraforte (5) tem dois membros (11, 12), nos quais as sapatas de freio (2, 3) são apoiadas. A distância variável entre as duas sapatas do freio sob carga é determinada pela detecção da distância entre as hastes de extensão (22, 23) nos membros (11, 12) por meio de um dispositivo de medição que compreende ímãs (24, 25) e sensores Hall ou sensores AMR.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para “FREIO A TAMBOR”.

[001] A invenção refere-se a um freio a tambor com um tambor de freio e duas sapatas de freio que podem ser aplicadas ao tambor de freio e são fixadas no lado da sapata de freio de uma placa porta- dora e cada uma compreende uma extremidade de pressão e uma ex- tremidade de suporte, em que um dispositivo separador está disposto entre as extremidades da pressão e um suporte com um dispositivo de medição de carga é fornecido entre as extremidades do suporte, cujo dispositivo serve para determinar a carga prevalecente no suporte.

[002] Um freio a tambor acionável eletricamente deste tipo, no qual o dispositivo separador consiste em um atuador elétrico, é des- crito em WO 99/53214.

[003] Para poder controlar ou regular o atuador na aplicação do freio, são necessárias informações sobre a quantidade de força que atua no freio a tambor. De acordo com o documento WO 99/53214, um sensor de carga é disposto em uma face final do suporte e mede a for- ça com a qual uma das sapatas de freio repousa sobre o suporte.

[004] No entanto, esta informação não é suficientemente precisa para controlar ou regular o atuador elétrico, já que, na aplicação do freio, as forças de atrito que atuam nas sapatas do freio podem diferir, de modo que as forças de suporte influenciadas pelas forças de atrito também podem diferir para cada sapata do freio. Essa força de supor- te de uma sapata de freio, portanto, não reflete com precisão a quanti- dade total de forças e momentos de freio atuando no freio a tambor.

[005] A invenção é, portanto, baseada no objetivo de criar um freio a tambor com um dispositivo de medição de carga no suporte que mostre a quantidade total de forças que atuam no freio a tambor quan- do da aplicação do freio.

[006] Para atingir esse objetivo, propõe-se que o suporte como um todo seja configurado como um componente sólido que possa ce- der elasticamente sob carga e que sejam fornecidos um ou mais sen- sores que detectem a deformação do suporte que ocorre sob carga.

[007] Uma vez que a deformação do suporte é determinada pelas forças de apoio que atuam em ambos os lados, determinando a de- formação, por exemplo, devido às tensões mecânicas que ocorrem no suporte, significa que é obtido um valor para as forças que atuam no freio e esse valor é adequado para controlar o atuador.

[008] A deformação também pode ser detectada de modo que os momentos de freio de cada sapata de freio também possam ser detec- tados e determinados em cada caso.

[009] Em um primeiro projeto simples, o contraforte é configurado na forma de uma bigorna, em que as extremidades do suporte ficam em extremidades opostas da cabeça da bigorna.

[010] Quando forças são exercidas sobre a cabeça da bigorna durante a frenagem, as tensões mecânicas são acumuladas na cabe- ça e transferidas para o pedestal.

[011] Estas tensões mecânicas podem, preferencialmente, ser detectadas por medidores de tensão na bigorna. Nesta concretização, a deformação do suporte é assim determinada indiretamente através de tensões mecânicas no suporte.

[012] Em outra concretização, o contraforte tem uma forma de U com uma base e dois membros, cuja parte externa suporta as extremi- dades do contraforte das sapatas de freio, em que o sensor ou senso- res são de um tipo que pode detectar a inclinação dos membros que muda sob carga.

[013] Para isso, em alguns casos podem ser fornecidos medido- res de tensão nos membros. Outra possibilidade é que o sensor ou sensores detectem a distância entre as extremidades livres dos mem- bros.

[014] Isso pode ocorrer, por exemplo, usando sensores Hall ou sensores AMR baseados no efeito magnetorresistivo anisotrópico, pa- ra os quais os membros são fornecidos com ímãs que funcionam co- mo emissores de sinal para o sensor Hall ou sensor AMR.

[015] De preferência, as extremidades livres dos membros po- dem ter saliências orientadas para dentro, cujas faces finais são sepa- radas umas das outras por uma separação de medição, cuja largura pode ser detectada por meio de uma bobina móvel portadora de cor- rente disposta em torno das extremidades das duas saliências, uma vez que a indutância da bobina móvel depende da largura da separa- ção de medição.

[016] Na disposição descrita acima, a base do suporte é fixada à parte externa da placa portadora, em que os membros se projetam através de uma abertura na placa portadora no lado da sapata do freio, onde as extremidades do contraforte são suportadas.

[017] De preferência, as extremidades dos membros são supor- tadas de modo que os efeitos das forças de suporte na separação de medição sejam máximos.

[018] Em outra concretização da invenção, o contraforte é trans- portado por um poste fixado à placa portadora e adjacente ao interior da base, de modo que os membros estejam orientados em direção à placa portadora.

[019] O poste é de preferência configurado integralmente com o contraforte.

[020] Para multiplicar a deformação pelas forças introduzidas, está previsto que os membros tenham extensões.

[021] Para que o dispositivo de medição seja disposto na parte traseira da placa portadora, essas extensões atingem através da placa portadora, em que a suas extremidades livres são acoplados emisso- res de sinal que cooperam com os receptores de sinal, a fim de deter-

minar a mudança de posição das extremidades livres das extensões.

[022] Os emissores de sinal podem, por exemplo, ser ímãs.

[023] As extensões podem ser configuradas integralmente com os membros. No entanto, também são concebíveis hastes de extensão que são inseridas nas extremidades dos membros.

[024] O poste está em um pedestal anexado ao lado frontal da placa portadora, em que as extensões são guiadas através de abertu- ras no pedestal. Isso permite que os receptores de sinal e um plugue para conectar os receptores de sinal a uma unidade de análise de si- nal sejam dispostos no lado do pedestal voltado para longe do poste.

[025] Os emissores e receptores de sinal e, onde aplicável, uma eletrônica de análise, estão situados na parte traseira da placa porta- dora e são fisicamente separados e barrados da região da sapata de freio. O calor do tambor que aquece durante a frenagem e o material raspado do freio não podem, portanto, interromper a detecção e análi- se do sinal.

[026] A invenção será explicada em mais detalhes abaixo com base em três concretizações exemplificativas. Os desenhos mostram:

[027] Figura 1: um tambor de freio com uma primeira concretiza- ção do contraforte;

[028] Figura 2: uma segunda concretização do contraforte; e

[029] Figura 3: uma terceira concretização do contraforte.

[030] Inicialmente, é feita referência à figura 1, que mostra, bem como uma primeira concretização do contraforte, a estrutura de con- torno de um freio a tambor.

[031] Duas sapatas de freio 2, 3 estão dispostas na frente de uma placa portadora 1 que é acoplada a um suporte de eixo. Cada sa- pata de freio cobre um arco de pouco menos de 180° e, na parte ex- terna, carrega uma lona de freio. Um tambor de freio, que é acoplado ao eixo rotativo e não mostrado aqui por razões de clareza, envolve as duas sapatas do freio, de modo que, na aplicação do freio, a sapata do freio é pressionada contra o tambor do freio, pelo que as forças de atri- to resultantes freiam o eixo e daí uma roda montada no eixo.

[032] Para a aplicação do freio, um elemento separador 4, que pode ser projetado de uma maneira muito variada, é disposto nas ex- tremidades de pressão das sapatas do freio. Pode ser um cilindro hi- dráulico ou um atuador elétrico.

[033] Entre as outras extremidades das sapatas de freio, ou seja, as extremidades do contraforte, um contraforte 5 é disposto na placa portadora 1 e, nesta concretização exemplificativa, é configurado como uma bigorna sólida feita de metal. Isto tem uma cabeça de bigorna 6 que se transforma através de um suporte 7 em um pedestal 8. O su- porte 7 se projeta através de uma abertura 9 na placa portadora 1, em que o pedestal 8 é fixado à parte traseira da placa portadora, isto é, o lado voltado para o lado oposto às sapatas de freio 2, 3.

[034] As duas sapatas de freio 2, 3 estão dispostas em faces opostas da cabeça da bigorna 6. Quando o freio é aplicado, o disposi- tivo separador 4 é alargado de modo que uma força de suporte cor- respondente seja exercida em ambas as faces terminais da cabeça da bigorna 6. O material da cabeça da bigorna 6 é duro, mas não obstan- te elasticamente deformável, de modo que as forças causam uma de- formação da cabeça da bigorna e uma inclinação do suporte 7, se as forças de suporte não forem iguais.

[035] Essa deformação ou inclinação está associada a tensões mecânicas na bigorna, que podem ser detectadas por medidores de tensão montados em pontos adequados da bigorna.

[036] Uma variante desta concretização é ilustrada na figura 2. Aqui, dois membros 11, 12 se estendem a partir de uma base 10, cu- jas extremidades livres suportam as extremidades dos contrafortes das sapatas de freio (setas 13). A base 10, como o pedestal 8, é fixada à parte traseira da placa portadora 1 e os membros 11, 12 se projetam através de uma abertura 9 em direção à frente da placa portadora 1.

[037] Na aplicação do freio, os membros são pressionados jun- tos. A distância entre suas extremidades livres pode ser medida. Para isso, eles têm preferencialmente duas saliências orientadas para den- tro 14, 15, cujas extremidades mutuamente voltadas formam uma se- paração de medição 16. A largura da separação de medição 16 repre- senta a deformação do contraforte e, portanto, constitui uma medida da força exercida sobre os membros.

[038] Essa distância pode ser medida de várias maneiras. Se as saliências 14, 15 forem fornecidas com ímãs, seu espaçamento mútuo pode ser detectado por um sensor Hall linear ou sensor AMR (nenhum dos quais é mostrado aqui). No entanto, também seria concebível ro- dear a separação com uma bobina móvel, cuja indutância muda com a largura da separação, de modo a formar uma medida da deformação do contraforte 5.

[039] A Figura 3 mostra uma concretização adicional do contra- forte 5, em que a base 10 está disposta acima da placa portadora 1, de modo que os dois membros 11, 12 apontam para a placa portadora

1. Para conseguir isso, um poste 20 que se projeta de um pedestal 21 está situado entre os dois membros. Em vista lateral, o contraforte tem assim a forma de uma cabeça de carneiro estilizada com chifres. Os membros 11, 12, a base 10, o poste 20 e o pedestal 21 são feitos de uma peça. O pedestal 21 é fixado ao lado frontal da placa portadora 1.

[040] É concebível que o pedestal 21 também seja aparafusado (não mostrado aqui) diretamente ao corpo do eixo, em que aberturas correspondentes são fornecidas na placa portadora, em que em al- guns casos a placa portadora também é parafusada no fluxo de força. Desta forma, o pedestal 21 é conectado com grande rigidez oposta à torção.

[041] As extremidades dos contrafortes das duas sapatas de freio são apoiadas na parte externa dos dois membros 11, 12.

[042] Para poder medir a distância entre os dois membros, estes últimos têm extensões 22, 23 na forma de hastes apontando através de aberturas no pedestal 21 em direção à parte traseira da placa por- tadora 1. Um dispositivo de medição está situado lá. Este consiste em ímãs 24, 25 nas extremidades livres das hastes 22, 23. Sensores sen- síveis a campos magnéticos (por exemplo, sensores Hall ou sensores AMR) são dispostos nas placas de circuito 26, 27 e ficam opostos aos ímãs.

[043] Colares estão dispostos nas aberturas do pedestal 21, a fim de vedar as hastes 22, 23 contra a abertura. Todo o arranjo de medi- ção é montado no lado oposto ao dispositivo de freio e, portanto, pro- tegido dos efeitos do material raspado do freio e do calor.

[044] O contraforte 5 com o dispositivo de medição pode ser pré- montado e fixado à placa portadora 1 como um conjunto.

[045] Cada contraforte elástico 5 pode ser ligado ao valor agre- gado que, devido à sua elasticidade reversível, projetada da maneira de um acumulador de força, pode reduzir ou impedir, de maneira me- cânica e automática sem energia, a geração de uma força de aplica- ção destrutivamente grande e excessiva (função automática, sem energia, para limitar a força de aplicação). Uma vantagem adicional refere-se a uma melhoria da função do freio de estacionamento sob condições periféricas modificadas. Por exemplo, é facilmente possível fornecer uma compensação automática da força de aplicação quando, por exemplo, um tambor de freio, que foi aplicado quando quente, di- minui devido ao resfriamento. Sob essas condições periféricas modifi- cadas, os freios a tambor convencionais reagem de maneira desvanta- josa com um aumento automático da força de aplicação. Por outro la- do, o efeito elástico da mola do contraforte 5 ajuda automaticamente,

mesmo depois que o veículo está estacionado sob frio intenso e quan- do o tambor do freio aquece mais tarde (e expande) quando aquecido (por exemplo, por radiação solar). Sob essas condições periféricas modificadas, os freios a tambor convencionais reagem de maneira desvantajosa com uma perda automática da força de aplicação, o que pode gerar custos adicionais devido à necessidade de processos de ajuste adicionais.

[046] Lista de sinais de referência

[047] 1 - Placa Portadora

[048] 2 - Sapata de Freio

[049] 3 - Sapata de Freio

[050] 4 - Dispositivo Separador

[051] 5 - Contraforte

[052] 6 - Cabeça de Bigorna

[053] 7 - Suporte

[054] 8 - Pedestal

[055] 9 - Abertura

[056] 10 - Base

[057] 11 - Membro

[058] 12 - Membro

[059] 13 - Setas

[060] 14 - Saliências

[061] 15 - Saliências

[062] 16 - Separação de Medição

[063] 20 - Poste

[064] 21 - Pedestal

[065] 22 - Extensões

[066] 23 - Extensões

[067] 24 - Ímãs

[068] 25 - Ímãs

[069] 26 - Placa de Circuito

[070] 27 - Placa de Circuito

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Freio a tambor com um tambor de freio e duas sapatas de freio (2, 3) que podem ser aplicadas ao tambor de freio e estão fi- xadas no lado da sapata de freio de uma placa portadora (1) e cada uma compreende uma extremidade de pressão e uma extremidade de contraforte, em que um dispositivo separador (4) está disposto entre as extremidades da pressão e um contraforte (5) com um dispositivo de medição de carga é fornecido entre as extremidades do contraforte, dispositivo que serve para determinar a carga prevalecente no contra- forte (5), caracterizado pelo fato de que o contraforte (5) como um todo está configurado como um componente sólido que pode ser deforma- do elasticamente sob carga e em que um ou mais sensores são forne- cidos que detectam a deformação do contraforte que ocorre sob carga.

2. Freio a tambor, de acordo com a reivindicação 1, carac- terizado pelo fato de que o contraforte (5) tem a forma de uma bigorna, em que as extremidades do contraforte ficam em extremidades opos- tas da cabeça da bigorna (6).

3. Freio a tambor, de acordo com a reivindicação 2, carac- terizado pelo fato de que para detectar a deformação da bigorna são fixados medidores de tensão.

4. Freio a tambor, de acordo com a reivindicação 1, carac- terizado pelo fato de que o contraforte (5) tem uma forma de U com uma base (10) e dois membros (11, 12), cuja parte externa suporta as extremidades do contraforte, e em que o sensor ou sensores são de um tipo que pode detectar a inclinação dos membros (11, 12) que mu- da sob carga.

5. Freio a tambor, de acordo com a reivindicação 4, carac- terizado pelo fato de que o sensor ou sensores detectam a distância entre as extremidades livres dos membros (11, 12).

6. Freio a tambor, de acordo com a reivindicação 4 ou 5,

caracterizado pelo fato de que as extremidades livres dos membros (11, 12) têm saliências orientadas para o interior (14, 15), cujas faces terminais são separadas umas das outras por uma separação de me- dição (16).

7. Freio a tambor, de acordo com qualquer uma das reivin- dicações 4 a 6, caracterizado pelo fato de que a base (10) está presa à parte externa da placa portadora (1) e os membros (11, 12) se proje- tam através de uma abertura na placa portadora (1) no lado da sapata do freio onde as extremidades do contraforte são apoiadas.

8. Freio a tambor, de acordo com qualquer uma das reivin- dicações 4 a 6, caracterizado pelo fato de que o contraforte (5) é transportado por um poste (20) preso à placa portadora (1) e adjacente ao interior da base (10), de modo que os membros (11, 12) são orien- tados em direção à placa portadora (1).

9. Freio a tambor, de acordo com a reivindicação 8, carac- terizado pelo fato de que o poste (20) é configurado integralmente com o contraforte (5).

10. Freio a tambor, de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que os membros (11, 12) têm extensões (22,23).

11. Freio a tambor, de acordo com a reivindicação 10, ca- racterizado pelo fato de que as extensões (22, 23) atingem através da placa portadora (1) e em que em suas extremidades livres são acopla- dos emissores de sinal que cooperam com os receptores de sinal para determinar a mudança de posição das extremidades livres.

12. Freio a tambor, de acordo com a reivindicação 11, ca- racterizado pelo fato de que os emissores de sinal são ímãs (24, 25).

13. Freio a tambor, de acordo com a reivindicação 11, ca- racterizado pelo fato de que o poste (20) é configurado integralmente com um pedestal (21) que é fixado ao interior da placa portadora (1),

em que as extensões (22, 23) são guiadas através de aberturas no pedestal (21) e em que os receptores de sinal e um plugue para co- nectar os receptores de sinal a uma unidade de análise de sinal estão dispostos no lado do pedestal (21) voltado para o lado oposto do poste (20).