ES2238779T3 - Actuador electro-mecanico para un freno de tambor. - Google Patents
Actuador electro-mecanico para un freno de tambor.Info
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Abstract
Un freno de tambor (10) que tiene primera (14) y segunda (16) zapatas de frenos retenidas sobre una placa de apoyo (20) y movidas en acoplamiento con un tambor (18) para efectuar una aplicación del freno que corresponde a una entrada de frenado deseada suministrada por un miembro de actuación (28), incluyendo dicho miembro de actuación (28) una carcasa (50) que tiene un primer taladro (54) que está conectado allí con un taladro transversal (56); un piñón (58) localizado en dicho primer taladro (54) y que tiene un primer extremo (60) y un segundo extremo (62), teniendo dicho piñón (58) primeros dientes (68) encima que están adyacentes a dicho primer extremo (60) y un engranaje (64) conectado al segundo extremo (62); una primera cremallera (74) situada en dicho taladro transversal (56) y que tiene segundos dientes (67) encima, que engranan con dichos dientes (68) sobre dicho piñón (58); una segunda cremallera (76) localizada en dicho taladro transversal (56) y que tiene terceros dientes (67¿)encima, que engranan con dichos dientes (68) sobre dicho piñón (58); primeros medios de articulación (28) para conectar dicha cremallera (74) con dicha primera zapata de freno (14); segundos medios de articulación (28¿) para conectar dicha segunda cremallera (76) con dicha segunda zapata de freno (16), provocando dicho piñón (58), que recibe un par de torsión que corresponde a dicha entrada de frenado deseada, una rotación que es trasladada a movimiento lineal de dichas primera (74) y segunda (76) cremalleras a través del engrane de dichos primeros dientes (68) con dichos segundos (67) y terceros (67¿) dientes, suministrando dicho movimiento lineal de dichas primera (74) y segunda (76) cremalleras una fuerza para mover dichas primera (14) y segunda (16) zapatas de freno en acoplamiento con dicho tambor (18) para efectuar una aplicación de freno deseada; estando caracterizado dicho tambor de freno porque un engranaje (64) está conectado al segundo extremo (62) del piñón (58) y una palanca de ajuste (90) está conectada a dicho piñón (58) y a dichos primero (28) segundo (28¿) medios de articulación para mantener una holgura de movimiento deseada entre dichas primera (14) y segunda (16) zapatas de freno y dicho tambor (18).
Description
Actuador electro-mecánico para un
freno de tambor.
Esta invención se refiere a un piñón accionado
por un motor eléctrico para mover primera y segunda cremalleras
opuestas para proporcionar una fuerza para mover primera y segunda
guarniciones de fricción correspondientes en acoplamiento con un
tambor para efectuar una aplicación del freno.
Las patentes de los Estados Unidos 2.096.854 y
1.805.190 describen un sistema de freno, en el que se aplica una
entrada manual a un piñón para mover primera y segunda cremalleras
para llevar a primera y segunda zapatas de fricción en acoplamiento
con un tambor y para efectuar una aplicación del freno.
Desafortunadamente, la entrada manual es a menudo insuficiente para
desarrollar una fuerza suficiente para llevar un vehículo a una
distancia de parada deseada y, como resultado, han sido
desarrollados frenos accionados hidráulica y eléctricamente y han
sido utilizados en vehículos durante un periodo de tiempo. Una
característica deseable ofrecida por tales frenos reside en su
simplicidad y en que se consigue a menudo una reducción del peso
total de un vehículo. Ejemplos de tales frenos se pueden encontrar
e las siguientes patentes de los Estados Unidos 4.793.447;
4.804.073; 4.850.459; 4.928.543; 4.944.372; y 5.201.387. En estos
frenos, un par de salida desde un motor eléctrico es modificado a
través del uso de varios engranajes para proporcionar una entrada
para mover las partidas de frenos en acoplamiento con otro miembro
para efectuar una aplicación del freno. Un problema en el
funcionamiento de tales frenos es la velocidad a la que se
desarrolla la fuerza de actuación y la intensidad de la fuerza de
actuación resultante producida para detener el vehículo dentro de
una distancia de frenado deseada durante una aplicación del freno.
En los vehículos que tienen frenos eléctricos es deseable tener
sensores asociados con ruedas individuales para suministrar a un
controlador una indicación del frenado de cada rueda con el fin de
regular las señales de funcionamiento de las ruedas individuales
para conseguir una parada suave, equilibrada y efectiva. Aunque los
sistemas de freno accionados eléctricamente cumplen las normas
actuales de funcionamiento, su uso ha sido limitado, en general, a
la utilización en sistemas de freno para vehículos remolcados.
Un objeto principal de la presente invención es
proporcionar un sistema de freno con estructura de actuación a
través de la cual se aplica una fuerza de funcionamiento para mover
guarniciones de fricción en acoplamiento con un tambor de freno para
proporcionar una aplicación suave, efectiva y eficiente del
freno.
De acuerdo con esta invención, un módulo de freno
individual incluirá un tambor de freno, en el que primera y segunda
zapatas de freno son impulsadas por un actuador como una función
del par desarrollado por un motor eléctrico en respuesta a una
señal de entrada suministrada por un controlador a través de un
operador para efectuar una aplicación del freno. El actuador
incluye un piñón que es girado por una disposición de engranaje que
está conectada al motor eléctrico. La rotación del piñón suministra
una entrada a primera y segunda cremalleras opuestas para mover
linealmente la guarnición de fricción asociada con la primera y
segunda zapatas de freno en acoplamiento con el tambor para
efectuar la aplicación del freno. Una palanca de ajuste conectada al
piñón responde al movimiento giratorio del piñón para modificar la
articulación entre la primera y segunda cremalleras y la primera y
segunda pastillas de freno, respectivamente, para compensar el
desgaste de la guarnición de una pastilla de freno y para asegurar
que la distancia requerida para mover la primera y segunda
pastillas de freno para efectuar una aplicación del freno no excede
una distancia predeterminada.
Una ventaja de este sistema de freno es
proporcionada utilizando primera y segunda cremalleras opuestas,
que son accionadas por el par de rotación aplicado a un piñón por
un motor eléctrico para proporcionar una fuerza de actuación
compensada para mover la primera y segunda guarniciones en
acoplamiento con un tambor para efectuar una aplicación suave del
freno.
Otra ventaja de este sistema de freno es
proporcionada por el miembro de ajuste, que responde al movimiento
giratorio de un piñón para compensar el desgaste de una
guarnición.
La figura 1 es una ilustración esquemática de un
sistema de freno de tambor con una vista extrema en sección de un
actuador de cremallera y piñón fabricado de acuerdo con los
principios de la presente invención.
La figura 2 es una vista en sección tomada a lo
largo de la línea 2-2 de la figura 1 con una
palanca de ajuste añadida a la misma.
La figura 3 es una vista despiezada ordenada de
las partes componentes internas del actuador de la figura 1.
La figura 4 es una vista de la palanca de ajuste
que ilustra la relación entre la palanca de ajuste y una tuerca de
estrella, en la que la guarnición de fricción de una zapata de
freno es nueva y no está desgastada.
La figura 5 es una vista de la palanca de ajuste
que ilustra la relación entre la palanca de ajuste y la tuerca de
estrella cuando la guarnición de la zapata de freno ha sido
reducida a través del desgaste.
La figura 6 es una vista extrema tomada a lo
largo de la línea 6-6 de la figura 5.
La figura 7 es una palanca de ajuste después de
que la articulación entre la cremallera y la primera y segunda
zapatas de freno ha sido modificada como resultado de la actuación
de la palanca de ajuste; y
La figura 8 es una vista extrema tomada a lo
largo de la línea 8-8 de la figura 7.
El conjunto de freno de tambor 10 ilustrado en la
figura 1 incluye un actuador de cremallera y piñón 12 retenido
sobre una placa de apoyo 20 a través de la cual las guarniciones de
fricción 15 y 17, respectivamente, asociadas con la primera 14 y la
segunda zapata de freno 16 se mueven en acoplamiento con un tambor
18 para efectuar una aplicación del freno.
La primera zapata de freno 14 tiene un alma 30
con un primer extremo 22 localizado sobre un pasador de anclaje 24
conectado a un sensor de carga 25 y un segundo extremo 26 conectado
por una articulación 28 al actuador de cremallera y piñón 12. El
alma 30 está montada sobre una placa de apoyo 20 por pasadores
elásticos 32 que permiten al segundo extremo 26 pivotar alrededor
del primer extremo 22 en respuesta a una fuerza de actuación
suministrada por el actuador de cremallera y piñón 12 para mover la
pastilla de fricción 15 en acoplamiento con el tambor 18 durante
una aplicación del freno.
La segunda zapata de freno 16 tiene un alta 34
con un primer extremo 36 localizado sobre un pasador de anclaje 24'
conectado a un sensor de carga 25 y un segundo extremo 38 conectado
por la articulación 28' al actuador de cremallera y piñón 12. El
alma 34 está montada sobre una placa de apoyo 20 por un pasador
elástico 32' que permite al segundo extremo 38 pivotar alrededor
del primer extremo 36 en respuesta a una fuerza de actuación
suministrada por el actuador de cremallera y piñón 12 para mover la
pastilla de fricción 17 en acoplamiento con el tambor durante una
aplicación del freno.
Una vista prospectiva del actuador de cremallera
y pistón 12 de la figura 1 se ilustra en la figura 3 y la vista en
sección ilustrada en la figura 2. El actuador de cremallera y piñón
12 incluye una carcasa 50 que está localizada y retenida en el
orificio 21 de la placa de apoyo 20, respectivamente, por lengüetas
de localización 19, 19' en muescas 52, 52' sobre la parte superior
y la parte inferior de la carcasa 50, ver las figuras 6 y 7. La
carcasa 50 tiene un taladro axial 54 para aceptar el piñón 58 y un
taladro transversal 56 para recibir los miembros opuestos de la
cremallera 74 y 76. El piñón 58 tiene una caña con un primer
extremo 60, que se extiende a través de la carcasa 50 y un segundo
extremo 62. El piñón 58 tiene dientes 68 localizados entre el
primer extremo 60 y el segundo extremo 62 y una ranura axial 70
localizada adyacente a una muesca radial 72 sobre el primer extremo
60. Un engranaje 64 está fijado al segundo extremo 62 del piñón 58
para recibir una entrada desde un engranaje solar 200 asociado con
un motor eléctrico. Los dientes 68 están diseñados para ser
colocados en el taladro transversal 56 cuando el piñón está
colocado en el taladro 54. La primera cremallera 74 tiene una
proyección 75 con dientes 67 encima, que engranan con dientes 68
sobre el piñón 58, mientras que una segunda cremallera 76 tiene una
proyección 77 con dientes 67' encima que engranan también con
dientes 68 sobre el piñón 58.
La primera articulación 28 tiene un miembro de
yugo 82 con una caña roscada 84 que está unida con una tuerca de
estrella 86. La tuerca de estrella 86 está colocada adyacente al
extremo de la primera cremallera 74 y el miembro de yugo 82 es
puesto en acoplamiento con el extremo 26 de la primera alma 30. La
segunda articulación 28' tiene un miembro de yugo 82' con una caña
roscada 84' que está unida con una tuerca de estrella 86'. La
tuerca de estrella 84' está colocada adyacente al extremo de la
segunda cremallera 76 y el miembro de yugo 82' está puesto en
acoplamiento con el extremo 38 de la segunda alma 34.
La primera 14 y la segunda 16 zapatas están
desviadas de forma elástica una hacia la otra por medio de muelles
40 y 42 para asegurar que el primero y segundo extremos de las
almas 30 y 34 permanecen engranados con la placa de anclaje fija 24
y los miembros de articulación 28, 28' permanecen conectados con la
primera 74 y segunda 76 cremalleras para definir una holgura de
movimiento entre las guarniciones de fricción 15 y 17 y el tambor
20.
La palanca de ajuste 90, ver las figuras 2, 3, 4,
6 y 8, tiene un orificio central 92 con una lengüeta 94, que está
localizada en una ranura axial 70 adyacente al extremo 60 del piñón
58. La palanca de ajuste 90 tiene una primera proyección 96 que
engrana con la primera tuerca de estrella 84 y una segunda
proyección 98 que engrana con la segunda tuerca de estrella 84'.
Una arandela ondulada 100 está retenida sobre el piñón 58 por un
anillo de encaje elástico 102, que está colocada en la muesca 72. La
arandela ondulada 100 actúa sobre la palanca de ajuste 90 y la
retiene contra una arandela de empuje 104, que está localizada
entre la palanca de ajuste 90 y la carcasa 50. Un casquillo 105
fijado en la carcasa 50 proporciona una superficie de apoyo para
mantener el piñón 58 en alineación axial dentro del taladro axial
54.
Cuando se desea una aplicación del freno, un
operador proporciona una entrada en un controlador que suministra
una señal de funcionamiento al motor eléctrico. La salida desde el
motor eléctrico es transmitida por un engranaje solar 200 al
engranaje 64. El par procedente del engranaje 64 es transferido por
los dientes 68 del piñón 58 a los dientes 67, 67' para proporcionar
un movimiento lineal de la primera 74 y segunda 76 cremalleras. El
movimiento de la primera 74 y segunda 76 cremalleras proporciona una
fuerza que hace pivotar el extremo 26 de la primera alma 30 y el
extremo 38 de la segunda alma 34 alrededor de la placa de anclaje
24 para llevar las guarniciones de fricción 15 y 16 en acoplamiento
con el tambor 20 para efectuar una aplicación de freno.
En la posición de reposo, las pastillas de
fricción 15 y 17 tienen una holgura de movimiento deseada con el
tambor 18 y la palanca de ajuste 90 está colocada de la manera que
se ilustra en la figura 4. La palanca de ajuste 90 permanece
estacionaria cuando la primera 74 y la segunda 76 cremalleras se
mueven linealmente para proporcionar una fuerza de funcionamiento
para mover la primera 14 y la segunda 16 zapatas de freno y la
lengüeta 94 está localizada en la ranura axial 70. Después de un
periodo de tiempo y de uso, las guarniciones de fricción 15 y 17 se
desgastan y, como resultado, se incrementa la translación lineal
requerida para que la primera 74 y segunda 76 cremalleras muevan
las guarniciones de fricción 15 y 17 en acoplamiento con el tambor
18. Cuando se produce tal desgaste, se incrementa la rotación
angular del piñón 58 y, como resultado, la lengüeta 94 engrana
ahora con la primera pared 69 de la ranura axial 70, de tal manera
que se gira la palanca 90. A medida que se gira la palanca de
ajuste 90, se desliza axialmente a lo largo de la primera pared 69
en respuesta a una fuerza proporcionada por la arandela ondulada
100 provocando que la primera proyección 96 apunte sobre un diente
sobre la ranura de estrella 86 y que la segunda proyección 96
apunte sobre un diente sobre la ranura de estrella 86' de la manera
que se ilustra en las figuras 5 y 6. Al término del par en el
engranaje 68, el piñón 58 retorna a una posición de reposo y, como
resultado, una segunda pared 71 de la ranura axial 70 engrana con
la lengüeta 94 provocando que las ranuras de estrella 86, 86'
giren, respectivamente, con respecto a los miembros de yugo 82, 82'
e incrementen o modifiquen las articulaciones 28, 28' entre la
primera 74 y segunda 76 cremalleras y el alma 30 y 34 de la manera
que se ilustra en la figura 7. A medida que giran las ranuras de
estrella 86, 86', la palanca de ajuste 90 comprime la arandela
ondulada 100 y retornan a la posición de reposo, como se ilustra en
la figura 8. La rotación curvada asociada con la rotación inducida
de la palanca de ajuste 90 es seleccionada como una función de púas
sobre las ranuras de estrella 86, 86' para iniciar la modificación o
ajuste de la articulación 28, 28' para asegurar el mantenimiento de
una distancia lineal deseada para mover las pastillas de fricción
15 y 17 en acoplamiento con el tambor 18 para efectuar una
aplicación del freno.
Claims (6)
1. Un freno de tambor (10) que tiene primera (14)
y segunda (16) zapatas de frenos retenidas sobre una placa de apoyo
(20) y movidas en acoplamiento con un tambor (18) para efectuar una
aplicación del freno que corresponde a una entrada de frenado
deseada suministrada por un miembro de actuación (28), incluyendo
dicho miembro de actuación (28) una carcasa (50) que tiene un
primer taladro (54) que está conectado allí con un taladro
transversal (56); un piñón (58) localizado en dicho primer taladro
(54) y que tiene un primer extremo (60) y un segundo extremo (62),
teniendo dicho piñón (58) primeros dientes (68) encima que están
adyacentes a dicho primer extremo (60) y un engranaje (64)
conectado al segundo extremo (62); una primera cremallera (74)
situada en dicho taladro transversal (56) y que tiene segundos
dientes (67) encima, que engranan con dichos dientes (68) sobre
dicho piñón (58); una segunda cremallera (76) localizada en dicho
taladro transversal (56) y que tiene terceros dientes (67') encima,
que engranan con dichos dientes (68) sobre dicho piñón (58);
primeros medios de articulación (28) para conectar dicha cremallera
(74) con dicha primera zapata de freno (14); segundos medios de
articulación (28') para conectar dicha segunda cremallera (76) con
dicha segunda zapata de freno (16), provocando dicho piñón (58),
que recibe un par de torsión que corresponde a dicha entrada de
frenado deseada, una rotación que es trasladada a movimiento lineal
de dichas primera (74) y segunda (76) cremalleras a través del
engrane de dichos primeros dientes (68) con dichos segundos (67) y
terceros (67') dientes, suministrando dicho movimiento lineal de
dichas primera (74) y segunda (76) cremalleras una fuerza para mover
dichas primera (14) y segunda (16) zapatas de freno en acoplamiento
con dicho tambor (18) para efectuar una aplicación de freno
deseada; estando caracterizado dicho tambor de freno porque
un engranaje (64) está conectado al segundo extremo (62) del piñón
(58) y una palanca de ajuste (90) está conectada a dicho piñón (58)
y a dichos primero (28) segundo (28') medios de articulación para
mantener una holgura de movimiento deseada entre dichas primera
(14) y segunda (16) zapatas de freno y dicho tambor (18).
2. El freno de tambor (10) según la
reivindicación 1, en el que dicho piñón (58) está
caracterizado por una caña con una ranura axial (70)
localizada adyacente a dicho primer extremo (60), teniendo dicha
ranura axial (70) una longitud curvada que corresponde a una
secuencia de ajuste deseada para dicha holgura de movimiento.
3. El freno de tambor (10) según la
reivindicación 2, en el que dicha palanca de ajuste (90) se
caracteriza por un orificio (92) con una lengüeta (94)
encima, que está localizada en dicha ranura axial (70) sobre dicha
caña, donde dicho piñón (58) lleva, sobre rotación, una pared (69)
de dicha ranura axial (70) en acoplamiento con dicha lengüeta (94)
y después de una rotación curvada predeterminara mueve dicha palanca
de ajuste (90) a través de una rotación curvada.
4. El freno de tambor (10) según la
reivindicación 3, en el que dichos primeros medios de articulación
(28) se caracterizan por un primer miembro de yugo (82) que
se acopla y es retenido por dicha primera zapata de freno (14); por
una primera ranura de estrella (86) que se acopla de forma roscada
con dicho primer miembro de yugo (82) y que está conectada a dicha
primera cremallera (74), provocando dicha rotación curvada de dicha
palanca de ajuste (90) que dicha primera ranura de estrella (86)
gire de una manera correspondiente sobre roscas de dicho primer
miembro de yugo (82) para cambiar la longitud entre la primera
cremallera (74) y la primera zapata de freno (14) para mantener una
holgura de movimiento deseada con dicho tambor (18).
5. El freno de tambor según la reivindicación 4,
en el que dichos segundos medios de articulación (28') se
caracterizan por un segundo miembro de yugo (82') que se
acopla y está retenido por dicha segunda zapata de freno (16); una
segunda tuerca de estrella (86') que se acopla de forma roscada con
dicho segundo miembro de yugo (82') y que está conectada con dicha
segunda cremallera (76), provocando dicha rotación curvada de dicha
palanca de ajuste (90) que dicha segunda tuerca de estrella (86')
gire de una manera correspondiente sobre roscas de dicho segundo
miembro de yugo (82') para cambiar la longitud entre la segunda
cremallera (76) y la segunda zapata de freno (16) para mantener una
holgura de movimiento deseada con dicho tambor (18).
6. El freno de tambor según la reivindicación 5,
caracterizado, además, por un motor eléctrico, a través del
cual una entrada es alimentada a dicho engranaje (64) sobre dicho
piñón (58).
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/980,521 US5913390A (en) | 1997-12-01 | 1997-12-01 | Electro-mechanical actuator for a drum brake |
| US980521 | 1997-12-01 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2238779T3 true ES2238779T3 (es) | 2005-09-01 |
Family
ID=25527624
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES98961817T Expired - Lifetime ES2238779T3 (es) | 1997-12-01 | 1998-11-25 | Actuador electro-mecanico para un freno de tambor. |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5913390A (es) |
| EP (1) | EP1036282B1 (es) |
| JP (1) | JP2002509600A (es) |
| DE (1) | DE69829206T2 (es) |
| ES (1) | ES2238779T3 (es) |
| WO (1) | WO1999028649A1 (es) |
Families Citing this family (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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