ES2254743T3 - Freno de disco con deteccion de la aplicacion de los forros de friccion en el disco de freno. - Google Patents

Abstract

Freno de disco con dos zapatas de freno (12, 14) que pueden apretarse a ambos lados de un disco de freno (16) para la generación de una fuerza de apriete (A, A¿), un dispositivo actuador (26) para el accionamiento de al menos una de las zapatas de freno (12, 14) y un dispositivo de detección (38) para detectar la entrada en contacto de al menos una de las zapatas de freno (12, 14) con el disco de freno (16), que en el momento de la entrada en contacto adopta un estado característico, caracterizado porque el dispositivo de detección (38) comprende un elemento elástico (44, 76) y porque el dispositivo de detección (38) adopta el estado característico al alcanzarse un umbral de fuerza definido por las propiedades elásticas del elemento elástico (44, 76).

Description

Freno de disco con detección de la aplicación de los forros de fricción en el disco de freno.

La invención se refiere a un freno de disco con dos zapatas de freno que pueden apretarse a ambos lados de un disco de freno para la generación de una fuerza de apriete y un dispositivo actuador para el accionamiento de al menos una de las zapatas de freno. La invención se refiere, además, a un procedimiento para controlar o regular un sistema de freno que comprende un freno de disco de este tipo.

Un freno de disco del tipo indicado se conoce por el documento WO 99/05011. Las fuerzas que se generan en este freno de disco en el marco de un proceso de frenado pueden dividirse en fuerza de apriete (denominada también fuerza axial, fuerza transversal, fuerza de cierre de zapatas o fuerza normal) y fuerza tangencial (denominada también fuerza de fricción). Se denomina fuerza de apriete la componente de fuerza que se aplica desde una zapata de freno perpendicularmente respecto al plano del disco de freno sobre el disco de freno. Por fuerza tangencial se entiende, por el contrario, la componente de fuerza que debido a la fricción de frenado actúa entre el forro de fricción de la zapata de freno y el disco de freno en la dirección del contorno del disco de freno sobre la zapata de freno. Mediante la multiplicación de la fuerza tangencial por la distancia del punto de ataque de la fuerza tangencial del eje de giro de las ruedas puede determinarse el momento de frenado.

En el freno de disco conocido por el documento WO 99/05011, la fuerza de apriete se genera de forma hidráulica o mediante un electromotor. En caso de una generación hidráulica de la fuerza de apriete, se alimenta un fluido hidráulico puesto bajo presión a una cámara hidráulica realizada en una caja del freno de disco. Un émbolo hueco alojado de forma desplazable en la cámara hidráulica de un dispositivo actuador es desplazado por el fluido hidráulico en la dirección hacia una de las dos zapatas de freno y la pone en engrane por fricción con el disco de freno. Puesto que el freno de disco está realizado como freno de disco de pinza flotante, de una forma conocida, también la zapata de freno que no actúa directamente en combinación con el émbolo se aprieta contra el disco de freno.

En el caso de una generación de la fuerza de apriete por motor, el movimiento de rotación de un árbol de motor se reduce en primer lugar mediante un engranaje planetario y se transforma, a continuación, mediante una disposición de tuerca/husillo dispuesta en el interior del émbolo hueco del dispositivo actuador en un movimiento de traslación. El émbolo hueco es arrastrado por este movimiento de traslación y transmite el movimiento de traslación a una de las dos zapatas de freno, que se aprieta a continuación contra el disco de freno.

Los sistemas de freno del futuro requieren una detección exacta de las fuerzas que se producen en un proceso de frenado para fines de control y regulación. Por lo tanto, es usual dotar los frenos de disco de uno o varios sensores de fuerza y acoplar estos sensores de fuerza a los circuitos de control y regulación.

En el documento WO 99/05011 se propone mejorar el control del freno de disco previendo un sensor de fuerza que detecta la fuerza de apriete, que puede estar dispuesto, por ejemplo, en el interior o en el exterior de una zapata de freno o también en el émbolo hueco. Mediante un sensor de fuerza de este tipo puede detectarse la fuerza de apriete en un intervalo amplio de fuerzas de apriete y puede generarse una señal de control adecuada.

En el documento DE 196 39 686 A1 también está descrito un freno de disco dotado de sensores de fuerza. El freno de disco tiene dos sensores de fuerza, que están dispuestos en un tornillo de fijación, respectivamente, mediante el cual se une una pinza con un soporte fijado en el vehículo. Los sensores de fuerza sirven para la detección de la fuerza tangencial, que es tenida en cuenta por un dispositivo de control de un actor del freno de rueda electromecánico no detalladamente descrito al ajustar la fuerza de apriete.

Por el documento DE 195 36 695 A1 se conoce un sistema para controlar o regular un freno electromecánico. En este sistema está previsto un mecanismo para ajustar un juego de aflojamiento del freno, incluso sin el uso de un sensor de fuerza.

La invención tiene el objetivo de indicar un freno de disco que tenga una estructura optimizada, en particular, en vista de los fines de control y regulación.

Partiendo de un freno de disco del tipo indicado al principio, este objetivo se consigue según la invención porque existe un dispositivo de detección para detectar la entrada en contacto de al menos una de las zapatas de freno con el disco de freno, adoptando el dispositivo de detección un estado característico en el momento de la entrada en contacto y comprendiendo el mismo un elemento elástico, adoptándose el estado característico al alcanzarse un umbral de fuerza definido por las propiedades elásticas del elemento elástico.

A diferencia de los sensores de fuerza convencionales, el dispositivo de detección según la invención no adopta un estado indefinido dentro de un estado continuo en el momento de la entrada en contacto, sino que adopta un estado característico, es decir, claramente definido, preferiblemente de una pluralidad de estados discretos y delimitados unos respecto a otros. Por ejemplo, es posible que, en el momento de la entrada en contacto de al menos una de las zapatas de freno con el disco de freno, el dispositivo de detección adopte un estado característico de dos estados posibles de un conjunto de estados digital (por ejemplo, conectado/desconectado).

El dispositivo de detección puede estar configurado como dispositivo activo o pasivo. Por ejemplo, es concebible que un dispositivo de detección activo genere una señal de estado eléctrica discreta en el momento de la entrada en contacto. Un dispositivo de detección pasivo puede pasar a un estado mecánico discreto, preferiblemente eléctricamente valorable, en el momento de la entrada en contacto. Por lo tanto, el estado característico puede ser tanto de naturaleza mecánica como eléctrica.

El dispositivo de detección permanece preferiblemente durante todo el proceso de frenado en el estado característico para la entrada en contacto de al menos una de las zapatas de freno con el disco de freno. En este caso, este estado característico no sólo es un indicio para el proceso de la entrada en contacto sino adicionalmente para el estado de encontrarse en contacto.

Las realizaciones anteriores muestran claramente que, cuando se usa el dispositivo de detección según la invención, puede generarse una señal discreta para controlar o regular un sistema de freno, que es característica para la entrada en contacto de al menos una de las zapatas de freno con el disco de freno. Una señal discreta de este tipo puede ser valorada de forma fundamentalmente más sencilla por algoritmos de control o regulación que, por ejemplo, una señal de salida continua de un sensor de fuerza convencional.

En muchos campos de aplicación, el dispositivo de detección según la invención puede sustituir los sensores de fuerza hasta ahora usados, que son complejos y, por lo tanto, caros. Por ejemplo, en un freno de disco que puede ser accionado por motor es concebible usar el dispositivo de detección según la invención para la detección segura de la entrada en contacto de al menos una de las zapatas de freno con el disco de freno y para realizar una regulación, p, ej. de la fuerza de apriete o de la fuerza tangencial después de la detección de la entrada en contacto sin sensores, mediante la valoración del consumo de corriente del motor o del ángulo de torsión de un rotor del motor. No obstante, también puede pensarse en usar el dispositivo de detección según la invención en combinación con uno o varios sensores de fuerza convencionales, por ejemplo, sensores de la fuerza de apriete o sensores de la fuerza tangencial.

El dispositivo de detección adopta preferiblemente el estado característico para la entrada en contacto al alcanzarse un umbral de fuerza de apriete o fuerza tangencial predefinido. Puesto que la entrada en contacto de al menos una de las zapatas de freno con el disco de freno es un proceso continuo, un procedimiento de este tipo permite una determinación definida del momento a partir del cual debe partirse de una entrada en contacto a tener en cuenta para fines de control o regulación. Puesto que debe detectarse el proceso de la entrada en contacto, es recomendable elegir el umbral de fuerza determinante relativamente bajo. Ha resultado ser ventajoso elegir el umbral de fuerza por debajo de aproximadamente 100 N. Es razonable situar el umbral de fuerza en el intervalo de 50 a 90 N y preferiblemente en aproximadamente 80 N.

El dispositivo de detección puede comprender un elemento elástico, dispuesto desde el punto de vista funcional entre al menos una de las zapatas de freno y el dispositivo actuador, cuyas propiedades elásticas determinan el umbral de la fuerza de apriete. Es recomendable que el elemento elástico se encuentre ya antes de comenzar un proceso de frenado en un estado pretensado. El elemento elástico puede estar formado, por ejemplo, por un resorte helicoidal o un resorte especial o puede estar hecho de un material elastómero. Según una configuración preferible de la invención, el elemento elástico está dispuesto en el interior de una jaula, que está acoplada rígidamente al dispositivo actuador y en el interior de la cual al menos una de las zapatas de freno es desplazable a lo largo de un recorrido limitado respecto al dispositivo actuador. La jaula puede actuar, además, como guía para la al menos una zapata de freno alojada en la misma.

Para el dispositivo de detección están disponibles distintas posibilidades de realización. Todas las posibilidades de realización tienen en común el aspecto funcional, que el dispositivo de detección adopta un estado valorable para fines de control y regulación, en cuanto al menos una de las zapatas de freno entre en contacto con el disco de freno. Por ejemplo, puede pensarse en realizar el dispositivo de detección como dispositivo de conmutación. El funcionamiento del dispositivo de conmutación puede estar basado en un principio de conmutación mecánico o eléctrico. Un ejemplo para un principio de conmutación mecánico es el desplazamiento de medios de conmutación como reacción a la entrada en contacto de al menos una de las zapatas de freno con el disco de freno. Un principio de conmutación eléctrico puede estar basado en el efecto de Hall. Una forma de realización preferible de un dispositivo de conmutación basado en un principio de conmutación mecánico tiene al menos una pareja de contactos con un primer contacto y un segundo contacto, estando realizados los dos contactos de tal forma que, en el momento de la entrada en contacto de al menos una de las zapatas de freno con el disco de freno, éstos adopten un estado de conmutación característico uno respecto al otro. Este estado de conmutación característico para la entrada en contacto puede ser una apertura o un cierre de un circuito. El estado de conmutación característico que va unido a una apertura de un circuito eléctrico es especialmente ventajoso, puesto que en este caso un desacoplamiento mecánico de la pareja de contactos puede ir unido a las fuerzas de reacción que se producen en un proceso de frenado.

Es recomendable que el elemento elástico esté dispuesto desde el punto de vista funcional entre el primer contacto y el segundo contacto. De esta forma puede conseguirse, por ejemplo, que los contactos no adopten el estado de conmutación característico hasta después de una compresión del elemento elástico, es decir, después de sobrepasarse el umbral de la fuerza de apriete. Ha resultado ser ventajoso acoplar un contacto a al menos una de las zapatas de freno y el otro contacto, que actúa en combinación con este contacto, al dispositivo actuador. El contacto indicado en último lugar puede estar acoplado a un elemento que puede realizar un movimiento de traslación del dispositivo actuador, de modo que la apertura o el cierre del circuito eléctrico sea inducido por un movimiento del dispositivo actuador.

En cuanto a la configuración del dispositivo actuador están disponibles distintos conceptos. El dispositivo actuador puede accionarse por motor o de forma hidráulica. Además, es posible configurar un solo dispositivo actuador de tal forma que sea posible accionarlo tanto de forma hidráulica como por motor. En una configuración de este tipo del dispositivo actuador puede realizarse una función de frenado de emergencia o de aparcamiento mediante el accionamiento por motor. Según una configuración preferible de la invención, el freno de disco es parte de un sistema de freno electrohidráulico.

Es recomendable que el elemento actuador que puede realizar un movimiento de traslación ya mencionado del dispositivo actuador pueda realizar adicionalmente, según la configuración del dispositivo actuador, también un movimiento de rotación. Si el dispositivo actuador incluye una disposición de tuerca-husillo, el elemento actuador que puede realizar un movimiento de traslación puede estar formado por la tuerca o por el husillo de la disposición de tuerca-husillo. No obstante, el elemento actuador que puede realizar un movimiento de traslación también podría ser un componente separado, que puede estar configurado de forma acoplable a la tuerca o al husillo de la disposición de tuerca-husillo. El elemento actuador que puede realizar un movimiento de traslación puede estar formado, por ejemplo, por un émbolo que actúa en combinación con una de las zapatas de freno, que envuelve la disposición de tuerca-husillo radialmente en el exterior. En el caso de un dispositivo actuador que puede ser accionado de forma hidráulica, el elemento actuador que puede realizar un movimiento de traslación puede estar formado por un émbolo accionado por el fluido hidráulico.

A continuación, se explicará más detalladamente un ejemplo de realización de un freno de disco según la invención haciéndose referencia a los dibujos esquemáticos adjuntos. Muestran:

la figura 1, una vista en corte de una parte de un primer ejemplo de realización de un freno de disco según la invención;

la figura 2, una representación gráfica de la dependencia de la fuerza de apriete del recorrido de las zapatas de freno del dispositivo actuador; y

la figura 3, una vista en corte según la fig. 1 de una parte de un segundo ejemplo de realización de un freno de disco según la invención.

En la fig. 1 están representados los componentes determinantes de un freno de disco de pinza flotante 10 según un primer ejemplo de realización de la invención. El freno de disco 10 comprende dos zapatas de freno 12, 14, que pueden apretarse a ambos lados de un disco de freno 16. Cada una de las dos zapatas de freno 12, 14 tiene una placa portadora 18, 20 y un forro de fricción 22, 24 dispuesto en la placa portadora 18, 20. Mediante el forro de fricción 22, 24 en cuestión, las dos zapatas de freno 12, 14 actúan en combinación con el disco de freno 16. Durante la acción de conjunto de las zapatas de freno 12, 14 con el disco de freno 16 se genera una fuerza de apriete que actúa a lo largo de las flechas A, A'.

Para la generación de la fuerza de apriete está previsto un electromotor no representado en la fig. 1, que actúa de forma conocida en combinación con un engranaje reductor no representado en la fig. 1. Un lado de salida del engranaje reductor está conectado con un dispositivo actuador 26. El dispositivo actuador 26 transforma un movimiento de rotación del electromotor en un movimiento de traslación para el accionamiento traslacional de las zapatas de freno 12, 14.

En el ejemplo de realización según la fig. 1, el dispositivo actuador 26 es una disposición de tuerca-husillo, que comprende un husillo 28 en forma de copa, que puede realizar un movimiento de rotación, así como una tuerca 30 dispuesta en la dirección coaxial respecto al husillo 28 y radialmente en el exterior respecto al husillo 28 en forma de un émbolo realzado como cilindro hueco.

El dispositivo actuador 26 está realizado de tal forma que un movimiento de rotación del husillo 28 alrededor de un eje longitudinal B del freno de disco 10 se transforme en un movimiento de traslación de la tuerca 30 a lo largo de este eje longitudinal B. Para ello, el husillo 28 en forma de copa está provisto de una rosca exterior 34, que actúa en combinación con una rosca interior 36 complementaria de la tuerca 30. La tuerca 30 está alojada de forma asegurada contra el giro en el interior de una caja no representada en la fig. 1 del freno de disco 10.

El husillo 28 puede estar acoplado de distintas formas al engranaje reductor no representado en la fig. 1, por ejemplo, mediante un dentado espiral. En el caso de un dentado espiral, no solamente existe una unión asegurada contra el giro entre el husillo 28 y el engranaje reductor, sino que el husillo 28 puede moverse en un intervalo angular determinado alrededor del eje longitudinal B. De esta forma pueden compensarse de forma fiable las fuerzas transversales que se producen durante el movimiento de rotación del husillo 28.

El freno de disco 10 tiene un dispositivo de detección 38 realizado como dispositivo de conmutación, que en el momento de la entrada en contacto de las zapatas de freno 12, 14 con el disco de freno 16 adopta un estado de conmutación característico para esta entrada en contacto. El dispositivo de detección 38 está formado por una jaula 40 rígidamente acoplada a la tuerca 30, una prolongación 42 de la placa portadora 18 en forma de émbolo, dispuesta parcialmente en el interior de la jaula 40, un elemento elástico en forma de un resorte helicoidal 44 que envuelve la prolongación 42 radialmente en el exterior, así como una pareja de contactos 46, 48.

La jaula 40 tiene una placa portadora 50 en forma de un anillo circular, que en la posición de partida representada en la fig. 1 del dispositivo actuador 26 tiene un contacto plano con los lados frontales orientados hacia el disco de freno 16 del husillo 28 y de la tuerca 30. En una superficie de la placa portadora 50 no orientada hacia el disco de freno 16 está dispuesta una pluralidad de brazos de enclavamiento 52 que se extienden fundamentalmente en la dirección perpendicular respecto a la placa portadora 50. Para el acoplamiento rígido de la jaula 40 al dispositivo actuador 26, los brazos de enclavamiento 52 tienen contacto con la tuerca 30 radicalmente en el exterior, engranando prolongaciones 54 a modo de gancho de los brazos de enclavamiento 52 sin juego en los orificios de enclavamiento 56 de la tuerca 30 previstos para ello.

En el interior de la jaula 40 rígidamente acoplada a la tuerca 30, la zapata de freno 12, más concretamente, la placa portadora 18 de la zapata de freno 12, es desplazable a lo largo de un recorrido limitado a lo largo del eje longitudinal B. Para el guiado de la zapata de freno 12 está prevista una pluralidad de brazos de sujeción 58, que están realizados en una superficie de la placa portadora 50 orientada hacia el disco de freno 16 y que se extienden fundamentalmente en la dirección perpendicular respecto a la placa portadora 50. Estos brazos de sujeción 58 engranan por detrás de la placa portadora 18 de la zapata de freno 12 de tal forma que la zapata de freno 12 tenga un juego axial s_{1} a lo largo del eje longitudinal B respecto a la tuerca 30 del dispositivo actuador 26. Por consiguiente, los brazos de sujeción 58 actúan, por un lado, como guía para la zapata de freno 12 y, por otro lado, delimitan la movilidad de la zapata de freno 12 respecto al dispositivo actuador 26 a lo largo del eje longitudinal B.

Radialmente en el interior, la placa portadora 50 en forma de anillo circular se convierte en una ensenada 58 en forma de vaso, que se extiende en una dirección que se aleja del disco de freno 16. La ensenada 58 se asoma al interior del husillo 28 en forma de copa y tiene un contacto sin juego en una pared interior del husillo 28. En el fondo 60 de la ensenada 58 en forma de vaso está previsto un orificio de paso 62. A través de este orificio de paso 62 se extiende la prolongación 42 a modo de émbolo de la placa portadora 18.

La prolongación 42 está acoplada con uno de sus extremos rígidamente a la placa portadora 18 y porta en el extremo que traspasa el orificio de paso 62 un disco de contacto 46 en forma de anillo circular, cuyo diámetro exterior es mayor que el diámetro del orificio de paso 62. El disco de contacto 54 está realizado para actuar eléctricamente en combinación con un contacto anular 48, que está realizado en una superficie del fondo 60 de la ensenada 58 no orientada hacia el disco de freno 16.

El resorte helicoidal 44 dispuesto en el interior de la ensenada 58 y radialmente en el exterior respecto a la prolongación 42 se encuentra en un estado pretensado y se apoya con uno de sus extremos en la placa portadora 18 y con su otro extremo en el fondo 60 de la ensenada 58. De esta forma, la zapata de freno 12 queda pretensada respecto a la jaula 40 y, por lo tanto, también respecto a la tuerca 30 rígidamente acoplada a la jaula 40 del dispositivo actuador 26. Mediante esta pretensión se define la posición de partida de la zapata de freno 12 respecto al dispositivo actuador 26 antes de un accionamiento del freno de disco 10. Al mismo tiempo se define con ello el estado de conmutación del dispositivo de detección 38 cuando el freno de disco 10 no está accionado. Como resulta de la fig. 1, el disco de contacto 46 establece en esta posición de partida contacto con el contacto anular 48. El estado de conmutación del dispositivo de detección 38 es, por lo tanto, "cerrado". El estado de conmutación puede indicarse a un circuito de control o regulación no representado en la fig. 1 mediante líneas eléctricas de alimentación 70. Para cambiar el dispositivo de detección 38 al estado de conmutación "abierto", hay que superar un recorrido de apertura de contacto s_{2} definido. Este recorrido de apertura de contacto s_{2} es menor que el juego axial s_{1} de la zapata de freno 12 en el interior de la jaula 40.

A continuación, se explicará más detalladamente el funcionamiento del freno de disco 10 representado en la fig. 1.

Si partiendo de la posición de partida representada en la fig. 1 del freno de disco 10, se pone en marcha el electromotor no representado en la fig. 1 para la generación de una fuerza de apriete, la rosca reductora tampoco representada en la fig. 1 transmite un movimiento de rotación del electromotor al husillo 28 del dispositivo actuador 26. La dirección de rotación del husillo 28 para la generación de una fuerza de apriete se ha elegido de tal forma que la tuerca 30 que actúa en combinación con el husillo 28 se mueva a la izquierda en la fig. 1.

Este movimiento de traslación de la tuerca 30 arrastra también la jaula 40 y la zapata de freno 12, que está pretensada por el resorte helicoidal 44 que se apoya en la jaula 40 en la dirección hacia el disco de freno 16. La zapata de freno 12 se aprieta, por lo tanto, en la dirección de la flecha A contra el disco de freno 16. Debido a la configuración constructiva del freno de disco 10 como freno de disco de pinza flotante, como reacción al apriete de la zapata de freno 12 contra el disco de freno 16, también la zapata de freno 14 opuesta se aprieta contra el disco de freno 16 en la dirección de la flecha A' De esta forma se genera una fuerza de apriete que actúa en la dirección de las flechas A, A'.

Según el principio físico acción = reacción, cuando se genera la fuerza de apriete, una fuerza de reacción actúa en la dirección opuesta sobre la zapata de freno 12. Como consecuencia de esta fuerza de reacción, la zapata de freno 12 se desplaza en el interior de la jaula 40 hacia la derecha en la fig. 1 respecto al dispositivo actuador 26 y el resorte helicoidal 44 ya pretensado se comprime aún más. En el marco de este desplazamiento de la zapata de freno 12 se consume progresivamente el juego axial s_{1}. Además, la prolongación 42 rígidamente acoplada a la placa portadora 18 de la zapata de freno 12 es arrastrada por este desplazamiento, de modo que la placa de contacto 46 fijada en la prolongación 42 se desplaza hacia la derecha en la fig. 1 respecto al anillo de contacto 48. En cuanto se haya sobrepasado en este desplazamiento de la placa de contacto 46 el recorrido de apertura de contacto s_{2}, el dispositivo de detección 38 adopta el estado de conmutación discreto "abierto". Este nuevo estado de conmutación corresponde a una apertura de un circuito que comprende las líneas eléctricas de alimentación 70 y puede ser detectado por el circuito de control o regulación no representado en la fig. 1.

El estado de conmutación discreto "abierto" es característico para la entrada en contacto de las zapatas de freno 12, 14 con el disco de freno 16 y se adopta cuando se alcanza un umbral de fuerza de apriete predefinido. Este umbral de fuerza de apriete predefinido está determinado por las propiedades del resorte helicoidal 44. El resorte helicoidal 44 está concebido de tal modo que el recorrido de apertura de contacto s_{2} corresponda a una presión de accionamiento hidráulica ficticia de aproximadamente 2 bar respecto a un diámetro de émbolo de 57 mm. Por lo tanto, el umbral de fuerza de apriete es del orden de magnitud de 80 N. Esto significa, que al alcanzarse un valor de fuerza de apriete definido de 80 N, se adopta el estado de conmutación característico "abierto", partiéndose de una entrada en contacto de las zapatas de freno 12, 14 con el disco de freno 16.

En cuanto el circuito de control o regulación no representado en la fig. 1 detecte el estado de conmutación característico "abierto", comienza una regulación de la fuerza de apriete. En el ejemplo de realización según la fig. 1, esta regulación no está basada en la valoración de una señal de un sensor de fuerza de apriete sino en una valoración del ángulo de torsión de un rotor del motor no representado en la fig. 1 y/o de un consumo de corriente de este motor. Adicional o alternativamente a este procedimiento, también puede usarse para fines de regulación el ángulo de torsión del husillo 28.

A continuación, se explicará más detalladamente la regulación anteriormente descrita con ayuda de la característica de fuerza de apriete representada en la fig. 2. En la fig. 2 está representado el desarrollo de la fuerza de apriete F en función del recorrido de las zapatas de freno s de la tuerca 30. En el estado de partida del freno de disco 10, antes de iniciar un proceso de frenado, los forros de freno 22, 24 deberían presentar una distancia reducida del disco de freno 16 para evitar un desgaste por fricción. Para ello, las zapatas de freno 12, 14 pueden retirarse un poco mediante el motor del disco de freno 16 mediante la jaula 40 acoplada al dispositivo actuador 26. En la siguiente descripción de la característica de la fuerza de apriete de la fig. 2 se parte de que, en el estado de partida del freno de disco 10, la distancia entre los forros de freno 22, 24 y el disco de freno 16 es despreciablemente reducida y de que la zapata de freno 12 se desplaza ya con un recorrido infinitesimal de las zapatas de freno s en el interior de la jaula 40.

Al principio de un proceso de frenado (s< s_{2}), el dispositivo de detección 38 se encuentra en el estado de conmutación "cerrado" y aún no tiene lugar una regulación de la fuerza de apriete. Cuando la fuerza de apriete alcanza el umbral de la fuerza de apriete definido de F_{0} = 80 N con un recorrido de zapatas de freno s_{0} (=s_{2}), el dispositivo de detección 38 adopta el estado de conmutación "abierto", que es característico para la entrada en contacto de las zapatas de freno 12, 14 con el disco de freno 16. En cuanto el circuito de control o regulación detecte este estado de conmutación del dispositivo de detección 38, tiene lugar la regulación de la fuerza de apriete ya explicada para un recorrido de zapatas de freno de s > s_{0}. En la fig. 2 puede verse claramente que el umbral de la fuerza de apriete F_{0} se elige muy bajo en comparación con la fuerza de apriete F_{máx.} que puede producirse como máximo pudiendo usarse, por lo tanto, realmente como indicio para la entrada en contacto de las zapatas de freno 12, 14 con el disco de freno 16.

En el marco de la descripción hasta ahora expuesta, se ha descrito la generación de la fuerza de apriete y la detección de la entrada en contacto de las zapatas de freno 12, 14 con el disco de freno 16. Para desconectar o reducir la fuerza de apriete, el electromotor no representado en la fig. 1 para el accionamiento de la unidad actuadora 26 se manda de tal forma que el husillo 28 cambie su dirección de rotación. Como consecuencia de la inversión de la dirección de rotación, la tuerca 30 se desplaza hacia la derecha en la fig. 1, por lo que se reduce la fuerza de apriete generada por las zapatas de freno 12, 14.

En la fig. 3 están representados los componentes determinantes de un freno de disco de pinza flotante 10 según un segundo ejemplo de realización de la invención. En cuanto a la estructura y el funcionamiento, el freno de disco 10 según el segundo ejemplo de realización coincide parcialmente con el freno de disco de pinza flotante según el primer ejemplo de realización, que se ha explicado haciéndose referencia a la fig. 1. Por esta razón, a continuación se explicarán sólo las diferencias constructivas y funcionales entre estos frenos de disco.

El freno de disco 10 representado en la fig. 3 tiene un dispositivo de detección 38 realizado como dispositivo de conmutación, que comprende un disco portador 50 rígidamente acoplado a una tuerca 30 que puede realizar un movimiento de traslación de un dispositivo actuador 26, una pluralidad de resortes especiales 76, así como dos parejas de contacto 46, 48, 46', 48'. La placa portadora 50 está dispuesta en una superficie frontal de la tuerca 30, orientada hacia el disco de freno 16. Para el acoplamiento rígido entre el disco portador 50 y la tuerca 30, en una superficie del disco portador 50 no orientada hacia el disco de freno 16 está dispuesta una pluralidad de brazos de enclavamiento 52, que tienen radialmente en el interior contacto con la tuerca 30 y que engranan sin juego en los orificios de enclavamiento 56 de la tuerca 30.

Una pluralidad de grapas 82 se han insertado en un tramo 84 del disco portador 50 que sobresale radialmente en el exterior de la tuerca 30 y una zona de la placa portadora 18 opuesta a este tramo 84 y fijan la zapata de freno 12 respecto a la tuerca 30. Los resortes especiales 76 están realizados en una pieza con las grapas 82, respectivamente, y están dispuestos aproximadamente en el centro entre los brazos de las grapas 82 que envuelven la placa portadora 18 y el soporte 74. Más concretamente, los resortes especiales 76 están dispuestos en una rendija entre la placa portadora 18 de la zapata de freno 12 y el disco portador 50.

En una superficie del disco portador 50 orientada hacia la placa portadora 18 del disco de freno 12 están dispuestos los dos primeros contactos 46, 46' de cada una de las dos parejas de contactos. En el lado opuesto a los primeros contactos 46, 46', en una superficie de la placa portadora 18 orientada hacia el disco portador 50 están realizados, respectivamente, los dos segundos contactos 48, 48' de las dos parejas de contactos. Los dos primeros contactos 46, 46' están realizados eléctricamente como contactos separados y están acoplados, respectivamente, a una línea eléctrica de alimentación 70 separada. Los dos segundos contactos 48, 48', en cambio, están eléctricamente conectados entre sí mediante la placa portadora 18.

Los resortes especiales 76 dispuestos en la rendija entre el disco portador 50 y la placa portadora 18 hacen que en el estado de partida del freno de disco 10 representado en la fig. 3 exista un determinado recorrido de cierre de contacto s_{2} entre cada uno de los primeros contactos 46, 46' y el segundo contacto 48, 48' que le corresponde, respectivamente. Por lo tanto, en la posición de partida del freno de disco 10 representada en la fig. 3, el dispositivo de detección 38 está en el estado de conmutación "abierto".

Si partiendo de la posición de partida del freno de disco 10 representada en la fig. 1, la tuerca 30 se acciona hacia la izquierda en la fig. 3 para la generación de una fuerza de apriete, este movimiento de traslación de la tuerca 30 se transmite a través de los muelles especiales 76 al disco de freno 12 y se genera una fuerza de apriete, como ya se ha explicado haciéndose referencia a la fig. 1. La fuerza de reacción que va unida a la generación de la fuerza de apriete provoca una compresión de los resortes especiales 76 y una reducción del espacio de aire entre los contactos 46, 48, 46', 48' correspondientes de las dos parejas de contactos. En cuanto se haya gastado por completo el recorrido de cierre de contacto s_{2}, el dispositivo de detección 38 adopta el estado de conmutación discreto "cerrado", que es característico para la entrada en contacto de las zapatas de freno 12, 14 con el disco de freno 16 y comienza la regulación de la fuerza de apriete arriba descrita.

Al igual que en el primer ejemplo de realización, el dispositivo de detección 38 no adopta el estado de conmutación "cerrado" característico para la entrada en contacto hasta que no se haya alcanzado un umbral de fuerza de apriete predefinido. Este umbral de fuerza de apriete es determinado por las propiedades elásticas de los resortes especiales 76 y, al igual que en el freno de disco según el primer ejemplo de realización, asciende aproximadamente a 80 N.

El freno de disco según el segundo ejemplo de realización tiene una estructura menos compleja en comparación con el freno de disco según el primer ejemplo de realización, por lo que puede fabricarse de forma más económica. El freno de disco según el primer ejemplo de realización tiene, en cambio, la ventaja de que las fuerzas de reacción que se producen en el marco de un proceso de frenado no se transmiten a través de los contactos, por lo que los contactos tienen una mayor vida útil.

Claims (11)

1. Freno de disco con dos zapatas de freno (12, 14) que pueden apretarse a ambos lados de un disco de freno (16) para la generación de una fuerza de apriete (A, A'), un dispositivo actuador (26) para el accionamiento de al menos una de las zapatas de freno (12, 14) y un dispositivo de detección (38) para detectar la entrada en contacto de al menos una de las zapatas de freno (12, 14) con el disco de freno (16), que en el momento de la entrada en contacto adopta un estado característico, caracterizado porque el dispositivo de detección (38) comprende un elemento elástico (44, 76) y porque el dispositivo de detección (38) adopta el estado característico al alcanzarse un umbral de fuerza definido por las propiedades elásticas del elemento elástico (44, 76).

2. Freno de disco según la reivindicación 1, caracterizado porque el umbral de fuerza está por debajo de aproximadamente 100 N.

3. Freno de disco según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el elemento elástico (44, 76) está dispuesto desde el punto de vista funcional entre al menos una de las zapatas de freno (12, 14) y el dispositivo actuador (26).

4. Freno de disco según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque al menos una de las zapatas de freno (12, 14) está alojada en una jaula (40) rígidamente acoplada a la unidad actuadora (26), siendo desplazable a lo largo de un recorrido limitado respecto al dispositivo actuador (26).

5. Freno de disco según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el dispositivo de detección está realizado como dispositivo de conmutación (38).

6. Freno de disco según la reivindicación 5, caracterizado porque el dispositivo de conmutación (38) comprende al menos una pareja de contactos con un primer contacto (46, 46') y un segundo contacto (48, 48') que, al entrar en contacto al menos una de las zapatas de freno (12, 14) con los discos de freno (16), adoptan un estado de conmutación característico uno respecto al otro.

7. Freno de disco según la reivindicación 6, caracterizado porque el elemento elástico (44, 76) está dispuesto desde el punto de vista funcional entre el primer contacto (46, 46') y el segundo contacto (48, 48').

8. Freno de disco según la reivindicación 6 ó 7, caracterizado porque el primer contacto (46, 46') está acoplado a la unidad actuadora (26) y el segundo contacto (48, 48') a al menos una de las zapatas de freno (12, 14).

9. Procedimiento para controlar o regular un sistema de freno, que comprende un freno de disco con dos zapatas de freno (12, 14) que pueden apretarse a ambos lados de un disco de freno (16) para la generación de una fuerza de apriete (A, A') y un dispositivo actuador (26) para el accionamiento de al menos una de las zapatas de freno (12, 14), que comprende el paso de la generación de un estado característico, eléctricamente valorable para fines de control o regulación, de un dispositivo de detección (38) como reacción a una entrada en contacto de al menos una de las zapatas de freno (12, 14) con el disco de freno (16), caracterizado porque el dispositivo de detección (38) comprende un elemento elástico (44, 76) y porque el dispositivo de detección (38) adopta el estado característico al alcanzarse un umbral de fuerza definido por las propiedades elásticas del elemento elástico (44, 76).

10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque después de la detección del estado característico comienza una regulación de la fuerza de apriete.

11. Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado porque la regulación de la fuerza de apriete está basada en la valoración de al menos uno de los siguientes parámetros: un ángulo de torsión de rotor, un consumo de corriente del motor y un ángulo de torsión del husillo.