ES2258887B1 - Freno de disco con amplificacion mecanica automatica. - Google Patents
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Abstract
Freno de disco con amplificación mecánica automática, especialmente freno electromecánico con amplificación mecánica automática, por ejemplo por medio de un mecanismo de rampas (40, 46), que está previsto para su utilización en automóviles. La invención propone apoyar el mecanismo de rampas (40, 46) en una dirección circunferencial con respecto a un disco de freno (16) en un soporte de frenos (12) y, de esta manera, mantener libre de fuerzas de fricción y de frenado del disco de freno (10) a una guía (24) del asiento de freno de un asiento flotante (22).
Description
Freno de disco con amplificación mecánica
automática.
La invención se refiere a un freno de disco con
amplificación mecánica automática según el preámbulo de la
reivindicación 1, que está previsto especialmente para
automóviles.
Los frenos de disco activados hidráulicamente,
habituales en la actualidad, sin amplificación automática presentan
un soporte de frenos y un asiento de freno. El soporte de frenos y
el asiento de freno son piezas encajadas una en la otra, estando
montado el soporte de frenos fijamente en un brazo axial o similar
de un vehículo y reteniendo el asiento de freno por medio de una
guía del asiento de freno de una manera desplazable
transversalmente con respecto al disco de freno. Los frenos de
disco hidráulicos presentan, como unidad de activación, una unidad
de cilindro y pistón, siendo el cilindro habitualmente parte del
asiento de freno. Una guarnición de freno de fricción puede ser
presionada con el pistón contra un lado del disco de freno. Una
fuerza de reacción desplaza el asiento de freno transversalmente al
disco de freno, con lo que el asiento de freno presiona una segunda
guarnición de freno de fricción contra el otro lado del disco de
freno y frena a éste. En virtud de la capacidad de desplazamiento
transversal, el asiento de freno de tales frenos de disco se
designa como asiento flotante. Las guarniciones de freno de
fricción se apoyan en el soporte de frenos en la dirección
circunferencial, o expresado de forma más exacta, paralelamente a
una dirección circunferencial del disco de freno, de tal forma que
una fuerza de fricción o de frenado, ejercida durante el frenado
por el disco de freno giratorio sobre las guarniciones de freno de
fricción presionadas contra el disco de freno, es transmitida
directamente sobre el soporte de frenos y no a través del asiento
de freno y de la guía del asiento de freno sobre el soporte de
frenos. Por medio de esta construcción, la guía del asiento de
freno está en gran medida libre de fuerzas, siendo transmitidas las
fuerzas de frenado y de fricción por las guarniciones de freno de
fricción sobre el soporte de frenos de fricción y siendo la fuerza
de activación y la fuerza de presión de apriete de las guarniciones
de freno de fricción en el disco de freno fuerzas internas del
asiento de freno.
En el casos de los frenos de disco, con
amplificación mecánica automática, se presentan circunstancias
diferentes. Éstos presentan una mecánica de amplificación
automática, por ejemplo, con un mecanismo de rampas o mecanismo de
cuña. Es decir, que una guarnición de freno de fricción es
desplazable en la dirección circunferencia) del disco de freno y se
apoya en una rampa o similar montaje en el asiento de freno. La
rampa es una superficie de apoyo, que se extiende inclinada en un
ángulo con respecto al disco de freno, que no tiene que ser
necesariamente plana, sino que se puede extender también arqueada.
Si se presiona la guarnición de freno de fricción para la
activación del disco de freno contra el disco de freno, entonces el
disco de freno giratorio desplaza la guarnición de freno de
fricción en dirección circunferencial en virtud de la fricción que
actúa entre él y la guarnición de freno de fricción. Por medio del
apoyo de la guarnición de freno de fricción en la rampa que se
extiende inclinada con respecto al disco de freno se consigue un
efecto de cuña, que provoca una fuerza de presión de apriete
adicional de la guarnición de freno de fricción en el disco de
freno. La fuerza de presión de apriete mencionada de la guarnición
de freno de fricción contra el disco de freno es mayor que una
fuerza de activación, que ejerce la unidad de activación sobre la
guarnición de freno de fricción. Ejemplos de frenos de disco de este
tipo, con amplificación mecánica automática a través de un
mecanismo de rampas, pueden verse en los documentos
DE-OS 20 52 496, DE 198 19 564 C2 y DE 100 37 055
A1, donde las dos últimas publicaciones mencionadas se refieren a
frenos de disco accionados electromecánicamente y la primera
publicación mencionada se refiere a un freno de disco accionado a
través de cable de tracción y palanca.
Se introduce una fuerza de fricción, ejercida
durante la activación del freno de disco por el disco de freno
giratorio, en dirección circunferencial sobre la guarnición de
freno de fricción a través de la rampa en el asiento de freno y debe
ser transmitida desde la guía de asiento de freno hasta el soporte
de frenos u otro componente fijo. En este caso, la fuerza actúa
transversalmente con respecto a la guía del asiento de freno. La
guía del asiento de freno debe estar dimensionada suficientemente
estable para la transmisión de la fuerza de fricción ejercida por el
disco de freno giratorio sobre la guarnición de freno de fricción.
Al mismo tiempo, la fuerza a transmitir durante el frenado por la
guía del asiento de freno perjudica una marcha fácil de la guía del
asiento de freno.
Lo anterior es aplicable de una manera
correspondiente para otras mecánicas de amplificación automática,
como por ejemplo una mecánica de palanca, en la que una palanca que
está inclinada con respecto al disco de freno, apoya la guarnición
de freno de disco presionada contra el disco de freno. La mecánica
de palanca se puede considerar, en teoría, como análoga al mecanismo
de rampas.
En el freno de disco según la invención, con las
características de la reivindicación 1, la mecánica de
amplificación automática se apoya en el soporte de frenos y no en
el asiento de freno en una dirección circunferencial con respecto al
disco de freno. De esta manera, una fuerza de fricción o de frenado
ejercida, durante la activación del freno de disco, desde el disco
de freno giratorio en la dirección circunferencia) sobre la
guarnición de freno de disco es transmitida sobre el soporte de
frenos y no carga la guía del asiento de freno, que conduce el
asiento de freno de una manera desplazable transversalmente al
disco de freno en el soporte de frenos. De esta manera, la guía del
asiento de freno está esencialmente libre de fuerza, en particular
no tiene que transmitir las fuerzas de frenado altas, que se
producen durante el frenado. De este modo, la guía del asiento de
freno puede dimensionarse de manera comparativamente pequeña y no
se perjudica su facilidad de marcha a través de fuerzas ejercidas
sobre ella. Es ventajosa una recuperación más ligera del asiento de
freno después de una activación del freno y especialmente un ajuste
sencillo del ciclo de ventilación en virtud de la facilidad de
marcha de la guía del asiento de freno. Además, hay que contar con
un desgaste reducido de la guarnición de freno cuando el freno de
disco no está activado.
El apoyo de la mecánica de amplificación
automática transversalmente con respecto al disco de freno se lleva
a cabo, en el freno de disco según la invención, de una manera
inalterada en el asiento de freno, de modo que se transmite una
fuerza de presión de apriete de una de las guarniciones de freno de
fricción contra el disco de freno como fuerza interior desde el
asiento de freno sobre la otra guarnición de freno de fricción.
A continuación se explica en detalle la
invención con la ayuda de ejemplos de realización representados en
el dibujo. En éste:
La figura 1 muestra un freno de disco según la
invención radialmente desde dentro, es decir, desde la dirección de
un eje de giro de un freno de disco; y
La figura 2 muestra una forma de realización
modificada del freno de disco de la figura 1 según la
invención.
El freno de disco 10 según la invención,
representado en el dibujo, presenta una amplificación mecánica
automática y es activado electromecánicamente. Está previsto para
la utilización en un automóvil no representado. El freno de disco 10
presenta un soporte de frenos 12, que se atornilla fijamente, por
ejemplo, con un brazo axial (no se representa) de un automóvil. El
soporte de freno 12 presenta una escotadura 14 en ambos lados, con
los que engrana en la periferia en un disco de freno 16. El soporte
de freno 12 se proyecta sobre los dos lados del disco de freno 16
en dirección radial hacia dentro aproximadamente en la misma medida
que las guarniciones de freno de fricción 18, 20 del freno de disco
20, que están dispuestas a ambos lados del disco de freno 16.
En el soporte de frenos 12 encaja un asiento de
freno 22, que está guiado de forma desplazable con una guía de
asiento de freno 24 transversalmente al disco de freno 16 en el
soporte de frenos 12. La guía del asiento de freno 24 está
configurada como guía de varillas en el ejemplo de realización
representado y descrito de la invención. Debido a su capacidad de
desplazamiento transversal, el asiento de freno 22 se puede
designar también con asiento flotante.
El asiento de freno presenta en la sección
transversal una forma en U con dos brazos 26, 28 y un yugo 30. El
yugo 30 se encuentra fuera de una periferia del disco de freno 16,
los brazos 26, 28 se encuentran a ambos lados del disco de freno
16, de manera que se proyectan radialmente con relación al disco de
freno 16 aproximadamente en la misma anchura hacia dentro que las
guarniciones de freno de fricción 18, 20.
Las dos guarniciones de freno de fricción 18, 20
encajan a ambos lados del disco de freno 16 en el asiento de freno
22. Para la activación del freno de disco 10, la guarnición de
freno de fricción 18, representada en el lado derecho del dibujo,
puede ser presionada contra el disco de freno por medio de una
unidad de activación 32 que se explicará todavía más adelante. Por
medio del apriete de una de las guarniciones de freno de fricción
18 se desplaza el asiento de freno 22 de una manera conocida en sí
transversalmente al disco de freno 16 y presiona la otra guarnición
de freno de fricción 20 contra el otro lado del disco de freno 16,
de manera que el disco de freno 16 es frenado por las dos
guarniciones de freno de fricción 18, 20.
La unidad de activación 32 funciona
electromecánicamente. De la unidad de activación 32 se puede ver en
el dibujo desde el exterior una carcasa 34, en la que están
alojadas las piezas de la unidad de activación 32. La unidad de
activación 32 presenta un motor eléctrico, con preferencia un
engranaje reductor así como un accionamiento de husillo u otro
engranaje reductor de rotación/traslación. Para la configuración
ahorradora de espacio y compacta de la unidad de activación 32 se
puede configurar el motor eléctrico como motor de árbol hueco y el
accionamiento de husillo puede estar dispuesto dentro del árbol
hueco del motor eléctrico. El engranaje reductor es con preferencia
un engranaje planetario, que se puede alojar igualmente al menos en
parte dentro del árbol hueco del motor eléctrico. Tales unidades de
activación 32 son conocidas por el técnico, por lo que se remite a
este respecto a modo de ejemplo al documento WO 96/03301, que
haciendo referencia de esta manera a una posibilidad de
configuración de la unidad de activación 32.
La unidad de activación 32 está montada
fijamente (rígidamente) en el asiento de freno 22. La carcasa 34 de
la unidad de activación encaja sin contacto a través de un taladro
36 en el soporte de frenos 12, de manera que la unidad de
activación 32 es desplazable junto con el asiento de freno 22
transversalmente con respecto al disco de freno 16 en el soporte de
frenos 12.
Son posibles también otras unidades de
activación, por ejemplo el freno de disco 10 se puede activar
también hidráulicamente. Esto se explica al final de la descripción
con la ayuda de la figura 2.
Un husillo 38 del accionamiento de husillo de la
unidad de activación 32 impulsa la guarnición de freno de fricción
18 y la presiona para la activación del freno de disco 10 contra el
freno de disco 16. La guarnición de freno de fricción 18 presenta
una rampa doble 40 con dos superficies de rampa 42 en su lado
alejado del disco de freno 16. Las dos superficies de rampa 42 se
extienden inclinadas en un ángulo agudo con respecto al disco de
freno 16, estando dirigidas opuestas entre sí las inclinaciones de
las superficies de rampa 42. La rama doble 40 se apoya con sus
superficies de rampa 42 en superficies de apoyo opuesto 44 de un
cojinete opuesto 46. El cojinete opuesto 46 es un elemento en forma
de paca con un avellanado en forma de V, que forma las dos
superficies 44 del cojinete opuesto. Las superficies 44 del
cojinete opuesto están en un ángulo obtuso entre sí, de manera que
se extienden paralelamente a las superficies de rampa 42. Para la
reducción de la fricción pueden estar dispuestos cuerpos rodantes
(rodillos 48) entre las superficies de rampa 42 y las superficies
44 de cojinete opuesto.
El cojinete opuesto 46 está recibido en el
asiento de freno 22 paralelamente al disco de freno 16, es decir,
de manera desplazable en su dirección circunferencial. El cojinete
opuesto 46 se apoya, transversalmente al disco de freno 16, en uno
de los brazos 28 del asiento de freno 22, pudiendo estar dispuestos
cuerpos rodantes (agujas 50), para la reducción de la fricción,
entre el cojinete opuesto 46 y el brazo 28. El brazo 28 forma un
apoyo para el cojinete opuesto 46 transversalmente al disco de
freno 16. Paralelamente al disco de freno 16, es decir, en su
dirección circunferencial, un movimiento de desplazamiento del
cojinete opuesto 46 está limitado a través de paredes laterales 52
del soporte de frenos 12. Las paredes laterales 52 forman apoyos
para el cojinete opuesto 46 en una dirección circunferencial al
disco de freno 16. El juego entre las paredes laterales 52 y el
cojinete opuesto 46 es reducido y, por lo tanto, es reducida una vía
de desplazamiento del cojinete opuesto 46 en la dirección
circunferencia) con respecto al disco de freno 16 es reducido, no
debiendo existir, en principio, un juego. Para la reducción de la
fricción pueden estar dispuestos también cuerpos rodantes (no se
representan) entre el cojinete opuesto 46 y las paredes laterales 52
de apoyo del soporte de frenos 12.
El cojinete opuesto 46 presenta en su centro un
taladro de paso 54, que rodea con juego el husillo 38, de manera
que el cojinete opuesto 46 no ejerce ninguna fuerza sobre el
husillo 38.
La otra guarnición de freno de fricción 20 se
apoya en la dirección circunferencial con respecto al disco de
freno 16 igualmente en las paredes laterales 52 del soporte de
frenos 12 y se apoya en la dirección transversal con respecto al
disco de freno 16 en el brazo 26 del asiento de freno 22. También
aquí pueden estar dispuestos cuerpos rodantes, para la reducción de
la fricción, entre la guarnición de freno de fricción 20 y las
paredes laterales 52 del soporte de frenos 12 (no se
representan).
Si para la activación del freno de disco 10 se
presiona la guarnición de freno de fricción 18 con la unidad de
activación 32 contra el disco de freno giratorio 16, el disco de
freno 16 ejerce una fuerza de fricción sobre la guarnición de freno
de fricción 18 en la dirección circunferencial del disco de freno
16, por lo tanto paralelamente al disco de freno 16. La guarnición
de freno de fricción 18 es desplazada de esta manera paralelamente
al disco de freno 16, en el dibujo de arriba abajo, en función del
sentido de giro del disco de freno 16. En este caso, la guarnición
de freno de fricción 18 se apoya a través de una de sus dos
superficies de rampa 42 en la superficie 44 de cojinete opuesto
asociada. Debido al desarrollo inclinado de la superficie de rampa
42 y de la superficie 44 de cojinete opuesto resulta un efecto de
cuña, que provoca una fuerza de presión de apriete de la guarnición
de freno de fricción 18 en el disco de freno 16. Esta fuerza de
presión de apriete se añade a la fuerza de activación, con la que
la unidad de activación 32 presiona la guarnición de freno de
fricción 18 contra el disco de freno 16. La fuerza, con la que la
guarnición de freno de fricción 18 es presionada contra el disco de
freno es de esta manera mayor que la fuerza de activación ejercida
por la unidad de activación 32 sobre la guarnición de freno de
fricción 18. De esta manera, el freno de disco 10 presenta una
amplificación automática. El tamaño doble 40 y el cojinete opuesto
46 forman un mecanismo de rampas, que provoca la amplificación
automática del freno de disco 10. A través de la utilización de la
rampa doble 40 se consigue la amplificación automática en los dos
sentidos de giro del disco de freno 16. Si es suficiente una
amplificación automática para un sentido de giro del disco de freno
16, entonces basta con una sola rampa en lugar de la rampa doble 40
(no se representa). Por medio de ángulos de rampa diferentes, en
los dos sentido de giro, de la rampa doble 40 se pueden conseguir
amplificaciones automática de diferente magnitud para los dos
sentidos de giro del disco de freno 16, por lo tanto, por ejemplo,
para marcha adelante y marcha atrás. La rampa doble 40 y el
cojinete opuesto 46 forman una mecánica de amplificación automática
del disco de freno 10.
Puesto que el cojinete opuesto 46 es desplazable
paralelamente al disco de freno 16 en el asiento de freno 22 y se
apoya paralelamente al disco de freno 16, es decir, en su dirección
circunferencial en las paredes laterales 52 del soporte de frenos
12, que forman los apoyos, se transmite la fuerza de fricción o
fuerza de frenado, ejercida durante el frenado desde el disco de
freno 16 sobre la guarnición de freno de disco 18, a través del
cojinete opuesto 46 sobre las paredes laterales 52 del soporte de
frenos 12. El asiento de freno 22 no es impulsado por la fuerza de
fricción o fuerza de frenado en la dirección circunferencia) del
disco de freno 16, por lo que la guía 24 del asiento de freno 22 en
el soporte de frenos 12 está libre de fuerza.
La otra guarnición de freno de fricción 20 se
apoya en la dirección circunferencia) con respecto al disco de
freno 16 igualmente en las paredes laterales 52 del soporte de
frenos 12, de manera que también aquí la fuerza de fricción o
fuerza de frenado es transmitida directamente sobre el soporte de
frenos 12 y no es introducida en la guía 24 del asiento de
freno.
En la figura 2, la unidad de activación
electromecánica 32 está substituida por una unidad de activación
hidráulica, designada igualmente con 32. La unidad de activación
hidráulica 32 presenta un cilindro 56, que está montado fijamente en
el asiento de freno 22. Un pistón introducido en el cilindro 56, no
visible, impulsa a través de un vástago de pistón 58, la guarnición
de freno de fricción 18, de manera que la guarnición de freno de
fricción 18 puede ser presionada hidráulicamente en lugar de
electromecánicamente contra el disco de freno 16. Por lo demás, los
dos frenos de disco 10 representados en las figuras 1 y 2 coinciden
y funcionan de la misma manera. Para evitar repeticiones se remite
con relación a la figura 2 a las explicaciones de la figura 1. Se
utilizan los mismos signos de referencia para los mismos
componentes en las dos figuras.
Claims (6)
1. Freno de disco con amplificación mecánica
automática, especialmente para automóviles, con un soporte de
frenos, con un asiento de freno (asiento flotante), con una guía
del asiento de freno, que guía el asiento de freno de forma
transversalmente desplazable en el soporte de frenos, con una unidad
de activación, con la que se puede presionar una guarnición de
frenos de fricción contra un disco de freno y con una mecánica de
amplificación automática, que eleva una fuerza de presión de
apriete de la guarnición de freno de fricción contra el disco de
freno, caracterizado porque la mecánica de amplificación
automática (40, 46) presenta un apoyo (52) en una dirección
circunferencia) con respecto al disco de freno (16) en el soporte
de frenos (12) y un apoyo (28) transversalmente al disco de freno
(16) en el asiento de freno (22).
2. Freno de disco según la reivindicación 1,
caracterizado porque la mecánica de amplificación automática
(40, 46) está alojada en el asiento de freno (22) de una manera
desplazable en una dirección circunferencial con respecto al disco
de freno (16).
3. Freno de disco según la reivindicación 1,
caracterizado porque la mecánica de amplificación automática
(40, 46) presenta un mecanismo de rampas.
4. Freno de disco según la reivindicación 1,
caracterizado porque el freno de disco (10) presenta una
unidad de activación electromecánica (32).
5. Freno de disco según la reivindicación 1,
caracterizado porque el freno de disco (10) presenta una
unidad de activación hidráulica (32).
6. Freno de disco según la reivindicación 1,
caracterizado porque la unidad de activación (32) está
montada en el asiento de freno (22).
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