ES2280005T3 - Servomotor neumatico para sistema de frenado de vehiculo automovil y sistema de frenado que comprende tal servomotor. - Google Patents

Abstract

Servomotor neumático para un sistema de frenado de vehículo automóvil, que comprende - una caja (1) neumática que tiene una pared (9) provista de una cara interna plana (12), estando provista esta cara interna plana de un orificio principal (13) para acoger una nariz de penetración de un cilindro principal (7), - un medio de fijación (5) del cilindro principal a la caja, pasando el medio de fijación por un orificio secundario (14), - un refuerzo (15) dispuesto en la cara interna plana de la pared de la caja, provisto de un orificio (17) para dejar pasar el medio de fijación, estando provista la cara interna plana de un medio de guía (19) para apoyarse contra un contorno (A, A'') del refuerzo, caracterizado porque el medio de guía impide la rotación del refuerzo en el plano de la cara plana durante el montaje del medio de fijación.

Description

Servomotor neumático para sistema de frenado de vehículo automóvil y sistema de frenado que comprende tal servomotor.

La presente invención tiene por objeto un servomotor neumático para sistema de frenado de vehículo automóvil. Ésta se refiere a un montaje de un cilindro principal en un servomotor. De modo más particular, pretende permitir disponer un refuerzo de tornillo de fijación del cilindro principal al servomotor en una posición siempre correcta.

La invención tiene por objeto optimizar la función del refuerzo asegurando una posición preferida del citado refuerzo.

El documento US-A-5063 830 describe un servomotor neumático de asistencia al frenado provisto de un refuerzo anular de fijación del cilindro principal cuya rotación alrededor de un eje longitudinal del servomotor es impedida por tornillos de fijación del cilindro principal al servomotor.

Un servomotor neumático de asistencia al frenado comprende, generalmente, una caja con una pared de chapa, que contiene una cámara delantera de volumen variable, separada de una cámara trasera, igualmente de volumen variable, por un tabique formado por una membrana estanca y flexible y una placa faldón rígida. El faldón rígido arrastra un pistón neumático que se apoya, por intermedio de un vástago de empuje, en un pistón primario de un cilindro principal de un circuito hidráulico de frenado, típicamente un cilindro principal. El cilindro principal penetra, por tanto, parcialmente, por medio de una nariz de penetración, en la cámara delantera del servomotor.

La cámara delantera, colocada en el lado del cilindro principal, está unida reumáticamente a una fuente de vacío. La cámara trasera, opuesta a la cámara delantera y colocada en el lado de un pedal de freno, está unida reumáticamente, de manera controlada por una válvula, a una fuente de fluido propulsor. En reposo, es decir cuando un conductor no presiona el pedal de freno, las cámaras delantera y trasera están conectadas entre sí, mientras que la cámara trasera está aislada con respecto a la presión atmosférica. Durante el frenado, en primer lugar se aísla la cámara delantera con respecto a la cámara trasera, y después se admite aire en la cámara trasera. Esta admisión de aire tiene por efecto propulsar el tabique. El faldón rígido arrastra, entonces, el pistón neumático, que a su vez arrastra al pistón primario del cilindro principal por intermedio de un vástago de empuje.

Durante un frenado, se ejercen sobre el cilindro principal fuerzas de arranque que pueden alcanzar más de 4000 Newtons. Por tanto, es indispensable solidarizar bien el cilindro principal con la caja. Para permitir una solidarización que resista las fuerzas que se ejercen sobre el servomotor y el cilindro principal, se utiliza un tornillo. El tornillo atraviesa la pared de chapa de la caja del servomotor y una brida realizada alrededor del cilindro principal. La brida de cilindro principal está unida a la pared de la caja del servomotor. Una cabeza del tornillo está situada dentro de la caja. El tornillo es mantenido en posición por una tuerca.

La zona de fijación, en la pared de la caja, está sometida a numerosas tensiones debido a los valores elevados de los esfuerzos, o a variaciones rápidas de valores de estos esfuerzos. La pared de la caja debe poder soportarlos sin romperse. Por otra parte, al mismo tiempo que sea rígida, es necesario que tenga una cierta flexibilidad.

La caja tiene una forma general cilíndrica. Ésta está cerrada en sus respectivas extremidades por una tapa, y por un fondo. El fondo está provisto de un orificio para dejar pasar el cilindro principal. El fondo comprende una cara plana unida a una cara inclinada. La cara inclinada se extiende desde el borde de la cara plana hasta una arista cilíndrica de la caja. En un primer tiempo del estado de la técnica, la cara plana del fondo de la caja tenía una forma general circular. Se ha demostrado después que una cara plana que tenga una forma general de rombo daba mejores resultados en términos de compromiso entre flexibilidad y rigidez de la pared, especialmente debido a una mejor repartición de las tensiones. Así pues, las cajas de servomotor fabricadas actualmente tienen, generalmente, una cara plana de la pared de forma general circular o de rombo.

Entre la cabeza de tornillo y la pared de chapa de la caja del servomotor está previsto un refuerzo. Este refuerzo debe permitir que la pared del fondo de la caja resista mejor las tensiones. Así pues, el refuerzo debe impedir una fatiga de la chapa de la pared debida a la repetición de los frenados.

En un servomotor cuya cara plana tiene una forma general de rombo, están dispuestos, generalmente, orificios de tornillo en las extremidades del rombo, es decir en la proximidad de la cara inclinada de la pared. Los refuerzos deben tener una superficie de contacto importante con la pared de la caja. Estos, por tanto, tienen necesariamente una forma particular:

-

una cara plana, que estará en contacto con la cara plana de la pared,

-

una cara inclinada, que estará en contacto, al menos parcialmente, con la cara inclinada de la pared.

Se utilizan, por ejemplo, refuerzos cuyo contorno, en la base del refuerzo, está provisto de dos caras cortadas que forman un ángulo, y unidas entre sí por un redondeado. La superficie circunscrita por este contorno es plana. Otra superficie delimitada por el redondeado está inclinada. La ruptura de pendiente del refuerzo, entre la cara plana y la cara inclinada, corresponde a la ruptura de pendiente de la pared de la caja. En el refuerzo está dispuesto un orificio de tornillo a nivel de su cara plana.

Así pues, es necesario colocar el refuerzo en el fondo de la caja en una orientación precisa. En efecto, si el refuerzo está mal colocado, la cara plana del refuerzo no está totalmente en contacto con la cara plana de la caja. Asimismo, la cara inclinada del refuerzo no tiene un contacto suficiente con la de la caja. La zona solicitada no estará suficientemente reforzada. En el transcurso de los frenados repetidos, se producirá una fragilización progresiva de la pared. Esta fragilización puede conducir a la rotura de la pared. El cilindro principal podrá ser separado, entonces, del servomotor. El sistema de frenado no podrá hacer su función.

Así pues, para asegurar la colocación correcta se necesita una herramienta particular o un control por el operario.

Una vez colocado el refuerzo, e introducido el tornillo en el orificio de tornillo, se aprieta el citado tornillo por medio de una tuerca. Se impide, así, cualquier movimiento del cilindro principal con respecto al servomotor en la zona de fijación. Sin embargo, en esta etapa del montaje, es importante asegurarse de que el refuerzo no se desplaza durante el apriete del tornillo en la tuerca. Por tanto, es necesario un segundo control.

Así pues, se deriva una pérdida de tiempo importante que repercutirá en el coste del servomotor.

Esta pérdida de tiempo es tanto más molesta cuanto que nunca está garantizado que el refuerzo no esté ligeramente desplazado. En efecto, la fase de control puede ser defectuosa si el desplazamiento es pequeño. Ahora bien, el menor desplazamiento del refuerzo, con respecto a su posición preferida, corre el riesgo de impedir que éste realice correctamente su función.

En la invención se pretenden resolver estos problemas asegurando una colocación inicial correcta del refuerzo. Por otra parte, se propone garantizar la no rotación del citado refuerzo durante el apriete del tornillo en la tuerca.

Para llegar a este resultado, se utiliza, al menos, una forma, preferentemente embutida, dispuesta en la cara interna plana de la pared de la caja. Esta forma permite ajustar el refuerzo de modo correcto en la pared de la caja e impedir cualquier movimiento del refuerzo con respecto a su posición preferida durante el apriete del tornillo.

La invención, por tanto, tiene por objeto un servomotor neumático para un sistema de frenado de vehículo automóvil, que comprende

-

una caja neumática que tiene una pared provista de una cara interna plana, estando provista esta cara interna plana de un orificio principal para acoger una nariz de penetración de un cilindro principal,

-

un medio de fijación del cilindro principal a la caja, pasando el medio de fijación por un orificio secundario,

-

un refuerzo dispuesto en la cara interna plana de la pared de la caja, provisto de un orificio para dejar pasar el medio de fijación,

caracterizado porque

la cara interna plana de la pared está provista de un medio de guía para apoyarse contra un contorno del refuerzo.

El medio de guía puede estar formado por, al menos, un tope. El tope sigue, por ejemplo, un contorno del refuerzo.

La invención tiene por objeto, igualmente, un sistema de frenado provisto de un servomotor de este tipo.

La invención se comprenderá mejor con la lectura de la descripción que sigue y con el examen de las figuras que la acompañan. Éstas se presentan solamente a título indicativo y en modo alguno limitativo de la invención. Las figuras muestran:

- Figura 1: vista general de un servomotor neumático para sistema de frenado de vehículo automóvil del estado de la técnica;

- Figura 2: vista general de una cara interna de una pared de caja neumática y de refuerzos del estado de la técnica correctamente colocados;

- Figura 3: vista general de una cara interna de una pared de caja neumática y de refuerzos del estado de la técnica mal colocados;

- Figura 4a: vista general de una cara interna de una pared de caja neumática provista de un medio de guía de acuerdo con un ejemplo de realización de la invención;

- Figura 4b: vista general de una cara interna de una pared de caja neumática provista de un medio de guía de acuerdo con otro ejemplo de realización de la invención;

- Figura 5: agrandamiento de una cara interna de una pared y de los topes de acuerdo con la invención;

- Figura 6: agradamiento de un refuerzo del estado de la técnica.

La figura 1 muestra un servomotor neumático para sistema de frenado de vehículo automóvil, que comprende una caja 1 en la cual está parcialmente introducido un cilindro principal 7. La caja 1 comprende una cámara delantera 2 y una cámara trasera 3, separadas por una membrana 4. La caja 1 es de forma general cilíndrica. La citada caja 1 está cerrada en sus dos extremidades, respectivamente, por una tapa y un fondo 9. La pared o el fondo 9 están abombados. Un medio de fijación 5 fija el cilindro principal 7 al servomotor. El medio de fijación es, por ejemplo, un tornillo 5. El tornillo 5 atraviesa el fondo 9 de la caja 1, así como una brida 6 del cilindro principal 7. Como medio de fijación 5 podría utilizarse, igualmente, un remache. La brida 6 está unida contra una cara externa del fondo 9. La cara interna del fondo 9 comprende un medio 10 de mantenimiento de un muelle de solicitación de un pistón del servomotor. Como está representado en la figura 1, este medio 10 rodea un orificio que acoge el cilindro principal 7. Se comprende bien en esta figura que un refuerzo de tornillo 15 debe tener una forma particular con el fin de que éste no se superponga con el medio 10.

Las figuras 2 y 3 muestran una cara interna de la pared 9 de la caja 1 del servomotor, tal como se utiliza actualmente. La citada cara interna está provista de una cara inclinada 11 y de una cara plana 12 de forma poligonal. De hecho, la forma del refuerzo 15, además de depender de la posición del medio 10, debe tener en cuenta, también, la forma de la pared 9. La cara plana 12 puede tener otra forma. Por ejemplo, ésta puede tener una forma general circular.

En el centro de la cara interna plana 12 está dispuesto un orificio principal 13 para dejar pasar una nariz de penetración de cilindro principal 7 cuando el servomotor está ensamblado al cilindro principal. Están representados, también, dos orificios secundarios 14 por los cuales pasarán los tornillos de fijación 5 del cilindro a la caja (véase la figura 1). En el ejemplo de realización particular descrito aquí, la forma poligonal 12 es aproximadamente un rombo. Por aproximadamente un rombo, se entiende que la forma poligonal tiene cuatro lados, siendo un ángulo entre dos lados adyacentes estrictamente inferior o estrictamente superior a 90º. Los ángulos formados pueden ser puntiagudos o redondeados. Los dos orificios de tornillos 14 están situados en los vértices más alejados del citado rombo.

El refuerzo 15 tiene una forma que permite una colocación correcta con respecto al medio 10 y a las caras, respectivamente, plana 12 e inclinada 11, de la pared 9. Durante el montaje del cilindro principal en el servomotor, tal como se realiza en el estado de la técnica, es necesario colocar exactamente el refuerzo 15. Su posición en la pared debe ser tal que una primera parte troncocónica D del refuerzo 15 esté en contacto con la cara inclinada 11. Una segunda parte plana E, hacia el vértice del cono, esté a su vez en contacto con la cara plana 12 (véase la figura 6). El refuerzo 15 está provisto de un orificio 17, por el cual pasa el cuerpo del tornillo 5.

Una vez colocado correctamente el refuerzo 15, puede introducirse el tornillo 5 en los orificios de tornillo 14 y 17, con el fin de solidarizar la caja 1 y el cilindro principal 7. El tornillo 5 es apretado por una tuerca 8. Durante esta etapa de apriete del tornillo 5, existen riesgos de rotación del refuerzo 15 con respecto a su posición inicial. Un desplazamiento de este tipo del refuerzo 15 está representado en la figura 3.

En la figura 3, en comparación con la figura 2, el refuerzo 15 está desplazado con respecto a un eje 16 que pasa por el centro respectivamente del orificio principal 13 y de los orificios secundarios 14. En el ejemplo tal como el que aquí se describe, y como está representado en la figura 6, el refuerzo 15 tiene un contorno de caras cortadas. Un ángulo está formado por dos caras cortadas A y A'. Un tercer lado B une las dos caras cortadas. El lado B es redondeado. El refuerzo 15 tiene un perfil con una ruptura de pendiente C entre la parte troncocónica D y la parte plana E. De manera general, la ruptura de pendiente C tiene un ángulo 18 superior a 90º. La primera parte D del citado refuerzo 15 se apoya contra una cara inclinada 11 de la pared 9. La segunda parte E se apoya contra la cara plana 12 de la citada pared 9 unida a la cara inclinada 11 en el lugar de esta ruptura de pendiente C (véanse las figuras 2, 3 y 6).

En posición correcta, el ángulo formado por la caras cortadas A y A' del refuerzo 15 es tal que el eje 16 pasa por el vértice de este ángulo, como está mostrado en la figura 2. Las zonas de contacto entre el refuerzo 15 y la pared 9 coinciden exactamente. La figura 3, por el contrario, muestra el refuerzo 15 mal colocado. El ángulo formado por las caras cortadas A y A' está ligeramente desplazado con respecto al eje 16. La parte E del refuerzo 15 sube entonces perpendicularmente por la cara inclinada 11 de la pared 9. También, siendo la pendiente del refuerzo 15 sensiblemente la misma en toda su superficie y siendo igual a la pendiente de la cara inclinada 11 de la pared 9, se comprende bien que los contactos no serán suficientes para permitir al refuerzo 15 rigidizar correctamente la zona de la pared 9 donde se ejercen principalmente las tensiones.

Puede preverse, igualmente, un refuerzo 15 cuya pendiente sea inferior a la de la pared 9.

Ni que decir tiene que todos los refuerzos de un mismo servomotor no están necesariamente desplazados, pudiendo algunos de ellos estar en posición correcta. Sin embargo, el razonamiento anterior no es erróneo. Dado que las tensiones que se ejercen sobre la pared de la caja están concentradas en puntos limitados en número y en superficie, una única zona de fragilidad es suficiente.

Esta mala colocación del refuerzo 15 puede tener varias causas. Puede resultar de una mala colocación de partida, como de una rotación del refuerzo 15 con respecto a su posición inicial durante el apriete del tornillo 5.

La presente invención, por tanto, prevé un medio de guía 19 para impedir que el refuerzo 15 se desplace durante el apriete del tornillo 5, o que de partida éste esté mal colocado. El medio de guía 19 está en relieve con respecto a la cara interna plana 12.

Las figuras 4a y 5 representan un ejemplo particular de realización de la invención. El refuerzo 15 es mantenido en posición correcta en la pared por intermedio de dos topes 19 que se apoyan contra las dos caras cortadas A y A' del refuerzo 15. El medio de guía 19 puede ser, igualmente, por ejemplo, un rombo.

Estos topes 19 se obtienen, por ejemplo, estampando un impacto localizado en la cara externa plana 12 de la pared. Entonces, estos forman parte integrante de la pared. Topes 19 de este tipo pueden obtenerse igualmente moldeándolos sobre la cara interna plana 12 de la pared 9, o por pegado de los topes 19 a la cara interna plana 12.

Los topes 19, tales como están representados en las figuras 4a y 5, son alargados, en forma de alubias. Estos están dispuestos en la cara interna plana 12 de manera que forman un ángulo cuyo vértice está dirigido hacia el orificio principal 13. El ángulo formado por estos topes 19 es igual al formado por las dos caras cortadas A y A' del refuerzo 15.

Los topes 19 tienen una altura con respecto a la cara plana 12 suficiente para mantener el refuerzo 15 en posición, sin fragilizar, no obstante, la citada cara plana 12. Por ejemplo, para un servomotor de 300 mm de diámetro, y una cara plana 12 de 100 mm, los topes 19 tienen una altura aproximadamente igual a
2 mm.

Estando dispuestos así los topes 19, el refuerzo 15 solamente puede estar en la posición correcta: el vértice del ángulo formado por las caras cortadas A y A' pasa por el eje 16. Se obtiene, así, un ahorro de tiempo durante la colocación correcta del citado refuerzo 15. Por otra parte, los topes 19 impedirán cualquier rotación del refuerzo 15 durante el apriete del tornillo 5. La figura 4b ilustra otra forma de tope 19. Un único tope 19 está situado en la cara interna plana 12 de la pared 9 de la caja. El tope está curvado, de manera que sigue el contorno de las caras cortadas A, A' del refuerzo 15.

El ejemplo descrito anteriormente se basa en una cara plana de forma aproximadamente de rombo. Ni que decir tiene que la forma poligonal de la cara plana puede ser diferente. La forma poligonal puede ser, aproximadamente, un triángulo. Un tornillo puede estar colocado entonces en uno, dos o tres vértices del citado triángulo. En los ángulos del triángulo provistos de un orificio de tornillo 14 se disponen topes, del mismo modo que en una cara plana en rombo. La forma de la cara plana puede no ser poligonal. Por ejemplo, ésta puede tener una forma general circular. Se disponen refuerzos de tornillos, por ejemplo, a una y otra parte de un diámetro del disco.

La cara plana puede tener, igualmente, una forma general ovalada. Entonces, los tornillos y los refuerzos de tornillos se colocan, por ejemplo, en la circunferencia de la forma ovalada, en los puntos más alejados uno de otro.

Asimismo, es posible pensar en otra forma para el refuerzo. El refuerzo puede comprender, por ejemplo, tres caras cortadas. Puede tener, igualmente, una forma general cuadrada. El refuerzo cuadrado puede estar provisto de dos caras cortadas que forman un ángulo, y de otros dos lados redondeados. El refuerzo cuadrado puede tener, también, cuatro caras cortadas que forman cuatro ángulos. Por otra parte, un refuerzo cuadrado de este tipo elimina el problema de orientación del refuerzo durante la colocación. En efecto, todas las caras cortadas forman ángulos susceptibles de ser mantenidos por los topes. Es posible, también, realizar un refuerzo de forma circular, que tenga un reborde levantado para apoyarse contra la cara inclinada de la pared del servomotor. Una buena orientación del refuerzo en la pared estará asegurada, por ejemplo, por un único tope en arco de círculo, o por dos topes que forman un arco de círculo. Es posible, igualmente, tener un refuerzo en forma de semicírculo. El lado redondeado del semicírculo está dirigido, por ejemplo, hacia el orificio principal. Un medio de guía puede ser idéntico a un medio de guía para un refuerzo circular.

La invención concierne, igualmente, a un sistema de frenado que comprende un servomotor de este tipo. Un sistema de frenado de este tipo está provisto, por ejemplo, de un órgano de mando accionado por un conductor cuando éste desea frenar. El vástago de mando acciona a su vez un vástago de empuje que empuja un faldón rígido de un servomotor de la invención.

Claims (12)

1. Servomotor neumático para un sistema de frenado de vehículo automóvil, que comprende

- una caja (1) neumática que tiene una pared (9) provista de una cara interna plana (12), estando provista esta cara interna plana de un orificio principal (13) para acoger una nariz de penetración de un cilindro principal (7),

- un medio de fijación (5) del cilindro principal a la caja, pasando el medio de fijación por un orificio secundario (14),

- un refuerzo (15) dispuesto en la cara interna plana de la pared de la caja, provisto de un orificio (17) para dejar pasar el medio de fijación,

estando provista la cara interna plana de un medio de guía (19) para apoyarse contra un contorno (A, A') del refuerzo, caracterizado porque el medio de guía impide la rotación del refuerzo en el plano de la cara plana durante el montaje del medio de fijación.

2. Servomotor de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el medio de guía está formado por, al menos, un tope (19).

3. Servomotor de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el refuerzo tiene un contorno de caras cortadas (A, A').

4. Servomotor de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque dos topes (19) son alargados y están dispuestos de manera que forman un ángulo cuyo vértice está dirigido hacia el orificio principal, siendo el citado ángulo igual al formado por dos caras cortadas (A, A') del refuerzo.

5. Servomotor de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque el refuerzo tiene un tercer lado (B) que une las dos caras cortadas, siendo este tercer lado redondeado.

6. Servomotor de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el refuerzo tiene un perfil con una ruptura de pendiente (C) entre una primera parte (D) troncocónica y una segunda parte (E) plana hacia el vértice del cono, estando destinada la primera parte a apoyarse contra una cara inclinada (11) de la pared, estando destinada la segunda parte a apoyarse contra la cara plana de la pared unida a la cara inclinada en el lugar de esta ruptura de pendiente.

7. Servomotor de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el refuerzo tiene una pendiente sensiblemente igual en toda su superficie y como mucho igual a la de la pared inclinada de la caja.

8. Servomotor de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la cara plana (12) tiene una forma poligonal.

9. Servomotor de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque la forma poligonal es aproximadamente en rombo.

10. Servomotor de acuerdo con una de las reivindicaciones 8 y 9, caracterizado porque comprende un tornillo en vértices opuestos del polígono.

11. Servomotor de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el medio de fijación es un medio de tornillo (5) y tuerca (8), pasando el tornillo por el orificio practicado en el refuerzo y por un orificio secundario (14) practicado en la cara interna plana de la caja.

12. Sistema de frenado de vehículo automóvil provisto de un servomotor de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 11, y de un cilindro principal (7).