ES2312546T3 - Dispositivo de reaccion para servomotor neumatico de asistencia al frenado. - Google Patents

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ES2312546T3 ES02706829T ES02706829T ES2312546T3 ES 2312546 T3 ES2312546 T3 ES 2312546T3 ES 02706829 T ES02706829 T ES 02706829T ES 02706829 T ES02706829 T ES 02706829T ES 2312546 T3 ES2312546 T3 ES 2312546T3
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Fernando Sacristan
Juan Simon Bacardit
Bruno Berthomieu
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Bosch Sistemas de Frenado SL
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Bosch Sistemas de Frenado SL
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    • B60VEHICLES IN GENERAL
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Abstract

Dispositivo de reacción para servomotor de asistencia al frenado que comprende un disco (33) de reacción dispuesto en un alojamiento de recepción delimitado en un primer extremo longitudinal por una primera superficie, en un segundo extremo opuesto al primer extremo por una segunda superficie radialmente externa y una tercera superficie delimitada por dicha segunda superficie, y por una cuarta superficie radial que se extiende axialmente de la primera superficie a la segunda y tercera superficies, comprendiendo dicho dispositivo de reacción también al menos un medio elástico (30, 230, 330, 430, 530) susceptible de deformarse y que permite un aumento del volumen disponible de dicho disco (33) de reacción para una fuerza de entrada superior a un cierto valor de fuerza (Fe), y que determina una primera relación de asistencia para una fuerza de entrada inferior al valor predeterminado (Fe) caracterizado porque el aumento del volumen disponible para dicho disco (33) de reacción se efectúa en un conjunto de la primera y de la cuarta superficies y porque dicho dispositivo de reacción determina al menos una segunda relación de asistencia para un valor de fuerza de entrada superior al valor predeterminado (Fe).

Description

Dispositivo de reacción para servomotor neumático de asistencia al frenado.
La presente invención se refiere principalmente a un dispositivo de reacción para servomotor neumático de asistencia al frenado con asistencia modulable y a un servomotor de asistencia al frenado que comprende tal dispositivo.
Un servomotor neumático de asistencia al frenado se utiliza en un sistema de frenado con el fin de amplificar de manera neumática la fuerza muscular aplicada sobre un pedal de freno. El servomotor se dispone entre el pedal de freno y un cilindro de mando, por ejemplo un cilindro de mando tándem.
Comprende una camisa dividida en dos cámaras por una pared móvil estanca, pudiendo desplazarse esta pared por un diferencial de presión entre las dos cámaras. La pared móvil comprende un pistón neumático que se extiende radialmente hacia el exterior por un faldón engarzado sobre la periferia externa del pistón. El diferencial de presión entre las dos cámaras está controlado por una válvula de tres vías sujeta al desplazamiento de una varilla de accionamiento controlada por un pedal de freno. Esta válvula de tres vías está dispuesta en la parte cilíndrica posterior del pistón neumático.
La acción de la varilla de accionamiento se transmite a los pistones de un cilindro de mando mediante una varilla de empuje por medio de un disco de reacción realizado en un material elastómero, por ejemplo el caucho. El disco de reacción es un medio de componer tres fuerzas, una primera fuerza que procede de la varilla de accionamiento aplicada por medio de un distribuidor émbolo fijo con respecto a la varilla de accionamiento, la segunda fuerza que procede de la asistencia proporcionada por el pistón neumático debido al desplazamiento de la pared móvil por el diferencial de presiones, y siendo la tercera fuerza la reacción del circuito hidráulico de frenado transmitida por la varilla de empuje. Este disco permite al conductor del vehículo poder ajustar su acción sobre el pedal de freno mediante un retorno de información del circuito hidráulico.
Se denominará fuerza de entrada, la fuerza aplicada por el conductor al pedal; fuerza de accionamiento, la fuerza aplicada por la varilla de accionamiento; y fuerza de salida; la fuerza ejercida por la varilla de empuje sobre un pistón de cilindro de mando, por ejemplo un cilindro de mando tándem.
Gracias a este tipo de servomotor de asistencia al frenado, se obtiene una relación sensiblemente afín entre la fuerza de entrada y la fuerza de salida sobre un cierto intervalo de valores de fuerzas de entrada.
Existen dispositivos que permiten variar la asistencia del servomotor, es decir variar la relación entre la fuerza de entrada y la fuerza de salida, por ejemplo de manera que aumenta la asistencia a partir de una determinada fuerza de entrada. La patente FR 0015943 describe un dispositivo aplicado en la parte cilíndrica posterior del pistón neumático, el distribuidor está compuesto por dos partes, un émbolo en el lado de la varilla de accionamiento y un palpador en el lado del disco de reacción, un resorte pretensado en una jaula deformable está aplicado entre el palpador y el émbolo.
Para una fuerza de accionamiento inferior a la pretensión del resorte, el palpador y el émbolo se comportan como una pieza rígida. Para una fuerza de entrada suficiente, el resorte se comprime, el palpador es entonces móvil axialmente hacia el pedal de freno permitiendo al disco de reacción extruírse en la dirección del pedal de freno. Hay entonces una reducción de la fuerza de reacción transmitida a la varilla de accionamiento, lo que aumenta la relación de asistencia.
No obstante, este dispositivo implica modificaciones importantes de la estructura interna del servomotor debido a sus dimensiones totales, mientras que por motivos de coste los fabricantes de equipos intentan estandarizar sus productos. Además, también intentan reducir los tamaños de los servomotores.
Por consiguiente, es un objetivo de la presente invención ofrecer un dispositivo de reacción adaptable sobre un servomotor neumático de tipo conocido.
Es también un objetivo de la presente invención ofrecer un dispositivo de reacción de tamaño reducido.
Es también un objetivo de la presente invención ofrecer un servomotor neumático de asistencia al frenado que permite una relación de asistencia modulable y que tiene un cuerpo de pistón estándar.
Es también un objetivo de la presente invención ofrecer un servomotor neumático de asistencia al frenado que permite una relación de asistencia modulable con un coste reducido.
Es también un objetivo de la presente invención ofrecer un servomotor neumático de asistencia al frenado que permite una relación de asistencia modulable de tamaño reducido.
Es también un objetivo de la presente invención ofrecer un servomotor neumático de asistencia al frenado que permite un nivel de asistencia modulable de diseño y de fabricación simple.
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La presente invención permite ventajosamente montarse de manera simple sobre pistones neumáticos de servomotores de forma estándar.
La presente invención tiene también la ventaja de ser de diseño simple y de coste de fabricación reducido.
La presente invención tiene también la ventaja de tener unas dimensiones totales reducidas.
Así, tales objetivos se alcanzan mediante un dispositivo de reacción según la presente invención que comprende un alojamiento en el que está dispuesto un disco de reacción de materiales no comprimibles o sensiblemente no comprimibles delimitado:
a) en un primer extremo longitudinal por una primera superficie;
b) en un segundo extremo apuesto al primer extremo, por una segunda superficie radialmente externa de aplicación del pistón neumático y una tercera superficie de aplicación del émbolo delimitada por la segunda superficie;
c) por una cuarta superficie radial que se extiende de la primera superficie a la segunda y tercera superficies.
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El dispositivo de reacción comprende también al menos un medio elástico susceptible de deformarse, y medios de pretensión del medio elástico, permitiendo el medio elástico para un cierto valor de fuerza de entrada superior a un cierto valor fijo un aumento del volumen disponible para el disco de reacción que se realiza en un conjunto de la primera y de la segunda superficies.
La presente invención tiene principalmente como objeto un dispositivo de reacción para servomotor de asistencia al frenado que comprende un disco de reacción dispuesto en un alojamiento de recepción delimitado en un primer extremo longitudinal por una primera superficie, en un segundo extremo opuesto al primer extremo por una segunda superficie radialmente externa y una tercera superficie delimitada por dicha segunda superficie, por una cuarta superficie radial que se extiende axialmente de la primera superficie a la segunda y tercera superficies, comprendiendo también dicho dispositivo de reacción al menos un medio elástico susceptible deformarse y que permite un aumento del volumen disponible de dicho disco de reacción para una fuerza de entrada superior a un cierto valor de fuerza y que determina una primera relación de asistencia para una fuerza de entrada inferior al valor predeterminado, caracterizado porque el aumento del volumen disponible para dicho disco de reacción se realiza en un conjunto de la primera y de la cuarta superficies y porque dicho dispositivo de reacción determina al menos una segunda relación de asistencia para un valor de fuerza de entrada superior al valor predeterminado.
La presente invención tiene también como objeto un dispositivo de reacción caracterizado porque la cuarta superficie está definida al menos parcialmente por un extremo radial de dicha varilla de empuje.
La presente invención tiene también como objeto un dispositivo de reacción caracterizado porque la primera superficie está definida por una arandela anular y al menos una pieza flotante.
La presente invención tiene también como objeto un dispositivo de reacción caracterizado porque la primera superficie está formada por una pieza solidaria a un extremo axial de la varilla de empuje.
La presente invención tiene también como objeto un dispositivo de reacción caracterizado porque el medio elástico cuyo número es al menos uno está pretensado de manera que garantiza una rigidez del dispositivo de reacción para una fuerza de entrada inferior a un cierto valor de fuerza.
La presente invención tiene también como objeto un dispositivo de reacción caracterizado porque dicho dispositivo de reacción garantiza una modificación de la relación de asistencia en función del valor de la fuerza de entrada.
La presente invención tiene también como objeto un dispositivo de reacción caracterizado porque dicho dispositivo garantiza un aumento de la relación de asistencia para un valor de fuerza de accionamiento superior a un cierto valor de fuerza.
La presente invención tiene también como objeto un dispositivo de reacción caracterizado porque la pretensión de los medios elásticos es superior o igual a 150 Newton.
La presente invención tiene también como objeto un dispositivo de reacción caracterizado porque el medio elástico es un resorte.
La presente invención tiene también como objeto un dispositivo de reacción caracterizado porque el medio elástico es un resorte cilíndrico.
La presente invención tiene también como objeto un dispositivo de reacción caracterizado porque el medio elástico es un anillo elástico.
La presente invención tiene también como objeto un dispositivo de reacción caracterizado porque el medio elástico es un resorte cónico.
La presente invención tiene también como objeto un dispositivo de reacción caracterizado porque la arandela anular y la pieza flotante cuyo número es al menos uno forman medios de pretensión del medio elástico cuyo número es al menos uno.
La presente invención tiene también como objeto un dispositivo de reacción caracterizado porque la arandela anular está enganchada sobre el cuerpo de la varilla de empuje.
La presente invención tiene también como objeto un dispositivo de reacción caracterizado porque la pieza flotante comprende medios de centrado del medio elástico.
La presente invención tiene también como objeto un dispositivo de reacción caracterizado porque comprende dos medios elásticos coaxiales.
La presente invención tiene también como objeto un dispositivo de reacción caracterizado porque el medio elástico tiene una precarga inferior a la precarga del medio elástico.
La presente invención tiene también como objeto un dispositivo de reacción caracterizado porque la pieza flotante comprende una primera pieza central y una segunda pieza anular móviles axialmente una con respecto a la otra.
La presente invención tiene también como objeto un dispositivo de reacción caracterizado porque comprende medios de guiado susceptibles de actuar conjuntamente con medios de guiado de un servomotor neumático de asistencia al frenado.
La presente invención tiene también como objeto un servomotor neumático de asistencia al frenado que comprende una camisa dividida en dos cámaras por una pared móvil estanca que comprende un pistón neumático en el que está dispuesta una válvula de tres vías accionada por una varilla de accionamiento susceptible de unirse en un primer extremo longitudinal a un pedal de freno y en un segundo extremo longitudinal opuesto al primer extremo a un distribuidor, caracterizado porque el distribuidor es susceptible de entrar en contacto con un dispositivo de reacción tal como se ha definido anteriormente.
La presente invención tiene también como objeto un servomotor neumático de asistencia al frenado caracterizado porque dicho dispositivo de reacción definido anteriormente está fijado al pistón neumático mediante una arandela.
La presente invención tiene también como objeto un servomotor neumático de asistencia al frenado caracterizado porque la arandela está fijada mediante estrangulamiento entre un resorte de recuperación y el pistón neumático.
La presente invención tiene también como objeto un servomotor neumático de asistencia al frenado caracterizado porque el pistón neumático comprende medios de guiado que actúan conjuntamente con medios de guiado del dispositivo de reacción definido anteriormente.
La presente invención se entenderá mejor con ayuda de la descripción siguiente y de las figuras adjuntas en las que la parte anterior y posterior están representadas respectivamente por las partes izquierda y derecha de las figuras, y en las que:
la figura 1 es una vista en corte longitudinal de un servomotor neumático de asistencia al frenado de tipo conocido;
la figura 2 es una curva que representa la variación de la fuerza que sale del servomotor en función de la fuerza de entrada para un servomotor de tipo de doble relación de asistencia;
la figura 3 es una vista en corte longitudinal de un servomotor neumático de asistencia al frenado que comprende una primera variante de un dispositivo de reacción según la presente invención;
la figura 4 es una vista en detalle del dispositivo de reacción de la figura 3;
la figura 5 es una vista en corte longitudinal de una segunda variante del primer modo de realización de un dispositivo de reacción susceptible de ponerse en práctica en un servomotor según la presente invención;
la figura 6 es una vista en corte longitudinal de una tercera variante del primer modo de realización de un dispositivo de reacción susceptible de ponerse en práctica en un servomotor según la presente invención;
la figura 7 es una vista en corte longitudinal de una cuarta variante del primer modo de realización de un dispositivo de reacción susceptible de ponerse en práctica en un servomotor según la presente invención;
la figura 8 es una vista en corte longitudinal de un tercer modo de realización de un dispositivo de reacción susceptible de ponerse en práctica en un servomotor según la presente invención;
la figura 9 es una vista en corte longitudinal de un tercer modo de realización de un dispositivo de reacción susceptible de ponerse en práctica en un servomotor según la presente invención;
la figura 10 es una curva que representa la variación de la fuerza de salida en función de la fuerza de entrada para un servomotor neumático de asistencia al frenado que comprende el dispositivo de reacción de la figura 9;
la figura 11a es una vista en corte longitudinal de un cuarto modo de realización de un dispositivo de reacción susceptible de ponerse en práctica en un servomotor según la presente invención;
la figura 11b es una vista en perspectiva de tres cuartos anterior del alojamiento del disco de reacción del dispositivo de reacción según la figura 11a;
la figura 12a representa curvas de variación de la fuerza de accionamiento en función de la compresión del medio elástico para tres fuerzas de empuje diferentes y tres diámetros de disco de reacción diferentes al módulo de Young del disco de reacción fijo;
la figura 12b representa curvas de variación de la fuerza de accionamiento en función de la compresión del medio elástico para tres fuerzas de empuje diferentes y tres diámetros de disco de reacción diferentes al módulo de Young del disco de reacción fijo, diferente del utilizado para las medidas representadas en las curvas 12a.
Las mismas referencias se utilizan para todas las figuras para las mismas piezas o para piezas que cumplen la misma función.
El conjunto de elementos descritos son piezas de revolución de eje de simetría XX'.
El término extrusión se entiende en la presente descripción como una operación elástica, al final de la cual el disco de reacción que se definirá más adelante vuelve a su forma inicial.
En la figura 1, puede observarse un servomotor neumático de asistencia al frenado de tipo conocido, que comprende una camisa 1 formada por una primera 3 y una segunda 5 coquillas enganchadas de manera estanca la una con la otra y que comprende cada una, una abertura central 6, 8 una enfrente de la otra, estando dividido el espacio interior delimitado por la camisa 1 en una cámara anterior 7 y una cámara 9 de trabajo por una pared 11 móvil estanca. Esta pared 11 está dotada en su parte central de un pistón neumático 13 que se extiende axialmente hacia atrás y en su parte radialmente externa de un faldón 15 enganchado a la periferia externa del pistón 13. La estanqueidad de la pared 11 se realiza mediante una membrana 16 desplegable, por ejemplo realizada de elastómero, y fijada sobre la periferia del pistón 13 y sobre la periferia de la camisa 1. Un resorte 18 está montado en compresión entre la cara posterior de la coquilla 3 y la cara anterior del pistón 13 con el fin de garantizar el retorno de la pared en posición retrasada en la fase de reposo.
La cámara anterior 7 está unida por medios estancos (no representados) a una fuente de depresión. En reposo, la cámara 9 de trabajo está en comunicación con la cámara anterior 7, mientras que en el momento del frenado es susceptible de ponerse en comunicación con un entorno a presión atmosférica.
Las comunicaciones entre las dos cámaras y con el entorno se realizan mediante una válvula 19 de tres vías dispuesta en la parte posterior cilíndrica del pistón neumático 13. La válvula 19 comprende un asiento 20 de válvula antirretorno llevado por una varilla 21 de accionamiento unida a un pedal de freno (no representado), un distribuidor 22 de émbolo que comprende un émbolo 23 y un palpador 25, alojando el émbolo 23 en su extremo posterior un extremo anterior de la varilla 21 de accionamiento opuesta al pedal de freno y que lleva una primera válvula antirretorno 27. Una segunda válvula antirretorno 29 está formada por la periferia posterior del pistón neumático 13. El palpador y el émbolo están unidos por un resorte 30 montado en compresión en una jaula deformable 32 y de diámetro interior superior al diámetro exterior del palpador y del émbolo. La jaula 32 comprende un primer manguito orientado hacia atrás fijado al palpador, ventajosamente por fuerza y un segundo manguito de tamaño más pequeño en frente del primer manguito fijado sobre el émbolo, ventajosamente por fuerza.
El servomotor comprende también una varilla 31 de empuje, que acciona un pistón de un cilindro de mando (no representados) fijado delante del servomotor mediante una arandela 32' estrangulada entre el resorte 18 y la cara anterior del pistón 13, y que lleva en su extremo axial posterior, orientado hacia el pedal de freno que forma una copa, un disco 33 de reacción susceptible en el frenado de actuar conjuntamente con la cara anterior del palpador 25, estando el disco 33 de reacción realizado en un material deformable, sensiblemente no comprimible, por ejemplo en elastómero y preferiblemente caucho.
Un servomotor de asistencia neumática al frenado está caracterizado de manera conocida por una relación de asistencia igual a la relación de la fuerza (Fs) de salida y de la fuerza (Ft) de entrada y que se determina por las relaciones de las superficies del disco 33 de reacción y del palpador 25.
Por motivos evidentes de seguridad, se desea aumentar esta relación de asistencia durante una acción de frenado con una fuerza de entrada superior a un valor determinado, correspondiente a una situación de urgencia con el fin de sobreasistir la acción del conductor sobre el pedal de freno.
El servomotor está caracterizado entonces por una primera y al menos una segunda relación de asistencia.
Se explicará ahora el funcionamiento del servomotor de tipo conocido en referencia a las figuras 1 y 2.
En reposo, la cámara 7 anterior y la cámara 9 de trabajo están en comunicación y sujetas a la depresión de la cámara anterior 7.
Durante el frenado, la acción del conductor sobre el pedal de freno provoca el desplazamiento de la varilla de accionamiento, provocando el cierre de la comunicación entre las cámaras 7 y 9 mediante la aplicación de la segunda válvula antirretorno 29 sobre el asiento 20 de válvula antirretorno y mediante la apertura de la comunicación entre la cámara de trabajo y el entorno a presión atmosférica al elevar la primera válvula antirretorno 27 del asiento 20 de válvula antirretorno. Aparece entonces una diferencia de presión entre la cámara anterior 7 y 9 de trabajo, lo que tiene como efecto llevar la pared 11 en la dirección del cilindro de mando. El distribuidor 22 formado por el palpador 25 y el émbolo 23 se comporta como una pieza rígida, el disco 33 de reacción compone la fuerza aplicada por la varilla 21 de accionamiento por medio del palpador 25, la fuerza de asistencia aplicada por el pistón neumático y la reacción del circuito hidráulico transmitida por la varilla 31 de empuje. El servomotor proporciona una primera relación (AB) de asistencia.
Para una fuerza de entrada suficiente, el resorte 30 se comprime, el palpador 25 es entonces móvil con respecto al émbolo 24 en la dirección del pedal de freno, permitiendo que el disco 33 de reacción se extruya en la dirección del pedal de freno.
Hay por tanto una modificación de la distribución de las presiones de contacto en la superficie del caucho, reduciendo la presión de contacto entre el distribuidor 22 y el disco 33 de reacción, correspondiente a una segunda relación (BC) de asistencia.
Al final de la fase de frenado, la varilla 31 de accionamiento se desplaza hacia atrás permitiendo al conjunto del servomotor volver a su posición de reposo, en particular el disco de reacción recupera su forma inicial.
En la figura 3, puede observarse un servomotor de asistencia al frenado equipado con un dispositivo de reacción según un primer modo de realización de la presente invención, que comprende una camisa 1 formada por una primera 3 y una segunda 5 coquillas que comprende respectivamente aberturas centrales 6, 8 y dividida en dos cámaras 7, 9 por una pared 11 móvil estanca. La pared móvil 11 comprende, en su parte central, un pistón neumático 13 que se extiende axialmente hacia atrás y en su parte radialmente externa un faldón 15 rígido enganchado sobre la periferia externa del pistón 13, realizándose la estanqueidad mediante una membrana 16 desplegable fijada herméticamente a la camisa 1 y al pistón neumático 13. Un resorte 18 está montado en compresión entre la cara posterior de la coquilla 3 y la cara anterior del pistón 13 con el fin de garantizar su retorno durante el reposo. La cámara anterior 7 está unida por medios estancos (no representados) a una fuente de depresión.
Une válvula 19 de tres vías está dispuesta en la parte cilíndrica del pistón neumático 13 y está controlada mediante una varilla 21 de control unida a un pedal de freno (no representado). Comprende un asiento de válvula antirretorno 20 llevado por la varilla 21 de accionamiento y formado por una superficie anular, un resorte está montado en compresión apoyado sobre la cara posterior de la válvula antirretorno 20 con el fin de garantizar la aplicación del asiento 20 de válvula antirretorno sobre las válvulas antirretorno 27, 29.
La acción de la varilla 21 de accionamiento se transmite al circuito hidráulico de frenado mediante un dispositivo 35 de reacción y un distribuidor 22 de émbolo coaxial a la varilla 21 de accionamiento que aloja en una abertura posterior de forma sensiblemente troncocónica el extremo anterior de la varilla 21 de accionamiento. Este extremo posterior forma una primera válvula antirretorno 27.
El pistón neumático 13 comprende un extremo cilíndrico posterior que forma una segunda válvula antirretorno 29 y en su cara anterior medios 24 de guiado axial susceptibles de actuar conjuntamente con medios de guiado axial del dispositivo 35 de reacción, ventajosamente formados por una muesca 26 radial.
En las figuras 4 y 5, pueden observarse dos variantes de un primer modo de realización de un dispositivo de reacción del servomotor de la figura 3 que comprende un medio 30 elástico, medios 45 de pretensión del medio 30 elástico y un disco 33 de reacción. Los medios 45 de pretensión comprenden una jaula 37 formada por un manguito 38, una arandela 47 anular y una pieza 49 flotante. El manguito 38 comprende en un primer extremo orientado hacia delante un primer manguito de menor diámetro 39, y en un segundo extremo orientado hacia atrás un segundo manguito de mayor diámetro 41 unido al primer manguito 39 por un reborde 43, estando el extremo axial anterior del primer manguito de menor diámetro 39 cerrado y formando una base de una varilla 31 de empuje coaxial a la varilla 21 de accionamiento, siendo el manguito 38 y la varilla 31 de empuje coaxiales.
La arandela anular coaxial 47 a la varilla 31 de empuje está montada fijada en el segundo manguito 41, apoyada sobre el reborde 43 y ventajosamente enganchada sobre la superficie radial interna del manguito 39. La pieza flotante 49 está montada en translación axial en el paso 51 practicado en la arandela 47, ventajosamente montada coaxialmente al distribuidor 22 de émbolo y de diámetro exterior igual al diámetro interior del paso 51.
La pieza flotante 49 comprende medios 53 de retención situados a una distancia no nula de los extremos axiales de la pieza 49, formados ventajosamente por un collar 55 que se extiende radialmente hacia el exterior y de diámetro exterior superior al diámetro interior de la abertura 51. En la segunda variante del primer modo de realización representado en la figura 5, los medios 53 de retención comprenden también medios 54 de centrado del resorte 30 formados por un rebaje anular 54 practicado en la cara anterior del collar 55.
El medio 30 elástico, ventajosamente un resorte, está montado en compresión entre la cara orientada hacia atrás del manguito 39 y la cara anular anterior del collar 55.
El disco de reacción está dispuesto apoyado sobre una cara 57 formada por la cara orientada hacia atrás de la arandela anular 47 y por la cara orientada hacia atrás de la pieza flotante 49.
La dimensión axial del manguito de mayor diámetro 41 es superior a la suma de las dimensiones axiales de la arandela 47 y del disco 33 de reacción dejando un extremo axial posterior libre del manguito 41 formando los medios 59 de guiado del dispositivo 35 de reacción susceptible de actuar conjuntamente con los medios 24 de guiado de un pistón neumático de un servomotor.
El dispositivo de reacción está fijado al pistón neumático 13 mediante una arandela anular 32 cuyo paso central se extiende ventajosamente axialmente hacia delante en forma de un manguito que bordea el manguito de menor diámetro 39 del manguito 37.
Se describirá el funcionamiento del servomotor neumático de asistencia al frenado que comprende el dispositivo 35 según la presente invención.
En reposo, las cámaras 7 y 9 están sujetas a la depresión.
Durante el frenado, la acción sobre el pedal de freno desplaza la varilla de accionamiento que provoca el cierre de la comunicación entre la cámara anterior 7 y la cámara 9 de trabajo mediante aplicación de la segunda válvula antirretorno 29 sobre el asiento 20 de válvula antirretorno, después la apertura de la comunicación entre la cámara 9 de trabajo y el entorno a presión atmosférica elevando la primera válvula antirretorno 27 con respecto al asiento 20. El pistón 13 se lleva entonces por la diferencia de presiones entre las dos cámaras 7, 9 hacia delante. El disco 33 de reacción recibe entonces la fuerza Fa de accionamiento de la varilla de accionamiento por medio del distribuidor 22, la fuerza Fp de asistencia del pistón neumático 13 que puede desplazarse de manera eficaz con respecto al disco de reacción gracias a la muesca 24 radial y la fuerza Fr de reacción del circuito hidráulico de frenado. Para una fuerza de entrada inferior a una determinada fuerza Fe de entrada, el medio 35 de reacción se comporta como una pieza rígida, determinando el dispositivo de reacción una primera relación de asistencia. Para una fuerza de entrada superior al valor de la fuerza Fe, el resorte 30 se comprime permitiendo que la pieza flotante 49 se deslice hacia delante, el disco 33 de reacción se extruye entonces hacia delante en la abertura 51. Hay por tanto una modificación de la distribución de las presiones de contacto en la superficie del caucho, reduciendo la presión de contacto entre el distribuidor 22 y el disco 33 de reacción, y determinando el dispositivo de reacción una segunda relación de asistencia. Para un valor de la fuerza de entrada todavía superior, la pieza flotante 49 se apoya contra la varilla 31 de empuje, y el servomotor proporciona entonces una relación de asistencia igual a la primera relación de asistencia obtenida para una fuerza de entrada inferior a Fe.
La variación de la relación de asistencia depende del módulo elástico del caucho que forma el disco de reacción así como de la geometría del disco de reacción y del alojamiento del disco de reacción.
Al final de la fase de frenado, la varilla 21 de accionamiento se desplaza hacia atrás permitiendo al conjunto del servomotor volver a su posición de reposo, en particular el disco de reacción recupera su forma inicial.
En la figura 6, puede observarse una tercera variante del primer modo de realización del dispositivo de reacción según la presente invención que comprende un medio 530 elástico, medios 45 de pretensión del medio 530 elástico y un disco 33 de reacción. Los medios 45 de pretensión comprenden una jaula 37 formada por un manguito 38 cilíndrico de eje XX' cuyo extremo axial anterior forma una base de una varilla 31 de empuje, por una arandela anular 47 dotada de una abertura central 51, y por una pieza flotante 49.
La arandela anular 47 está montada fijada en el manguito 38, ventajosamente por enganche sobre la periferia del manguito 38.
La pieza flotante 49 está montada, ventajosamente de manera coaxial al distribuidor 22 de émbolo, en traslación axial en la abertura 51 de la arandela 47 y de diámetro exterior igual al diámetro interior del paso 51.
La pieza flotante 49 comprende medios 53 de retención situados a una distancia no nula de los extremos axiales de la pieza 49, formados por un collar 55 que se extiende radialmente hacia el exterior y de diámetro exterior superior al diámetro interior de la abertura 51.
El medio 530 elástico es ventajosamente un resorte cónico de conicidad orientada hacia delante montado en compresión entre la cara posterior del fondo anterior de la jaula 37 y la cara anular anterior del collar 55. El disco de reacción está dispuesto apoyado sobre la cara 57 formada por la cara posterior de la arandela anular 47 y por la cara posterior de la pieza flotante 49. El dispositivo de reacción comprende medios 59 de guiado con respecto al pistón 13 susceptibles de actuar conjuntamente con los medios 24 de guiado del pistón neumático 13, formado por el extremo cilíndrico posterior de la jaula 37.
El dispositivo de reacción está fijado al pistón neumático 13 mediante una arandela anular 32 cuyo paso central se extiende ventajosamente axialmente hacia delante en forma de un manguito que bordea la varilla 31 de empuje.
El funcionamiento del dispositivo 135 aplicado a un servomotor de asistencia al frenado según la presente invención es análogo al del dispositivo de reacción de las figuras 4 y 5.
Esta variante del primer modo de realización del dispositivo de reacción según la presente invención permite de manera ventajosa reducir considerablemente las dimensiones totales axiales del dispositivo de reacción.
En la figura 7, puede observarse una cuarta variante del primer modo realización del dispositivo 35 de reacción, en la que el pistón neumático 13 y el distribuidor 22 están representados parcialmente. El dispositivo 35 comprende un disco 33 de reacción, medios 45 de pretensión de un medio 30 elástico que comprenden un manguito 60 dotado de un reborde 61 interior, una pieza flotante 49 montada en traslación en el manguito 60 y de diámetro exterior igual al diámetro interior del paso definido por el reborde 61, y de un manguito 63. El manguito 63 comprende un extremo axial anterior obturado y que forma una base 64 de una varilla 31 de empuje de una sola pieza. El manguito 63 penetra en el manguito 60 por su extremo posterior y está fijado al manguito 60, por ejemplo por fuerza o por enganche de manera que obtura el extremo anterior abierto del manguito 60.
Todas las piezas del dispositivo según la figura 7 son coaxiales al eje XX'.
La pieza flotante 49 comprende también medios 53 de tope formados por una superficie anular 71 que se extiende radialmente hacia el exterior.
El disco 33 de reacción está montado apoyado en el lado del extremo posterior del manguito 60 contra la cara posterior y un resorte 30 está montado en compresión entre la cara posterior del extremo anterior del manguito 63 y la cara anterior de la superficie anular 71 de los medios 53 de tope de la pieza flotante 49.
El manguito 60 comprende en su extremo axial posterior medios 59 de guiado susceptibles de actuar conjuntamente con los medios 24 de guiado formados en la cara anterior del pistón neumático 13.
El dispositivo 35 comprende también medios 59 de guiado con respecto al pistón neumático 13 susceptibles de actuar conjuntamente con los medios 24 de guiado del pistón 13.
El funcionamiento del dispositivo 35 de la figura 7, aplicado a un servomotor de asistencia al frenado según la presente invención, es análogo al del dispositivo 35 descrito en las figuras 5 y 6.
La ventaja de este modo de realización es la simplicidad de fabricación del dispositivo de reacción según la presente invención.
En la figura 8, puede observarse un segundo modo de realización de un dispositivo 135 de reacción según la presente invención que comprende un disco 33 de reacción, un medio 30 elástico y medios de pretensión de un medio elástico que comprenden un manguito 72 dotado en un primer extremo orientado hacia delante de una primera parte 73 de menor diámetro y en un segundo extremo orientado hacia atrás de una segunda parte 75 de mayor diámetro, la primera parte 73 está unida a la segunda parte por un reborde 77. La parte 73 de menor diámetro comprende, en un extremo orientado hacia delante, una superficie anular 79 que se extiende hacia el interior y que delimita un paso 74. La varilla 31 de empuje comprende, en un primer extremo orientado hacia delante, una primera parte 78 de menor sección, y en un segundo extremo opuesto al primer extremo, una segunda parte de mayor sección 78' que forma una base 80 de diámetro exterior inferior al diámetro interior de la segunda parte de mayor diámetro 75, definiendo el espacio entre la base 80 y el manguito 75 un paso anular 76. La pieza 78 está fijada en el paso 74, por ejemplo mediante enganche por fuerza.
El dispositivo 135 comprende también medios 54 de guiado con respecto al pistón neumático 13, susceptibles de actuar conjuntamente con los medios 24 de guiado del pistón 13.
Los medios de pretensión comprenden también un aro anular 81 de diámetro exterior sensiblemente igual al diámetro interior de la parte 75 del manguito 72 montada en deslizamiento en la parte 75, el aro 81 está perforado hacia atrás por un primer escariado 83 de mayor diámetro y hacia delante por un segundo escariado 85 de menor diámetro, estando los dos escariados 83, 85 unidos por un reborde 87. El diámetro interior del escariado 83 es sensiblemente igual al diámetro exterior de la parte 78' de la varilla 31 de empuje y el diámetro interior del escariado 85 es sensiblemente igual al diámetro exterior de la base 80. El aro 81 comprende también una parte 89 en su extremo anterior de forma interior troncocónica de conicidad orientada hacia delante. El aro 81 está montado en deslizamiento en la parte 75 del manguito y alrededor de la varilla 21 de empuje. El medio 30 elástico, ventajosamente un resorte cilíndrico, está montado en compresión entre la cara posterior de la superficie anular 79 y el fondo de la parte 89.
El disco 33 de reacción está montado apoyado contra la superficie formada por las caras posteriores de la base 80 y del aro 81.
El dispositivo de reacción está fijado al pistón neumático 13 mediante una arandela anular 32 cuyo paso central se extiende axialmente hacia delante en forma de un manguito 32'' que bordea la parte de menor diámetro 73 del manguito 72.
Se describirá ahora el funcionamiento del dispositivo 135 de reacción según la figura 8, integrado en un servomotor neumático de asistencia al frenado.
Durante el frenado, para un valor de fuerza de entrada inferior a una determinada fuerza Fe, el dispositivo 135 de reacción se comporta como una pieza rígida. El disco de reacción desempeña un papel conocido, compone las fuerzas Fa, Fp y Fr, y transmite toda la reacción a la varilla de accionamiento. El dispositivo de reacción determina una primera relación de asistencia.
Para un valor de fuerza de entrada superior a Fe, el resorte 30 se deforma, permitiendo que el aro 81 se deslice hacia delante y por consiguiente que el disco 33 de reacción se extruya hacia delante en la parte anular 76 externa definida por el diámetro exterior de la base 80 y el diámetro interior de la parte 75 del manguito 72.
Hay por tanto una modificación de la distribución de las presiones de contacto en la superficie del caucho, lo que reduce la presión de contacto entre el distribuidor 22 y el disco 33 de reacción, determinando el dispositivo de reacción una segunda relación de asistencia.
Para una determinada fuerza de entrada, el aro 81 se apoya contra el reborde 77, y el servomotor proporciona entonces un nivel de asistencia igual al primer nivel de asistencia obtenido para una fuerza Fa inferior a la pretensión del resorte.
A la inversa de los primeros modos de realización, la extrusión del disco de reacción tiene lugar por una parte anular 76 externa y no por el paso central 51.
En la figura 9, puede observarse un tercer modo de realización de un dispositivo de reacción que permite modificar más de una vez la relación de asistencia del servomotor y en la que el pistón neumático 13 y el distribuidor 22 están representados parcialmente.
El dispositivo 235 de reacción se diferencia del dispositivo 35 de reacción del primer modo de realización por el hecho de que comprende una pieza flotante 49 compuesta que comprende una primera pieza central 249 y una segunda pieza anular 349 que se desliza alrededor de la primera pieza 249. La primera pieza 249 comprende medios 253 de tope apoyados sobre la cara anterior de la pieza 349 y la pieza anterior comprende medios 353 de tope apoyados contra la arandela anular 47. Un primer resorte 230 está montado en compresión entre la cara posterior del fondo de la jaula 37 y los medios 253 de tope, un segundo resorte 330, de pretensión superior a la del primer resorte 230, está montado en compresión entre la cara posterior del fondo de la jaula 37 y los medios 353 de tope, el resorte 330 es de diámetro interior superior al diámetro exterior del resorte 230.
Se describirá el funcionamiento de un servomotor neumático de asistencia al frenado que comprende el tercer modo de realización del dispositivo de reacción según la presente invención.
En la figura 10, puede observarse la evolución de las relaciones de asistencia en función de la fuerza de accionamiento para el servomotor que comprende el dispositivo según el tercer modo de realización.
Para un valor de fuerza de entrada inferior a una determinada fuerza Fe, el dispositivo 235 de reacción se comporta como una pieza rígida, determinando el dispositivo de reacción una primera relación de asistencia representada por la parte DE de curva. Para un valor de fuerza de entrada superior a Fe e inferior a una determinada fuerza Fd, el resorte 230 se comprime, permitiendo que el disco 33 de reacción se extruya por el paso central 51 mediante deslizamiento hacia delante de la pieza flotante 249. El dispositivo de reacción determina una segunda relación de asistencia representada por la parte EF de curva. Para una fuerza de entrada superior a Fd, el resorte 330 se comprime permitiendo que el disco 33 de reacción se extruya axialmente hacia delante sobre una superficie anular por desplazamiento de la pieza anular 349, el dispositivo de reacción determina una tercera relación de asistencia representada por la parte FG de la curva. A continuación, para valores de entrada todavía más altos, el extremo anterior de la pieza flotante 247 se apoya contra la cara posterior del fondo de la jaula 37 y se recupera la primera relación DE de asistencia. El inicio de esta última etapa aparece en función de los ajustes del dispositivo, el inicio puede situarse antes de la zona de saturación o en la zona de saturación, siendo la zona de saturación el momento en el que la presión que reina en la cámara de trabajo alcanza la presión atmosférica, por tanto ya no hay más asistencia adicional, cualquier aumento de la fuerza de accionamiento se traduce únicamente en un aumento de la fuerza de salida del valor de la fuerza de accionamiento.
Por supuesto, los medios 45 de pretensión de al menos un medio 30, 230, 330 elástico no están limitados a una arandela anular apoyada sobre un reborde y fijada por enganche, sino a cualquier medio de bloqueo en una posición precisa como por ejemplo una arandela y un tornillo.
También se da por supuesto que podría preverse un dispositivo que permita en primer lugar un desplazamiento del aro anular y en segundo lugar de la pieza flotante.
En las figuras 11a y 11b, puede observarse un cuarto modo de realización del dispositivo de reacción según la presente invención, que permite la extensión radial del disco de reacción para una fuerza de entrada superior a una fuerza Fe. El dispositivo comprende un disco 33 de reacción, un alojamiento 91 del disco 33 de reacción y un medio elástico 430.
El alojamiento 91 del disco de reacción es una copa 91 de recepción que se ha hecho solidaria por su cara anterior axial a una varilla 31 de empuje de eje XX', siendo la copa 91 coaxial a la varilla 31 de empuje.
La copa 91 comprende una cara anterior 93 en forma de disco perpendicular al eje XX' prolongada axialmente por un manguito 95 coaxial al disco 95, comprendiendo el manguito 95 en su periferia lateral huecos 97 repartidos angularmente, ventajosamente repartidos de forma regular y un medio elástico 430 en forma de anillo elástico precargado dotado en su cara 99 interior de lengüetas 101 sobresalientes que actúan conjuntamente con los huecos 97.
El dispositivo de reacción está fijado al pistón neumático 13 mediante una arandela anular 32 cuyo paso central se extiende ventajosamente axialmente hacia delante en forma de un manguito 32' que bordea la varilla 31 de empuje.
Se describirá el funcionamiento de un servomotor neumático de asistencia al frenado que comprende el cuarto modo de realización del dispositivo de reacción según la presente invención.
Para fuerzas de entrada inferiores a un determinado valor de fuerza Fe, la copa se comporta como una pieza rígida, determinando el dispositivo de reacción una primera relación de asistencia.
Para una fuerza de entrada superior a Fe, el anillo se deforma permitiendo que el disco 33 de reacción se extruya por los huecos 97. Hay por tanto una modificación de la distribución de las presiones de contacto en la superficie del caucho, reduciendo la presión de contacto entre el distribuidor 22 y el disco de reacción 33, determinando el dispositivo de reacción una segunda relación de asistencia.
En las figuras 12a y 12b, puede observarse la evolución del valor de la fuerza de accionamiento en función de la compresión del medio 30, 230, 330, 430, 530 elástico.
Se han realizado mediciones de fuerza aplicada al distribuidor en función de la compresión del medio elástico variando la fuerza de salida, el módulo de Young del disco 33 de reacción y el diámetro del disco 33 de reacción. La fuerza de accionamiento es directamente proporcional a la fuerza de entrada sobre el pedal de freno.
Estas características muestran que cuando el medio elástico se comprime, la fuerza de accionamiento disminuye y, por consiguiente, a fuerza de salida constante, la relación de asistencia aumenta.
Esto prueba la eficacia del dispositivo de reacción según la presente invención, aplicado a un servomotor neumático de asistencia al frenado para variar la relación de asistencia del servomotor, dependiendo la variación de la relación de asistencia de las características del disco de reacción.
La pretensión de un medio elástico es preferiblemente superior o igual a 150 Newton.
Por supuesto, el valor de fuerza Fe, dado como valor límite de la fuerza de entrada para pasar de una primera relación de asistencia a una segunda relación de asistencia, depende de los ajustes de los dispositivos, el tamaño del disco de reacción, el módulo de Young del caucho del disco de reacción y de los medios elásticos utilizados. Lo mismo ocurre para el valor de fuerza Fd.
También se da por entendido que la presente invención no se limita a un dispositivo de reacción con dos o tres diferentes relaciones de asistencia, sino al número necesario de relaciones de asistencia sucesivas para garantizar un frenado eficaz y cómodo.
La presente invención se aplica especialmente a la industria automovilística.
La presente invención se aplica principalmente a la industria del frenado.

Claims (23)

1. Dispositivo de reacción para servomotor de asistencia al frenado que comprende un disco (33) de reacción dispuesto en un alojamiento de recepción delimitado en un primer extremo longitudinal por una primera superficie, en un segundo extremo opuesto al primer extremo por una segunda superficie radialmente externa y una tercera superficie delimitada por dicha segunda superficie, y por una cuarta superficie radial que se extiende axialmente de la primera superficie a la segunda y tercera superficies, comprendiendo dicho dispositivo de reacción también al menos un medio elástico (30, 230, 330, 430, 530) susceptible de deformarse y que permite un aumento del volumen disponible de dicho disco (33) de reacción para una fuerza de entrada superior a un cierto valor de fuerza (Fe), y que determina una primera relación de asistencia para una fuerza de entrada inferior al valor predeterminado (Fe) caracterizado porque el aumento del volumen disponible para dicho disco (33) de reacción se efectúa en un conjunto de la primera y de la cuarta superficies y porque dicho dispositivo de reacción determina al menos una segunda relación de asistencia para un valor de fuerza de entrada superior al valor predeterminado (Fe).
2. Dispositivo de reacción según la reivindicación 1, caracterizado porque la cuarta superficie está al menos parcialmente definida por un extremo radial de dicha varilla (31) de empuje.
3. Dispositivo de reacción según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la primera superficie está definida por una arandela anular (47) y al menos una pieza flotante (49, 249, 349).
4. Dispositivo de reacción según la reivindicación 2, caracterizado porque la primera superficie está formada por una pieza solidaria a un extremo axial de la varilla (31) de empuje.
5. Dispositivo de reacción según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el medio elástico (30, 230, 330, 430, 530) cuyo número es al menos uno está pretensado de manera que garantiza una rigidez del dispositivo de reacción para una fuerza de entrada inferior a un cierto valor de fuerza (Fe).
6. Dispositivo de reacción según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque dicho dispositivo de reacción garantiza una modificación de la relación de asistencia en función del valor de la fuerza de entrada.
7. Dispositivo de reacción según la reivindicación 6, caracterizado porque dicho dispositivo garantiza un aumento de la relación de asistencia para un valor de fuerza de accionamiento superior a un cierto valor de fuerza (Fe).
8. Dispositivo de reacción según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la pretensión de los medios elásticos (30, 230, 330, 430, 530) es superior o igual a 150 Newton.
9. Dispositivo de reacción según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el medio elástico (30, 230, 330, 530) es un resorte.
10. Dispositivo de reacción según la reivindicación 9, caracterizado porque el medio (30, 230, 330) elástico es un resorte cilíndrico.
11. Dispositivo de reacción según la reivindicación 1, 2, 4, 5, 6, 7, u 8 caracterizado porque el medio (430) elástico es un anillo elástico.
12. Dispositivo de reacción según la reivindicación 9, caracterizado porque el medio (530) elástico es un resorte cónico.
13. Dispositivo de reacción según la reivindicación 3, caracterizado porque la arandela anular (47) y la pieza flotante (49) cuyo número es al menos uno forman los medios (45) de pretensión del medio elástico (30, 230, 330, 530) cuyo número es al menos uno.
14. Dispositivo de reacción según la reivindicación 3, 9, 10, 12 ó 13, caracterizado porque la arandela anular (47) está enganchada en el cuerpo de la varilla (31) de empuje.
15. Dispositivo de reacción según la reivindicación 3, 9, 10, 12, 13 ó 14 caracterizado porque la pieza flotante (49) comprende medios (54) de centrado del medio elástico (30).
16. Dispositivo de reacción según las reivindicaciones 10, 13, 14 ó 15, caracterizado porque comprende dos medios elásticos coaxiales (230, 330).
17. Dispositivo de reacción según la reivindicación 16, caracterizado porque el medio (230) elástico tiene una precarga inferior a la precarga del medio elástico (330).
18. Dispositivo de reacción según la reivindicación 17, caracterizado porque la pieza flotante (49) comprende una primera pieza central (249) y una segunda pieza anular (349) móviles axialmente una con respecto a la otra.
19. Dispositivo de reacción según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende medios (59) de guiado susceptibles de cooperar con medios (24) de guiado de un servomotor neumático de asistencia al frenado.
20. Servomotor neumático de asistencia al frenado que comprende una camisa (1) dividida en dos cámaras (7, 9) por una pared (11) móvil estanca que comprende un pistón neumático (13) en el que está dispuesta una válvula (19) de tres vías accionada por una varilla (21) de accionamiento susceptible de unirse en un primer extremo longitudinal a un pedal de freno y en un segundo extremo longitudinal opuesto al primer extremo a un distribuidor (22), caracterizado porque el servomotor comprende un dispositivo de reacción según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores y porque el distribuidor (22) es susceptible de entrar en contacto con el dispositivo de reacción.
21. Servomotor neumático de asistencia al frenado según la reivindicación 20, caracterizado porque dicho dispositivo de reacción según las reivindicaciones 1 a 19 está fijado al pistón neumático (13) mediante una arandela (32).
22. Servomotor neumático de asistencia al frenado según la reivindicación 21, caracterizado porque la arandela (32) está fijada mediante estrangulamiento entre un resorte (18) de recuperación y el pistón neumático (13).
23. Servomotor neumático de asistencia al frenado según una cualquiera de las reivindicaciones 20 a 22 caracterizado porque el pistón neumático (13) comprende medios (24) de guiado que actúan conjuntamente con medios (59) de guiado del dispositivo de reacción según la reivindicación 19.
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