ES2315320T3 - Cilindro de freno de disco con mecanismo de freno de aparcamiento. - Google Patents

Abstract

Cilindro de freno de disco que comprende un pistón (5) apto para desplazarse axialmente en dirección a un disco, y que contiene un mecanismo de freno de aparcamiento constituido por: - un árbol de entrada (8) que se apoya en un tope axial del cilindro que se opone al desplazamiento del citado árbol en dirección opuesta al disco, siendo el citado árbol susceptible de ser arrastrado en rotación durante un mando del freno de aparcamiento. - un mecanismo de rampas de bolas, que comprende al menos una primera garganta (15) llevada por el árbol de entrada (8), al menos una segunda garganta (15) enfrente de la primera garganta, llevada por un órgano (13) apto para empujar el pistón en dirección al disco y al menos una bola (14) aprisionada entre estas gargantas, comprendiendo cada garganta una zona de escape (16) sobre la cual, cuando el árbol (8) de entrada gira con respecto al citado órgano, la bola rueda y, en un primer tiempo, absorbe las holguras del mecanismo y, en un segundo tiempo, desplaza axialmente el citado órgano (13) en dirección al pistón con respecto al árbol de entrada, caracterizado porque la zona de escape (16) de la garganta presenta un perfil exclusivamente convexo.

Description

Cilindro de freno de disco con mecanismo de freno de aparcamiento.

La presente invención tiene por objeto un cilindro de freno de disco con mecanismo de freno de aparcamiento y un freno de disco que comprende un cilindro de este tipo.

Se sabe que los frenos de disco que están montados en las ruedas traseras de los vehículos cumplen las funciones de freno de marcha, que es su destino principal, y de freno de aparcamiento o freno de estacionamiento.

A tal efecto, los cilindros de los frenos comprenden un mecanismo interior de freno de aparcamiento que se acciona por tracción de un cable.

Un ejemplo conocido de un mecanismo de este tipo es aquél en el cual el cable llega a una palanca que arrastra un árbol de rotación. Este árbol es solidario de uno de los dos platos circulares que están situados uno enfrente del otro y que aprisionan entre ellos bolas de metal alojadas en gargantas para formar una rampa de bolas. Cuando el plato solidario del árbol, designado plato de entrada, gira con respecto al segundo plato, móvil en traslación y designado habitualmente plato móvil, las bolas ruedan dentro de sus gargantas, primero en el fondo de éstas, y después subiendo por zonas de escape que bordean las citadas gargantas. Las bolas, al rodar primero sobre los fondos de las gargantas, empiezan por absorber las holguras del mecanismo de freno de aparcamiento. Al rodar a continuación sobre las zonas de escape, las rampas de bolas separan los dos platos uno respecto del otro.

Por un apilamiento de piezas, este movimiento relativo de los dos platos provoca el apriete de las mordazas del freno alrededor del disco.

Este mecanismo de freno de aparcamiento es satisfactorio en cuanto a su funcionamiento.

Sin embargo, los inventores en la base de la presente invención han observado que, durante la fase de rodadura de las bolas sobre los fondos de las gargantas, el desplazamiento en traslación del plato móvil es generalmente insuficiente para absorber completamente las holguras del mecanismo de freno de aparcamiento.

Por consiguiente, la absorción de esta holgura se consigue mientras que las bolas ruedan ya sobre sus zonas de escape.

Cuando la holgura está completamente compensada, queda únicamente un pequeño recorrido de desplazamiento en traslación del plato móvil para asegurar el apriete efectivo de las mordazas sobre el disco.

Este problema es tanto más preocupante cuanto que el usuario del vehículo tiene tendencia a limitar por sí mismo un esfuerzo sobre la palanca de accionamiento del freno de aparcamiento, cuando éste la ha hecho recorrer un cierto recorrido.

Así, si el usuario consagra, sin saberlo, una gran parte del recorrido de la palanca de accionamiento a absorber las holguras mecánicas del mecanismo de freno de aparcamiento, éste no facilitará un esfuerzo suficiente para conseguir completamente el apriete del freno de aparcamiento.

La presente invención pretende facilitar una solución simple y económica al problema expuesto anteriormente.

La presente invención tiene por objeto un cilindro de freno de disco que contiene un pistón apto para desplazarse axialmente en dirección a un disco y que contiene un mecanismo de freno de aparcamiento, constituido por:

-

un árbol de entrada que se apoya en un tope axial del cilindro que se opone al desplazamiento del citado árbol en dirección opuesta al disco, siendo el citado árbol susceptible de ser arrastrado en rotación durante un mando del freno de aparcamiento.

-

un mecanismo de rampas de bolas que comprende al menos una primera garganta llevada por el árbol de entrada, al menos una segunda garganta enfrente de la primera garganta llevada por un órgano apto para empujar el pistón en dirección al disco y al menos una bola aprisionada entre estas gargantas, comprendiendo cada garganta una zona de escape sobre la cual, cuando el árbol de entrada gira con respecto al citado órgano, la bola rueda y, en un primer tiempo, absorbe las holguras del mecanismo y, en un segundo tiempo, desplaza axialmente el citado órgano en dirección al pistón con respecto al árbol de entrada.

caracterizado porque la zona de escape de la garganta presenta un perfil exclusivamente convexo.

\vskip1.000000\baselineskip

El cilindro de freno de disco de acuerdo con la invención es ventajoso porque la forma convexa de la zona de escape de la garganta permite a la bola absorber muy rápidamente las holguras existentes en el mecanismo de freno de aparcamiento.

Así, el esfuerzo facilitado por un usuario sobre una palanca de accionamiento del freno de aparcamiento puede consagrarse casi íntegramente al apriete del freno de aparcamiento, sin aumento del recorrido de la palanca de accionamiento del freno. Además, el perfil convexo de la zona de escape de la garganta está indicado debido a que el esfuerzo que hay que facilitar por el usuario durante la absorción de las holguras es relativamente pequeño en comparación con el esfuerzo necesario para el apriete del freno. Por consiguiente, durante la absorción de las holguras, no es redhibitorio provocar un desplazamiento axial importante del plato móvil para una pequeña rotación del plato de entrada.

El perfil convexo de la zona de escape puede ser variado. Por ejemplo, puede tratarse de un arco de círculo prolongado por una recta o por una porción de elipse, o también de una forma logarítmica, de un polinomio o de una combinación de cónicas.

La presente invención tiene por objeto, igualmente, un freno de disco, caracterizado porque comprende un cilindro como el descrito anteriormente.

Con objeto de hacer comprender mejor la invención, se va a describir ahora un modo de realización dado a título de ejemplo no limitativo, refiriéndose a los dibujos anejos, en los cuales:

- la figura 1 es una vista en corte de un freno de disco de acuerdo con un modo de realización de la invención,

- la figura 2 es una sección de una garganta de un plato según una superficie cilíndrica coaxial con el citado plato,

- la figura 3 es un gráfico que representa el desplazamiento del plato móvil en función del ángulo de rotación del plato de entrada.

El freno de disco representado en la figura 1 está constituido por un estribo 1 que comprende una nariz de estribo 2 unida por una bóveda 3 a un cilindro 4.

El cilindro aloja un pistón 5 que está destinado a ejercer, por su cara externa 6, una presión dirigida según la flecha 7 sobre una pastilla de freno (no representada).

Otra pastilla de freno (no representada) es llevada por la nariz de estribo 2 para aprisionar el disco (no representado) de la rueda entre las dos pastillas.

El cilindro 5 contiene los medios de accionamiento que permiten apretar las pastillas sobre el disco, por una parte, cuando el usuario del vehículo presiona el pedal de freno y, por otra, cuando el usuario acciona el freno de aparcamiento.

El mando de pedal pone en práctica medios hidráulicos bien conocidos por el especialista en la materia, que no se detallarán en la presente descripción.

Un mecanismo de freno de aparcamiento designado igualmente freno de mano, se combina con los medios hidráulicos en el interior del cilindro.

Este mecanismo de freno de aparcamiento comprende un árbol de entrada 8 del cual una extremidad 9 sobresale del cilindro en el lado opuesto al disco de freno. Por esta extremidad 9 en saliente, el árbol de entrada es solidario en rotación de un brazo pivotante 10 que está unido, por ejemplo por un cable (no representado), a la palanca de mando del freno de aparcamiento situada dentro del habitáculo del vehículo.

El árbol de entrada 8 se prolonga en el interior del cilindro por un plato de entrada 11 de una rampa de bola 12, constituida a su vez por el citado plato de entrada 11, un plato móvil 13 y tres bolas 14 intercaladas entre las caras enfrentadas de los dos platos, en el interior de gargantas 15 en arcos de círculos centrados alrededor del eje de los platos previstos a tal efecto.

Como se ve en la figura 2, cada garganta 15 está bordeada por dos zonas de escape 16 sobre cada una de las cuales la bola 14 correspondiente rueda durante una rotación del plato de entrada 11, siendo mantenido el plato móvil 13 fijo en rotación al tiempo que es libre en traslación axial.

Así, cuando el plato de entrada 11 gira alrededor del eje del árbol de entrada 8, el plato móvil 13 es empujado axialmente en dirección al pistón 5.

Un tornillo de bloqueo 17 atraviesa la pared externa del cilindro 4 para desembocar en el interior de este último a altura del plato móvil 13 que comprende una ranura 18, paralela a su eje de traslación, en la cual penetra la extremidad del tornillo de bloqueo 17.

Así pues, el plato móvil 13 es mantenido en rotación por el tornillo de bloqueo 17, pero permanece libre de trasladarse axialmente en el interior del cilindro.

Un manguito roscado 19, designada también tuerca, se apoya contra la cara del plato móvil 13 en el lado opuesto al plato de entrada 11 y es solidario de éste en rotación gracias a dientes 20 del plato móvil que penetran en entalladuras 21 de la tuerca 19. Esta tuerca es empujada contra el plato móvil 13 por un muelle helicoidal 22 contenido en una campana 23 que cubre el citado muelle y la rampa de bolas.

Un tornillo de regulación 24 está atornillado en el interior de la tuerca 19. Este tornillo comprende una cabeza 25 en forma conocida de empujador, apta, por una parte, para ejercer sobre el pistón 5 una fuerza tendente a desplazarle hacia el disco de freno y, por otra, para solidarizar el tornillo 24 en rotación con el pistón cuando éste ejerza esta fuerza de apoyo.

El funcionamiento de este mecanismo de freno de aparcamiento es en sí conocido. Se recuerda brevemente el principio: cuando el brazo 10 pivota, por ejemplo bajo la acción de un cable unido a la palanca de freno de mano, el árbol de entrada 8 y, por tanto, el plato de entrada 11, pivotan igualmente, y el plato móvil 13 es empujado en dirección al disco de freno. La tuerca 19, así empujada, arrastra con ella al tornillo 24 cuya cabeza 25 que forma empujador, inmovilizada en rotación dentro del pistón 5, impide cualquier rotación.

Por consiguiente, el tornillo 24 no puede desenroscarse de la tuerca 19 y el movimiento de traslación imprimido a la tuerca 19 por el plato móvil 13 se transmite al tornillo 24 y después al pistón 25, salvo las holguras funcionales.

Se va a describir ahora la sección de cada garganta 15 de la rampa de bolas de la figura 1.

En el ejemplo descrito, la garganta 15 tiene un fondo plano 26 y dos zonas de escape 16 de sección logarítmica, que unen el fondo plano 26 a la cara frontal 27 del plato.

Habida cuenta de su diámetro, la bola 14 en el fondo de la garganta no reposa sobre el fondo plano 26, sino sobre la base inclinada de las dos zonas de escape 16. Esta posición denominada de fondo de garganta, representada en la figura 2, presenta especialmente la ventaja de que la tangente en el contacto de la bola con el fondo de garganta es favorable a una buena característica de desplazamiento axial en función de la rotación del plato, debido a que esta tangente no es paralela al plano de rotación de los dos platos.

Se elimina, así, cualquier riesgo de que la bola deslice en el fondo de la garganta sin rodar sobre su zona de escape, fenómeno que podría producirse si la tangente en el contacto del fondo de garganta de la bola fuera paralelo al plano de rotación del plato.

Además, la forma logarítmica de las zonas de escape 16 genera un desplazamiento axial x del plato móvil 13, con respecto al ángulo \alpha de rotación del plato de entrada 11, del cual una representación gráfica es facilitada por el gráfico de la figura 3, en el cual se ve que, desde el principio de la rotación del plato de entrada, el plato móvil se desplaza de modo importante y que este desplazamiento axial es cada vez menos creciente a medida que la rotación del plato de entrada progresa.

La invención asegura, así, una absorción de las holguras y permite consagrar la parte principal del esfuerzo facilitado por el usuario al apriete del freno.

A título de comparación, se ha representado en trazo interrumpido la característica de desplazamiento axial del plato móvil con respecto al ángulo de rotación del plato de entrada, para una rampa de bolas del estado de la técnica, en la cual cada garganta comprende un fondo de perfil circular prolongado por una zona de escape del perfil sensiblemente rectilíneo.

En esta característica se ve claramente que la parte principal del recorrido de la palanca de freno, que corresponde al ángulo \alpha, es consumida por las primeras rodaduras de la bola en el fondo de garganta o en las proximidades de éste.

La invención, como acaba de explicarse, elimina este inconveniente de los dispositivos anteriores.

La invención no está en modo alguno limitada por los ejemplos escritos anteriormente.

El alcance de la protección está definido por las reivindicaciones anejas.

Claims (7)

1. Cilindro de freno de disco que comprende un pistón (5) apto para desplazarse axialmente en dirección a un disco, y que contiene un mecanismo de freno de aparcamiento constituido por:

- un árbol de entrada (8) que se apoya en un tope axial del cilindro que se opone al desplazamiento del citado árbol en dirección opuesta al disco, siendo el citado árbol susceptible de ser arrastrado en rotación durante un mando del freno de aparcamiento.

- un mecanismo de rampas de bolas, que comprende al menos una primera garganta (15) llevada por el árbol de entrada (8), al menos una segunda garganta (15) enfrente de la primera garganta, llevada por un órgano (13) apto para empujar el pistón en dirección al disco y al menos una bola (14) aprisionada entre estas gargantas, comprendiendo cada garganta una zona de escape (16) sobre la cual, cuando el árbol (8) de entrada gira con respecto al citado órgano, la bola rueda y, en un primer tiempo, absorbe las holguras del mecanismo y, en un segundo tiempo, desplaza axialmente el citado órgano (13) en dirección al pistón con respecto al árbol de entrada,

caracterizado porque la zona de escape (16) de la garganta presenta un perfil exclusivamente convexo.

2. Cilindro de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el órgano (13) es un plato móvil de una rampa de bolas.

3. Cilindro de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque la zona de escape de la garganta tiene un perfil logarítmico.

4. Cilindro de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque el perfil de la zona de escape es un arco de círculo prolongado por una recta.

5. Cilindro de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque el perfil de la zona de escape forma una porción de elipse.

6. Cilindro de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque el perfil de la zona de escape forma una combinación de cónicas.

7. Freno de disco, caracterizado porque comprende un cilindro de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes.