ES2330846T3 - Servomotor neumatico de ayuda al frenado con tapa reforzada. - Google Patents

Abstract

Servomotor neumático de ayuda al frenado para un vehículo automóvil, que comprende una tapa (100) que tiene una zona de fijación (115, 117) y al menos un órgano de fijación (200) de la tapa a un soporte, caracterizado porque la zona de fijación (115, 117) tiene una forma no plana y es deformable elásticamente para adoptar una forma plana.

Description

Servomotor neumático de ayuda al frenado con tapa reforzada.

El presente invento se refiere a los servomotores neumáticos de ayuda al frenado.

Se conoce el funcionamiento básico de estos servomotores, basado en la presencia de dos cámaras separadas por una pared móvil estanca, siendo esta pared desplazable por una diferencia de presión entre las dos cámaras. Un ejemplo de tal servomotor provisto de una estructura de refuerzo se describe en el documento US 5.537.821.

Cuando el conductor del vehículo ejerce una acción sobre el pedal del freno, la tracción del cable unido al pedal, desde su inicio pone en marcha la activación del servofreno neumático (o servomotor neumático de ayuda al frenado) que amplifica la solicitación sobre el cable con destino al cilindro de mando que dirige los órganos de frenado asociados a las ruedas.

Tal servomotor tiene típicamente la forma de un disco grueso, siendo su espesor igual a la suma de los espesores de las dos cámaras.

Debido sobre todo a esa forma, las paredes del servomotor están sometidas a fuerzas de presión en superficies importantes, aunque los espesores de las paredes sean pequeños por razones de ligereza del sistema.

Se comprueban por tanto deformaciones alternadas debidas al llenado y al vaciado neumático del servomotor (más precisamente de la cámara detrás de este último).

Para la fijación del servomotor sobre el salpicadero de un vehículo se utilizan normalmente tirantes unidos a la tapa del servomotor, es decir a su parte que está frente al salpicadero (lado de la cámara trasera). Estos mismos tirantes van a fijarse al salpicadero igualmente el cilindro del servomotor, es decir la pared de este último que está frente a la tapa.

Las deformaciones alternadas del servomotor producen normalmente concentraciones de tensiones en el contacto de los tirantes en la zona que rodea un cuello del tirante que forma el anclaje de este último en la tapa. Estas concentraciones de tensiones también se producen en el borde de una pared troncocónica que típicamente rodea el servomotor.

Para evitar un modo de deformación que genere tales tensiones se ha propuesto ciertamente disponer refuerzos en el cilindro, ya que la rigidez del cilindro tiene un cierto efecto sobre las deformaciones de la tapa.

También se ha propuesto sustituir los tirantes por otros modos de fijación.

Finalmente se ha propuesto añadir fijaciones suplementarias a fin de distribuir los puntos de anclaje.

Estas soluciones se muestran relativamente costosas y muy complicadas de aplicar.

Los resultados en cuanto a mejora de la fiabilidad del sistema de frenado se muestran además poco satisfactorias.

El invento pretende paliar estos inconvenientes gracias a un servomotor neumático de ayuda al frenado para un vehículo automóvil que comprende una tapa que tiene una zona de fijación y al menos un órgano de fijación de la tapa a un soporte, caracterizado porque la zona de fijación tiene una forma no plana y es deformable elásticamente para adoptar una forma plana.

Se propone igualmente de acuerdo con el invento un procedimiento de montaje de un servomotor neumático de ayuda al frenado sobre un soporte de un vehículo automóvil, comprendiendo el procedimiento las siguientes etapas:

- suministrar un servomotor que comprende una tapa que tiene una primera forma;

- fijar la tapa al soporte de modo que se le dé una segunda forma diferente de la primera forma a fin de generar una tensión previa en la tapa.

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También se propone un conjunto para un vehículo automóvil que comprende un soporte y un servomotor neumático de ayuda al frenado que tiene una tapa, caracterizado porque el soporte y la tapa están dispuestos de forma que una fijación de la tapa al soporte dé a la tapa una forma final después de la fijación diferente de una forma inicial de la tapa antes de la fijación.

Se propone igualmente de acuerdo con el invento un vehículo automóvil que comprende un soporte y un sistema de frenado que incluye un servomotor neumático de ayuda al frenado, teniendo el servomotor una tapa fijada al soporte, caracterizado porque la tapa tiene una tensión previa de modo que tiene una primera forma cuando está fijada al soporte y que adopta por sí misma una segunda forma diferente de la forma primera cuando se desmonta del soporte.

Otras características, fines y ventajas del invento aparecerán en la lectura de la descripción detallada que sigue, realizada con referencia a las figuras anejas, en las que:

- la figura 1 es una vista en perspectiva de un servomotor de acuerdo con el invento;

- la figura 2 es una vista desde arriba de este mismo servomotor;

- la figura 3 es una vista en sección longitudinal de este mismo servomotor, en el semiplano EE en su parte superior, en el semiplano AA en su parte inferior y en posición montado sobre un salpicadero, estando los planos AA y EE indicados en la figura 2.

Tal como se ha representado en la parte inferior de esta figura 3, la tapa 100 del servomotor neumático de ayuda al frenado (servofreno) tiene una forma general similar a las conocidas. En efecto, se presenta, según esta sección, con la forma típica de una placa central 110 bordeada por una pared troncocónica 120. La placa central 110 forma un orificio atravesado por un tirante 200, tirante unido a la tapa 100 por los bordes de este orificio.

Para esto el tirante tiene un cuello 210 que recubre los bordes del orificio en el interior del servomotor.

Con una tapa clásica, es decir que tenga esta misma sección en el conjunto de su contorno, se observa una concentración de tensiones a nivel de este cuello 210 e igualmente al comienzo de la pared troncocónica que es contigua a él.

En efecto, ahí donde se encuentra el tirante 200, la aspiración interna aplicada sobre la pared considerada no puede aquí distribuirse más que entre el emplazamiento del tirante y el borde periférico del servomotor. Por el contrario, en las zonas desprovistas de tirantes la presión se distribuye sobre el conjunto de la pared interna considerada.

En el plano de los tirantes la parte central de la pared está adherida contra el salpicadero de forma rígida. Por el contrario, la pared del servomotor en una distancia L1 sufre las tensiones de llenado y de vaciado de la cámara trasera, el manguito de empalme entre la placa central 110 y la pared cónica 120 experimenta una concentración de tensiones y desempeña el papel de una bisagra.

En la zona del servofreno situada hacia su centro, más allá del tirante 200, la pared está adherida contra el salpicadero del vehículo, no permitiendo prácticamente ninguna deformación.

Por lo tanto las tensiones son tanto más fuertes a medida que se acerca a un plano que contiene un tirante, las tensiones se reparten sobre una zona exterior de anchura L1 particularmente pequeña.

Al contrario, en el resto de la tapa se distribuyen sobre una longitud L2 claramente más importante.

Para aligerar las tensiones concentradas alrededor del tirante 200 se propone, en el marco del presente modo de realización, una forma particular de la placa central 110, representada especialmente en la parte superior de la

\hbox{figura 3.}

Esta parte superior corresponde a una sección de la tapa según un plano perpendicular al que pasa por los tirantes (dos tirantes 200 diametralmente opuestos aquí).

En las zonas situadas a una parte y a otra del plano de los tirantes se ha dispuesto cada vez una pendiente que se eleva progresivamente alejándose de este plano.

En la figura 3 esta pendiente 115 está representada en línea continua, mientras que las líneas de puntos representan la forma clásica horizontal en esta misma zona.

Aquí, y tal como se ha representado en la figura 1, se disponen por tanto en dos lados opuestos y simétricos en la placa central 110 dos planos inclinados oblicuos 115 que bordean un fondo plano. La placa central 110 se reparte por tanto aquí en tres zonas constituidas respectivamente por una banda central plana 117 y paralela al plano principal del servomotor y dos planos inclinados 115 con pendiente elevada a una parte y a otra de la banda central 117. El conjunto forma por tanto una garganta transversal con fondo plano.

Estos planos inclinados 115 se unen a la parte troncocónica 110 en su contorno, cada una delimitada así por aristas en arcos de círculo.

Los dos tirantes 200 están fijados a la banda central 117 que forman el fondo de la garganta, en posiciones diametralmente opuestas con respecto a un eje central del servomotor.

Así posicionados, los tirantes 200 van a producir en esta banda central 117 una tracción hacia el exterior (a saber, hacia la derecha en la figura 3), justo para adherirla contra el salpicadero del vehículo. Una fuerza de apriete solamente por atornillado de los tirantes sobre el salpicadero (con referencia 300 en la figura 3) es suficiente para este fin teniendo en cuenta el poco espesor de las paredes de la tapa. Teniendo en cuenta la muy pequeña pendiente de los planos inclinados, éstos muestran una aptitud para tal deformación.

De este modo, durante el apriete el fondo de la garganta avanza hacia el salpicadero mientras que los dos planos inclinados se alinean contra el salpicadero.

Al final los dos planos inclinados y la banda central se encuentran en un mismo plano, todos adheridos contra el salpicadero. En esta posición final la ligera pendiente de los planos inclinados en la dirección del salpicadero (representada por la cota L, en la figura 3) ha desaparecido, dando origen a tensiones permanentes en la tapa.

Estas tensiones permanentes mantienen un empuje permanente de los planos inclinados o aletas contra el salpicadero, es decir un sostenimiento por tensión previa de la placa central 110 en las zonas alejadas lateralmente del plano de los tirantes.

Existe por tanto una tensión permanente (tensión previa) a la que vienen a añadirse las tensiones alternadas de funcionamiento.

Con una subida L sensiblemente igual al espesor de la pared de la tapa se comprueba que la tensión previa así generada suministra una fuerza resultante que equivale a las resultantes alternadas de las fuerzas generadas por el funcionamiento del servomotor. Las fuerzas de funcionamiento son, debido a esto, insuficientes para despegar una parte cualquiera de la placa central de apoyo 110 enfrente del salpicadero. No se produce deformación molesta alguna por tanto en la placa central 110, ni a distancia de los tirantes 200, ni en la proximidad de los tirantes.

Las deformaciones alternadas y las tensiones concentradas por tanto no pueden volver a aparecer.

Aunque sea posible una tensión previa suficiente para generar tal resultante en múltiples configuraciones, se prefiere aquí una tensión previa que sea máxima según una dirección perpendicular al plano de los tirantes, tensión previa que se hace cada vez más débil cuando se consideran direcciones que se aproximan progresivamente al plano de los tirantes.

De este modo la tensión generada está principalmente orientada perpendicularmente a las tensiones alternadas más molestas, es decir las situadas en el plano de los tirantes, de forma que en funcionamiento la suma de las tensiones se distribuye regularmente en el conjunto de la tapa según direcciones regularmente repartidas en los 360º alrededor de un eje central.

En otros términos, se eligen ventajosamente pendientes progresivas que aumentan a medida que se alejan a 90º del plano de los dos tirantes.

El valor del aumento de la pendiente disminuye por tanto al contrario, progresivamente desde el exterior de la placa de apoyo en la dirección de los tirantes.

En otros términos, se comprueba que una tensión previa por planos inclinados 115 que bordean el plano que contiene los tirantes favorece un reparto de las tensiones a 360º alrededor del eje central del servomotor, evitando las concentraciones de tensiones.

Para un aplanamiento eficaz de los dos planos inclinados 115 en la fijación se prefiere una garganta que atraviese totalmente la parte central de apoyo 110 de la tapa. Tal disposición permite un trabajo de la garganta al igual que la apertura de un libro.

Con respecto a las cabezas de la pendiente y sobre todo el valor de la altura L en el vértice de los planos inclinados, una configuración óptima consiste en elegir L para que el esfuerzo resultante de la deformación, es decir el esfuerzo aplicado en los tirantes, sea superior al esfuerzo provocado por la diferencia de presión a una parte y a otra de la tapa en funcionamiento.

En este caso la tapa se muestra inmóvil al menos en la longitud L1 anteriormente citada. La elección de tal resultante elimina por tanto las sobretensiones y fisuras en esta zona de concentración de tensiones.

Para un servomotor de 250 mm de diámetro y un espesor de chapa de acero de 0,7 mm, se adopta preferiblemente una altura inicial L a lo sumo de 1 mm. Esta deformación se lleva a cabo por embutición de la chapa de la misma forma que para la conformación clásica de la tapa.

Aumentando el valor de L más allá de este objetivo se garantiza todavía mejor el resultado obtenido al liberarse de los eventuales defectos de planidad del salpicadero.

El conjunto es especialmente eficaz para evitar la aparición de fisuras en zonas de sobretensiones, aquí eliminadas. Evitando estas deformaciones los esfuerzos alternados desaparecen y por tanto la aparición de fisuras por tensiones alternadas en las zonas de sobretensión.

Además de un aumento de la fiabilidad y de la vida de servicio del servomotor tal disposición permite una reducción del peso del conjunto impidiendo tener que añadir refuerzos.

Claims (9)

1. Servomotor neumático de ayuda al frenado para un vehículo automóvil, que comprende una tapa (100) que tiene una zona de fijación (115, 117) y al menos un órgano de fijación (200) de la tapa a un soporte, caracterizado porque la zona de fijación (115, 117) tiene una forma no plana y es deformable elásticamente para adoptar una forma plana.

2. Servomotor según la reivindicación 1, caracterizado porque el o los órganos de fijación están constituidos por uno o varios tirantes (200) unidos a esta tapa (100), y la tapa (100) tiene una placa central (110) que lleva una banda central plana (117) de donde sale al menos un tirante (200), unos planos inclinados primero y segundo (115) con pendiente elevada a una parte y a otra de la banda central (117), de forma que una tracción de fijación sobre el tirante (200) produce un aplanamiento de esta placa (110), produciendo de este modo una tensión previa en la tapa (100).

3. Servomotor según la reivindicación 2, caracterizado porque tiene al menos dos tirantes (200) y porque las pendientes laterales opuestas (115) se elevan progresivamente en una dirección perpendicular a la que pasa por los dos tirantes (200).

4. Servomotor según la reivindicación 3, caracterizado porque la tapa tiene una forma compuesta principalmente por una placa central (110) rodeada por una pared troncocónica (120), y porque los planos inclinados (115) y la banda central (117) forman una garganta (115, 117) transversal con fondo plano.

5. Servomotor según la reivindicación 4, caracterizado porque la garganta (115, 117) tiene un fondo plano (117).

6. Procedimiento de montaje de un servomotor neumático de ayuda al frenado sobre un soporte de un vehículo automóvil, comprendiendo el procedimiento las etapas que consisten en:

- suministrar un servomotor que comprende una tapa (100) que tiene una primera forma;

- fijar la tapa (100) al soporte de forma para darla una segunda forma diferente de la primera forma con el fin de generar una tensión previa en la tapa (100).

7. Procedimiento de montaje según la reivindicación 6, caracterizado porque incluye las etapas que consisten en:

a) suministrar una tapa (100) que tiene en la cara exterior una placa central (110) provista de unos planos inclinados primero y segundo con pendiente elevada a una parte y a otra de una banda central (117);

b) fijar este tirante (200) sobre el soporte generando, por tracción de fijación sobre este tirante (200), un aplanamiento de la pared de la cavidad (115, 117) en la dirección del soporte, de forma que se produzca la tensión previa en la tapa fijada.

8. Servomotor neumático de ayuda al frenado según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 que comprende un soporte y una tapa (100), caracterizado porque el soporte y la tapa están dispuestos de forma que una fijación de la tapa (100) al soporte dé a la tapa (100) después de la fijación una forma final diferente de una forma inicial de la tapa (100) antes de la fijación.

9. Servomotor neumático de ayuda al frenado según una cualquiera de las reivindicaciones 1, 2, 3, 4, 5, 8 que comprende un soporte y una tapa (100) fijada al soporte, caracterizado porque la tapa (100) tiene una tensión previa, de forma que tiene una primera forma cuando está fijada al soporte y que adopta por sí misma una segunda forma secundaria diferente de la forma primitiva cuando se desmonta del soporte.