ES2338615T3 - Sistema de transmision de fuerza de frenado. - Google Patents
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Abstract
Sistema de transmisión de fuerza de frenado con un primer elemento de empuje (8) que puede moverse de forma no giratoria dentro de una caja de freno (2) y que presenta un agujero cilíndrico (21), con un segundo elemento de empuje (5) que se ubica junto con un tramo longitudinal cilíndrico en el agujero (21) apoyándose contra el primer elemento de empuje (8), y con un anillo de acoplamiento (24) dispuesto entre los elementos de empuje (8, 5), que opone resistencia a la extracción del segundo elemento de empuje del primer elemento de empuje, caracterizado porque el anillo de acoplamiento (24) está dispuesto sin encaje geométrico y con poca fricción con respecto al primer elemento de empuje (8) y/o al segundo elemento de empuje (5), de tal forma que el segundo elemento de empuje (5) puede girar alrededor de su eje longitudinal (A) con respecto al primer elemento de empuje (8).
Description
Sistema de transmisión de fuerza de frenado.
La invención se refiere a un sistema de
transmisión de fuerza de frenado con un primer elemento de empuje
que puede moverse de forma no giratoria dentro de una caja de freno
y que presenta un agujero cilíndrico, con un segundo elemento de
empuje que está ubicado junto con un tramo longitudinal cilíndrico
en el agujero apoyándose contra el primer elemento de empuje, y con
un anillo de acoplamiento dispuesto entre los elementos de empuje,
que opone resistencia a la extracción del segundo elemento de empuje
del primer elemento de empuje.
Un sistema de transmisión de fuerza de frenado
de este tipo, con dos elementos de empuje dispuestos uno detrás de
otro en el trayecto de transmisión de la fuerza de frenado se conoce
por el documento DE102005035583A1. En el primer elemento de empuje
se trata de una traviesa que se extiende dentro de la caja de freno
perpendicularmente respecto al plano del disco de freno. Está
configurado como yugo simétrico, provisto respectivamente de un
agujero ciego en sus dos extremos. En éste se apoya un punzón
cilíndrico que constituye el segundo elemento de empuje y que, bajo
la tensión de tracción, es decir, durante el accionamiento del
freno, actúa con su otro extremo, ensanchado radialmente, contra el
forro del freno. Para evitar la entrada de polvo y suciedad en la
zona de la traviesa y de los dispositivos de reajuste existentes en
ésta, entre el punzón y la caja de freno puede encontrarse una
junta de fuelle con una alta capacidad de extensión y de
contracción.
Para que al soltarse el freno, es decir, al
retroceder la traviesa, se produzca al mismo tiempo también el
retroceso del punzón, éstos están fijos respectivamente en unión
positiva en el agujero ciego de la traviesa, sirviendo de elemento
de unión un anillo de acoplamiento. La unión longitudinal realizada
con el anillo de acoplamiento es tan firme que, por ejemplo en caso
de trabajos de montaje en el freno, hay que ejercer una fuerza
considerable para extraer el punzón de la traviesa. Lamentablemente,
un efecto secundario de esta unión consiste en que, ejerciendo la
fuerza suficiente, el punzón puede hacerse girar en el agujero
ciego. En experimentos se ha demostrado que durante la tensión de
tracción del freno, causada por ejemplo por un contacto ligeramente
ladeado del punzón en el forro de freno, se produce un giro de este
tipo del punzón con respecto a la traviesa dispuesta de forma no
giratoria. El ángulo de giro individual es extremadamente pequeño,
pero se puede ir sumando durante una duración de servicio
prolongada del freno. Para el punzón mismo, el giro del punzón no
resulta problemático, tanto más que en todo caso está configurado de
forma cilíndrica, es decir, de forma axialmente simétrica. Sin
embargo, el giro del punzón provoca también un giro correspondiente
de la junta de fuelle. Sin embargo, este tipo de juntas reaccionan
de forma sensible a una torsión mutua de sus extremos, ya que esto
perjudica fuertemente su capacidad de plegarse. La junta se ve
solicitada en exceso, lo que tiene como consecuencia la pronta
aparición de grietas.
Por lo tanto, la invención tiene el objetivo de
evitar estos inconvenientes en un sistema de transmisión de fuerza
de frenado indicado al principio.
Para conseguir este objetivo, en un sistema de
transmisión de fuerza de frenado del tipo indicado al principio se
propone que el anillo de acoplamiento esté dispuesto sin unión
positiva y con poca fricción con respecto al primer elemento de
empuje y/o al segundo elemento de empuje, de tal forma que el
segundo elemento de empuje pueda girar alrededor de su eje
longitudinal con respecto al primer elemento de empuje.
Por lo tanto, según la invención, el segundo
elemento de empuje no está asentado de forma "apretada" dentro
del primer elemento de empuje, sino sin encaje geométrico y con poca
fricción en el sentido de giro, por lo que el segundo elemento de
empuje puede girar alrededor de su eje longitudinal. Por lo tanto,
cuando durante la tensión de tracción del freno, por ejemplo, como
consecuencia de asimetrías de la transmisión de presión, se produce
un giro del segundo elemento de empuje con respecto al primer
elemento de empuje no giratorio, este procedimiento es reversible
como muy tarde al soltarse el freno, ya que el segundo elemento de
empuje vuelve a adoptar su posición de giro original a consecuencia
de la fuerza de recuperación de una junta de comportamiento
elástico. Por lo tanto, no se produce ningún giro creciente que
conlleve una torsión y un sobreesfuerzo de una junta dispuesta
entre el segundo elemento de empuje y la caja de freno, ni siquiera
durante una larga duración de servicio del freno.
Según una forma de realización del sistema de
transmisión de fuerza de frenado se propone que, para recibir el
anillo de acoplamiento, los elementos de empuje están provistos de
una ranura anular o de una cavidad anular, que al menos una de las
dos ranuras anulares presenta una sección transversal con un fondo
de ranura, que el anillo de acoplamiento se apoya contra el fondo
de ranura en al menos dos tramos longitudinales distintos, y que al
menos una zona radialmente elástica del anillo de acoplamiento
engrana en la otra ranura anular.
Preferentemente, la zona radialmente elástica
engrana en la otra ranura anular sin tocar su fondo. Asimismo,
resulta ventajoso que la zona radialmente elástica engrane en la
otra ranura anular de tal forma que esté en contacto sólo con un
canto de dicha ranura anular generando de esta manera una fuerza
axial que reúne los elementos de empuje.
Con el objetivo de una fabricación económica del
anillo de acoplamiento se propone que éste se componga de una tira
de chapa conformada con forma de anillo, siendo las zonas
radialmente elásticas lengüetas en el material de la tira de
chapa.
\newpage
Más detalles y ventajas resultan de la siguiente
descripción de un ejemplo de realización representado en el dibujo.
En concreto, muestran:
La figura 1 una representación en sección
fuertemente simplificada a través de un freno de disco del
vehículo;
la figura 2 algunos componentes del freno de
disco del vehículo según la figura 1, estando representados estos
componentes a mitad en vista frontal y mitad en sección;
la figura 3 el detalle III según la figura 2, a
escala aumentada;
la figura 4 una representación de detalle aún
más ampliada con respecto a la figura 3;
la figura 5 algunos componentes según la figura
2, en representación despiezada;
la figura 6 en una representación
correspondiente a la figura 5, los mismos componentes, pero estando
el anillo de acoplamiento colocado sobre el punzón, y
la figura 7 en vista frontal, una configuración
alternativa del anillo de acoplamiento.
La figura 1 muestra esquemáticamente un freno de
disco para un vehículo, especialmente para un vehículo pesado. El
disco de freno que puede estar accionado por aire comprimido, se
compone de una pinza de freno 1 que puede estar configurada como
pinza fija o flotante, así como de un disco de freno 11 a cuyos dos
lados están dispuestos forros de freno 12 en la caja de freno o en
la pinza de freno. Éstos están constituidos respectivamente por un
forro de fricción 13 y una placa-soporte de forro 14
posterior. La pinza de freno 1 se compone de un puente 3 de pinza
de freno, que envuelve en forma de U el extremo superior del disco
de freno 11, así como de una caja de freno 2.
Según la figura 2, en el interior de la caja de
freno están alojados dos punzones 5 que se componen respectivamente
de un vástago 7 y un plato de presión 6 aumentado radialmente,
dispuesto a continuación del vástago 7. Preferentemente, el vástago
7 y el plato de presión 6 están realizados en una sola pieza. Con
sus tramos longitudinales posteriores, los punzones 5 están
asentados en una traviesa 8 que, a modo de un yugo, une los dos
punzones 5 entre sí. Un dispositivo de apriete no representado en
el dibujo genera una fuerza de apriete central FZ sobre la traviesa
8, que hace que ésta distribuya la fuerza de presión a partes
iguales entre los dos punzones 5.
Una junta 16 envuelve el vástago de cada punzón
5. En la junta 16 se trata de un fuelle capaz de plegarse en las
zonas de plegado 17 por la disposición de tramos de junta en forma
de capas radiales. Durante la compresión axial de la junta 16 se
produce una deformación de la junta, de tal forma que las capas
formadas por las distintas zonas de plegado 17 se colocan unas
radialmente encima de otras. De esta manera, en el estado
comprimido, la junta 16 presenta una estructura muy compacta.
Durante la tensión de tracción del disco de
freno, la traviesa 8 sometida centralmente a la fuerza FZ expulsa
los punzones 5 de la caja de freno 2, axialmente en dirección hacia
el disco de freno 11 (figura 1), por lo que el forro de freno 12
que está en contacto con los platos de presión 6 de los punzones 6
queda presionado contra el disco de freno 11 que rota con la rueda
del vehículo.
En la configuración práctica del freno de
vehículo, la posición de los punzones 5 dentro de la caja de freno
2 depende sustancialmente del desgaste de los forros de freno. A
medida que aumenta el desgaste de los forros de freno, la traviesa
8 se reajusta en dirección hacia el disco de freno 11 a través de un
dispositivo de reajuste dispuesto centralmente dentro de la
traviesa 8, de modo que, con el tiempo, los punzones 5 salen cada
vez más de la caja de freno 2. Este tipo de dispositivos de reajuste
se conocen en múltiples variantes por el estado de la técnica y,
por tanto, no precisan de descripción más detallada.
Hacia el disco de freno 11, la caja de freno 2
está terminada por una placa de cierre 2a que es parte integrante
de la caja de freno. La penetración de polvo o humedad al interior
de la caja de freno 2 se evita por las juntas 16 que ya han sido
descritas. Para este fin, cada junta va fijada, por una zona de
fijación interior, al vástago del punzón 5 y, por una zona de
fijación exterior, a la caja de freno 2, preferentemente a la placa
de cierre 2a de ésta.
La figura 2 muestra la mitad de una sección
longitudinal de la traviesa 8, así como uno de los dos punzones 5.
El otro punzón está insertado en la traviesa 8 en 5a. La traviesa 8
configurada a modo de un yugo está provista centralmente de una
rosca 20, en la que está ubicado el dispositivo de reajuste. En
ambos extremos de la traviesa 8, a distancias iguales, ésta está
provista de un agujero 21, respectivamente, en el que está ubicado
un tramo final configurado de forma cilíndrica del punzón 5
correspondiente. El extremo posterior 19 del punzón 5 se apoya
contra un fondo 22 del agujero 21 que, por consiguiente, está
configurado como agujero ciego.
En el marco de la invención, la traviesa guiada
dentro de la caja de freno 2 constituye un primer elemento de
empuje 8 que transmite la fuerza de frenado a partes iguales al
primer y al segundo punzón, constituyendo estos punzones en el
marco de la invención respectivamente el segundo elemento de empuje
5. Entre éstos y la superficie lateral cilíndrica del agujero ciego
21 correspondiente existe un juego radial S (figura 4). El juego S
es tan grande que el punzón 5 con su eje longitudinal A queda
alojado de forma basculante en el agujero ciego 21 para poder
compensar de esta manera los movimientos relativos del forro de
freno 12 apoyado en el punzón 5, en el sentido circunferencial del
disco de freno 11. Mientras el primer elemento de empuje 8, es
decir, la traviesa, está guiado sustancialmente de forma no
giratoria en la caja de freno 2 (figura 1), los dos segundos
elementos de empuje 5 están acoplados en el sentido longitudinal con
el primer elemento de empuje 8, aunque pueden girar libremente
alrededor de su propio eje longitudinal A en el agujero o agujero
ciego 21 del primer elemento de empuje 8. Para garantizar esta
posibilidad de giro libre, los dos elementos de empuje 5 están
asegurados axialmente en el agujero ciego 21 correspondiente
mediante un anillo de acoplamiento 24 exento de fricción o al menos
de fricción muy baja. La configuración de dicho anillo de
acoplamiento 24 y su acción conjunta con el primer elemento de
empuje 8 (traviesa), por una parte, y con los segundos elementos de
empuje 5 (punzones), por otra parte, se describe en lo sucesivo.
Según las figuras 3 y 4, el segundo elemento de
empuje 5 está provisto de una ranura anular 26 en su tramo
longitudinal cilíndrico, que entra en el agujero ciego 21. Visto en
sección transversal, la ranura anular 26 presenta un fondo de
ranura 27 plano, y la sección transversal de la ranura tiene forma
de un rectángulo alargado. Enfrente de la ranura anular 26, también
el primer elemento de empuje 8, es decir, la traviesa, está
provista de una ranura anular 29. Ésta está realizada en la pared
cilíndrica del agujero ciego. También la sección transversal de la
ranura anular 29 es rectangular, pero visto en el sentido del eje
longitudinal A, la ranura anular 29 es sensiblemente más corta que
la ranura anular 26 del elemento de empuje 5.
En las figuras 3 y 4 se puede ver además que el
anillo de acoplamiento 24 configurado de forma plana está asentado
de forma plana sobre el fondo de ranura 27 plano de la ranura anular
26 más larga del elemento de empuje 5 y que zonas 30 del anillo de
acoplamiento 24, que sobresalen radialmente hacia fuera, engranan en
la otra ranura anular, es decir, en la ranura anular 29 del
elemento de empuje 8. Estas zonas 30 que engranan en la otra ranura
anular 29 pueden estar configuradas de forma radialmente elástica,
como se describe en detalle en lo sucesivo.
A este respecto, la figura 7 muestra el anillo
de acoplamiento 24 en una representación individual en perspectiva,
aumentada fuertemente. La estructura básica del anillo de
acoplamiento 24 es la de una tira de chapa plana, conformada
formando un anillo ranurado, con una longitud L axial sensiblemente
mayo que el grosor D. En particular, el grosor D de la tira de
chapa es como máximo igual a la profundidad de la ranura anular 26
en la que está asentado el anillo de acoplamiento 24. Dado que se
compone de una tira de chapa plana, está en contacto plano con el
fondo 27 plano de la ranura anular 26. En particular, se apoya en al
menos dos tramos de longitud diferentes y, por tanto, en posición
estable, contra el fondo de ranura 27 plano (figura 4). Éste está
provisto de zonas 30 que sobresalen radialmente hacia fuera y que
están distribuidas uniformemente por el contorno del anillo de
acoplamiento 24. Dichas zonas están formadas por lengüetas o almas
en el material de la tira de chapa. Las lengüetas o almas están
realizadas por un punzonado de la tira de chapa y, además, están
conformadas de tal que manera que sobresalen radialmente, en forma
de silla, de la superficie circunferencial 31 de la tira de chapa.
Como consecuencia de la configuración de las lengüetas, además
pueden ser radialmente elásticas.
En el estado montado según la figura 4, estas
zonas 30 del anillo de acoplamiento engranan respectivamente en la
otra ranura anular, es decir, en el ejemplo de realización, en la
ranura anular 29 del elemento de empuje 8. No obstante, las zonas
30 no tocan el fondo de la ranura anular 29. El anillo de
acoplamiento 24, incluidas sus zonas 30 que sobresalen radialmente,
ejerce una fuerza axial F sobre el canto 32 de la ranura anular 29
del otro elemento de empuje 8. De esta manera, el anillo de
acoplamiento 24 permite un alojamiento giratorio sin unión positiva
y con poca fricción del segundo elemento de empuje 5 en el agujero
ciego 21 del primer elemento de empuje 8, manteniéndose al mismo
tiempo cierta fuerza axial F que reúne los elementos de empuje 5, 8
de tal forma que el extremo 19 del elemento de empuje 5 se apoya
contra el fondo 22 del agujero ciego 21.
En el ejemplo de realización descrito aquí, el
anillo de acoplamiento 24 formado por la tira de chapa está
asentado en la ranura anular 26 engranando con sus zonas 30 en forma
de silla que sobresalen hacia fuera, en la otra ranura anular 29.
Sin embargo, viceversa, el sistema también puede realizarse de tal
forma que el anillo de acoplamiento esté asentado en una ranura
anular del primer elemento de empuje 8 engranando, con sus zonas
que sobresalen radialmente hacia dentro, en la ranura anular del
segundo elemento de empuje.
También en este caso se consigue un alojamiento
del segundo elemento de empuje 5 sin unión positiva y con poca
fricción en el agujero ciego del primer elemento de empuje 8.
Por lo tanto, ni siquiera en caso de una
duración de servicio prolongada del disco de freno puede producirse
un giro duradero de los punzones que forman el segundo elemento de
empuje 5, con respecto a la traviesa 8, y, por tanto, una torsión
cada vez mayor de la junta 16. Más bien, precisamente la junta 16
que está fijada con un extremo 16a en la caja 2, 2a del freno,
estabiliza la posición de giro del correspondiente punzón 5 debido
a las propiedades de recuperación de forma de su material
estanqueizante, por lo que el punzón mantiene su posición de giro
de forma duradera.
\vskip1.000000\baselineskip
- 1
- Pinza de freno
- 2
- Caja de freno
- 2a
- Placa de cierre
- 3
- Puente de pinza de freno
- 5
- Segundo elemento de empuje, punzón
- 5,a
- Lugar
- 6
- Plato de presión
- 7
- Vástago
- 8
- Primer elemento de empuje, traviesa
- 11
- Disco de freno
- 12
- Forro de freno
- 13
- Forro de fricción
- 14
- Placa-soporte de forro
- 16
- Junta
- 16a
- Extremo de la junta
- 17
- Zona de plegado
- 19
- Extremo
- 20
- Rosca
- 21
- Agujero, agujero ciego
- 22
- Fondo
- 24
- Anillo de acoplamiento
- 26
- Ranura anular
- 27
- Fondo de ranura
- 29
- Ranura anular
- 30
- Zona
- 31
- Superficie circunferencial
- 32
- Canto
- A
- Eje longitudinal
- D
- Grosor
- F
- Fuerza
- FZ
- Fuerza de apriete
- L
- Longitud
- S
- Juego radial
Claims (10)
1. Sistema de transmisión de fuerza de frenado
con un primer elemento de empuje (8) que puede moverse de forma no
giratoria dentro de una caja de freno (2) y que presenta un agujero
cilíndrico (21), con un segundo elemento de empuje (5) que se ubica
junto con un tramo longitudinal cilíndrico en el agujero (21)
apoyándose contra el primer elemento de empuje (8), y con un anillo
de acoplamiento (24) dispuesto entre los elementos de empuje (8,
5), que opone resistencia a la extracción del segundo elemento de
empuje del primer elemento de empuje, caracterizado porque
el anillo de acoplamiento (24) está dispuesto sin encaje geométrico
y con poca fricción con respecto al primer elemento de empuje (8)
y/o al segundo elemento de empuje (5), de tal forma que el segundo
elemento de empuje (5) puede girar alrededor de su eje longitudinal
(A) con respecto al primer elemento de empuje (8).
2. Sistema de transmisión de fuerza de frenado
según la reivindicación 1, caracterizado por una junta (16)
flexible en el sentido longitudinal, entre el segundo elemento de
empuje (5) y la caja de freno (2).
3. Sistema de transmisión de fuerza de frenado
según la reivindicación 2, caracterizado porque la junta (16)
está fijada, por su zona de fijación interior, a un segundo
elemento de empuje (5) y, por una zona de fijación exterior, a la
caja de freno (2).
4. Sistema de transmisión de fuerza de frenado
según la reivindicación 3, caracterizado porque la junta (16)
es un fuelle.
5. Sistema de transmisión de fuerza de frenado
según la reivindicación 4, caracterizado porque la junta (16)
está configurada como fuelle que al ser comprimido axialmente se
pliega formando una pluralidad de capas, superponiéndose las capas
radialmente.
6. Sistema de transmisión de fuerza de frenado
según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado
porque para alojar el anillo de acoplamiento (24), los elementos de
empuje (8, 5) están provistos respectivamente de una ranura anular
(29, 26) o una cavidad anular, porque al menos una de las dos
ranuras anulares (26) presenta una sección transversal de ranura
con un fondo de ranura (27), porque el anillo de acoplamiento (24)
se apoya con al menos dos tramos longitudinales distintos contra el
fondo de ranura (27), y porque al menos una zona (30) radialmente
elástica del anillo de acoplamiento (24) engrana en la otra ranura
anular (29).
7. Sistema de transmisión de fuerza de frenado
según la reivindicación 6, caracterizado porque la zona (30)
radialmente elástica engrana en la otra ranura anular (29) sin tocar
su fondo.
8. Sistema de transmisión de fuerza de frenado
según la reivindicación 6 ó 7, caracterizado porque la zona
(30) radialmente elástica engrana en la otra ranura anular (29)
estando en contacto sólo con un canto (32) de dicha ranura anular
(29) generando de esta manera una fuerza axial (F) que reúne los
elementos de empuje (5, 8).
9. Sistema de transmisión de fuerza de frenado
según una de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado porque
el anillo de acoplamiento (24) se compone de una tira de chapa
conformada en forma de anillo, siendo las zonas (30) radialmente
elásticas lengüetas o almas en el material de la tira de chapa.
10. Sistema de transmisión de fuerza de frenado
según una de las reivindicaciones 6 a 9, caracterizado porque
las zonas (30) radialmente elásticas están distribuidas
uniformemente por el contorno del anillo de acoplamiento (24).
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| KR100420752B1 (ko) * | 1995-06-20 | 2004-10-22 | 에이비 볼보 | 자동차용디스크브레이크장치 |
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