ES2342631T3 - Freno de cuña. - Google Patents
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Abstract
Instalación de freno con un bloque de freno (11) que puede ser activado por medio de un mecanismo de cuña (2; 18), en la que a) el mecanismo de cuña tiene un primero y un segundo cuerpo de cuña (3, 4; 19, 20), respectivamente, con al menos una superficie de apoyo (10, 12) biselada en forma de cuña y las superficies de apoyo (10, 12) del primero y del segundo cuerpo de cuña (3, 4; 19, 20) están colocadas opuestas entre sí, b) el bloque de freno (11) está colocado en un lado del primer cuerpo de cuña (4; 20), que está alejado de la superficie de apoyo (12), bajo la configuración de una unión rígida, c) el primer cuerpo de cuña (4; 20) se puede mover en vaivén en una dirección longitudinal (13, 22, 23) con relación al segundo cuerpo de cuña (3; 19), de manera que el bloque de freno (11) se mueve en virtud de la acción de cuña de las superficies de apoyo (10, 12) biseladas en una dirección transversal (14; 24), perpendicular a la dirección longitudinal (13; 22, 23), sobre un elemento (7) a frenar o bien fuera de un elemento (7) a frenar, caracterizada porque d) para el movimiento de vaivén del primer cuerpo de cuña (4; 20) en la dirección longitudinal (13; 22, 23) está previsto al menos un actuador lineal (16, 17) libre de movimiento giratorio, conectado mecánicamente con el primer cuerpo de cuña (4; 20).
Description
Freno de cuña.
La invención se refiere a una instalación de
freno con un tazo de freno que puede ser activado por medio de un
mecanismo de cuña, en la que el mecanismo de cuña tiene un primero y
un segundo cuerpo de cuña, respectivamente, con al menos una
superficie de apoyo biselada en forma de cuña y las superficies de
apoyo del primero y del segundo cuerpo de cuña están colocadas
opuestas entre sí, el bloque de freno está colocado en un lado del
primer cuerpo de cuña, que está alejado de la superficie de apoyo,
bajo la configuración de una unión rígida y el primer cuerpo de
cuña se puede mover en vaivén en una dirección longitudinal con
relación al segundo cuerpo de cuña, de manera que el bloque de
freno se mueve en virtud de la acción de cuña de las superficies de
apoyo biseladas en una dirección transversal, perpendicular a la
dirección longitudinal, sobre un elemento a frenar o bien fuera de
un elemento a
frenar.
frenar.
Una instalación de freno de este tipo conocida,
por ejemplo, a partir del documento DE 198 19 564 A1 está prevista
especialmente para el empleo en automóviles o en la técnica de
accionamiento industrial. El bloque de freno puede presionarse en
virtud de la acción de cuña con un gasto de fuerza sólo reducido
contra el elemento a frenar, por ejemplo un disco de freno. Una
parte de la fuerza de presión (= fuerza de freno) entre el bloque
de freno y el disco de freno se obtiene en virtud de la acción de
cuña a partir del movimiento del disco de freno. Se produce muy
rápidamente una amplificación automática favorable de la acción de
freno, de manera que se puede conseguir con poco gasto una fuerza
de frenado muy alta.
El documento DE 103 07 224 A1 describe un servo
freno, en el que se introduce una fuerza de frenado en una
corredera en forma de cuña, que desvía la fuerza introducida sobre
chaflanes y finalmente, apoyada por la fuerza de presión de un
muelle de freno, presiona las mordazas de freno de un freno de
fricción contra un cuerpo de freno a frenar.
El documento DE 103 28 242 A1 describe un freno
de cuña para automóviles, en el que un primer cuerpo de cuña está
conectado fijamente con una guarnición de freno o bloque de freno.
Frente al bloque de freno está dispuesta una masa a frenar. Dentro
del bloque de freno está dispuesta una pieza adicional desplazable
en dirección transversal, que se puede llevar por medio de un piezo
elemento a unión por fricción con la masa a frenar. En virtud de la
unión por fricción, el disco de freno, por ejemplo, giratorio
arrastra el bloque de freno y el primer cuerpo de cuña, de manera
que en virtud de contra apoyo en forma de cuña, en el que se apoya
el bloque de freno en unión positiva, se produce una amplificación
automática. El piezo elemento inicia el movimiento en dirección
transversal.
El documento EP 1 650 463 A1 describe un
dispositivo de freno con un músculo artificial, en el que el
músculo artificial está constituido, por ejemplo, de un material con
memoria de forma.
En los dispositivos de freno conocidos, para el
movimiento de vaivén del primer cuerpo de cuña se emplea al menos
un motor eléctrico en conexión con un engranaje (helicoidal). Este
último convierte el movimiento de rotación del motor eléctrico en
el movimiento lineal necesario para la consecución de la acción de
fuerza de freno. Esto es costoso.
El cometido de la invención consiste, por lo
tanto, en indicar una instalación de freno del tipo designado al
principio, en la que los cuerpos de cuña se pueden mover
relativamente entre sí con medios sencillos.
Este cometido se soluciona por medio de las
características de la reivindicación independiente 1 de la patente.
La instalación de freno de acuerdo con la invención se caracteriza
porque para el movimiento de vaivén del primer cuerpo de cuña en la
dirección longitudinal está previsto al menos un actuador lineal
libre de movimiento giratorio, conectado mecánicamente con el
primer cuerpo de cuña.
El actuador lineal libre de movimiento giratorio
previsto de acuerdo con la invención sustituye, por lo tanto, a la
combinación del motor eléctrico con árbol giratorio y el engranaje
(helicoidal). El actuador lineal proporciona directamente por sí
mismo el movimiento longitudinal o lineal que es necesario para la
activación de la instalación de freno, de manera que se suprime una
conversión del movimiento desde un movimiento de rotación en un
movimiento lineal. De esta manera, se simplifica la estructura en
una medida considerable. La instalación de freno de acuerdo con la
invención no requiere una mecánica costosa, que era necesaria hasta
ahora especialmente para el engranaje. Se emplean menos piezas
móviles mecánicamente, de manera que se reducen la incidencia de la
contaminación y el desgaste. La instalación de freno está
esencialmente libre de mantenimiento. Además, se reducen el volumen
de construcción y el peso.
Para la realización del actuador lineal se puede
recurrir a una serie de formas de realización técnicas establecidas
y disponibles. La configuración exacta del actuador lineal se ajusta
a los requerimientos del caso individual respectivo, como por
ejemplo al recorrido de ajuste necesario, a la velocidad de ajuste
y/o a las fuerzas de ajuste necesarias.
Las configuraciones ventajosas de la instalación
de freno de acuerdo con la invención se deducen a partir de las
características de las reivindicaciones dependientes de la
reivindicación 1.
Es favorable una variante, en la que el actuador
lineal está realizado como piezo accionamiento. De esta manera, se
pueden conseguir tiempos de reacción rápidos y también fuerzas de
accionamiento grandes.
De acuerdo con otra variante preferida, el
actuador lineal está realizado como accionamiento que se basa en un
polímero electroactivo (EAP). Esto permite la realización de
trayectos de desplazamiento grandes.
Con preferencia, el actuador lineal puede estar
realizado, además, como accionamiento que se basa en una aleación
de memoria de forma (Shape Memory Alloy = SMA). En particular, en
este caso se puede tratar también de una aleación de memoria de
forma magnética (Magnetic Shape Memory = MSM).
En otra configuración favorable, el actuador
lineal está realizado como accionamiento electromagnético lineal.
En este caso, se trata de un tipo de accionamiento establecido y
bien probado.
Otras características, ventajas y detalles de la
invención se deducen a partir de la descripción siguiente de
ejemplos de realización con la ayuda del dibujo. En este caso:
Las figuras 1 y 2 muestran un ejemplo de
realización representado de forma esquemática de una instalación de
freno con un mecanismo de cuña en posición liberada y en posición de
freno, y
La figura 3 muestra oro ejemplo de realización
de una instalación de freno configurada con un mecanismo de cuña
utilizando actuadores lineales libres de movimiento giratorio.
Las partes correspondientes entre sí se proveen
en las figuras 1 a 3 con los mismos signos de referencia.
En las figuras 1 y 2 se muestra un ejemplo de
realización de una instalación de freno 1. Está equipada con un
mecanismo de cuña 2. A partir de la representación de principio
según la figura 1 se deduce el modo de actuación de principio de n
freno de cuña de este tipo.
El mecanismo de cuña 2 comprende dos cuerpos de
cuña 3 y 4, de los cuales el cuerpo de cuña 3 está configurado como
pinza de freno, que rodea con sus dos brazos de pinza 5 y 6 el disco
de freno 7. En su extremo dirigido hacia el disco de freno 7, el
brazo de la pinza 5 está provisto con un bloque de freno 8. El otro
brazo de la pinza 6desemboca en una sección de cuña 9 con una
superficie de apoyo 10 biselada dirigida hacia el disco de freno
7.
El segundo cuerpo de cuña 4 está dispuesto en el
espacio intermedio entre el disco de freno 7 y la superficie de
apoyo 10. En su lado dirigido hacia el disco de freno 7, está
provisto con un bloque de freno 11. En el lado trasero alejado de
allí, el cuerpo de cuña 4 tiene un perfil dorsal en forma de cuña
con una superficie de apoyo 12 igualmente biselada. Las superficies
de apoyo 10 y 12 están colocadas opuestas entre sí. En el ejemplo
de realización de acuerdo con las figuras 1 y 2, se apoyan incluso
directamente entre sí. Forman, respectivamente, un plano inclinado
con ángulo de inclinación igual en cuanto al valor absoluto, pero
orientado opuesto.
En el estado no frenado de acuerdo con la figura
1, los bloques de freno 8 y 11 no entran en contacto con el disco
de freno 7 giratorio. El cuerpo de cuña 4 se proyecta un poco fuera
del espacio intermedio entre el disco de freno 7 y la superficie de
apoyo 10.
El cuerpo de cuña 4 es móvil en vaivén en una
dirección longitudinal 13 por medio de un actuador lineal no
representado en las figuras 1 y 2. Un avance predeterminado a través
del actuador lineal en dirección longitudinal 13 mueve el cuerpo de
cuña 4 a lo largo de la superficie de apoyo 10 biselada. En virtud
de la acción de cuña, el movimiento en dirección longitudinal 13 va
acompañado con un movimiento en una dirección transversal 14
perpendicular a ella. Este movimiento transversal presiona el cuerpo
de cuña 4 con el bloque de freno 11 contra un disco de freno 7. Si
este proceso de freno es iniciado de nuevo a través del actuador
lineal, el cuerpo de cuña 4 es arrastrado en virtud de la rotación
del disco de freno 7 y es insertado en el espacio intermedio entre
el disco de freno 7 y la superficie de apoyo 10 (ver la figura 2).
Por lo tanto, se produce un efecto de amplificación automática, que
posibilita una acción de fuerza de freno muy alta.
La instalación de freno 1 está regulada
electrónicamente. Los valores de medición del par de freno actual
son registrados y son alimentados a una unidad de regulación. Esta
última se ocupa de que el cuerpo de cuña 4 (= cuña de freno) sea
retenido por medio del actuador lineal activado de forma
correspondiente exactamente en la posición, en la que se produce la
acción de freno deseada.
En la figura 3 se muestra otro ejemplo de
realización de una instalación de freno 15, que presenta un
mecanismo de cuña 18 accionado por medio de dos actuadores lineales
16 y 17 libres de movimiento giratorio. El modo de funcionamiento
básico de la instalación de freno 15corresponde al de la instalación
de freno 1. En particular, también la acción de freno de la
instalación de freno 15 se basa en el efecto de cuña ventajoso.
No obstante, el mecanismo de cuña 18 está
constituido ligeramente distinto que el mecanismo de cuña 2 de la
instalación de freno 1 mostrada en las figuras 1 y 2. También el
mecanismo de cuña 18 comprende dos cuerpos de cuña 19 y 20, que no
se apoyan, sin embargo, directamente entre sí a diferencia de la
forma de realización según las figuras 1 y 2. Los cuerpos de cuña
19 y 20 están configurados como semi-cojinetes de
un cojinete de rodillos y solamente están en contacto indirecto
entre sí. Entre ellos están colocados cuerpos rodantes 21 en forma
de cilindro o en forma de rodillos. Cada
semi-cojinete está provisto con ranuras en forma de
V para el alojamiento y conducción de los cuerpos rodantes 21. Las
ranuras en forma de V tienen paredes laterales que se extienden
inclinadas, en las que se apoyan los cuerpos rodantes 21. Las
paredes laterales inclinadas forman las superficies de apoyo en
forma de cuña, a lo largo de las cuales se pueden desplazar los
cuerpos de cuña 19 y 20 relativamente entre sí. En virtud de los
cuerpos rodantes 21, este movimiento relativo en el ejemplo de
realización según la figura 3 no está determinado por una fricción
de deslizamiento sino por una fricción de rodadura.
Las ranuras previstas en los cuerpos de cuña 19
y 20 para el alojamiento de los cueros rodantes 21 pueden tener
también una forma que se desvía ligeramente de la forma en V exacta.
En particular, las paredes laterales pueden presentar también una
curvatura insignificante. De esta forma, la curva de la fuerza de
freno se puede regular de manera especial.
Pero en cualquier caso, las ranuras tienen dos
paredes laterales, de manera que los cuerpos rodantes 21 se mueven
siempre a lo largo de superficies de apoyo inclinadas
independientemente de en cuál de las dos direcciones longitudinales
22 y 23 se realiza un desplazamiento relativo entre los cuerpos de
cuña 19 y 20. En la instalación de cuña 15, la acción de cuña
favorable se produce, por lo tanto, en el caso de desplazamientos
relativos en ambas direcciones longitudinales 22 y 23. Cada
desplazamiento longitudinal de este tipo provoca, en virtud de la
acción de cuña, también una componente de movimiento en una
dirección transversal 24 perpendicular a ella, de manera que se
ajusta una acción de fuerza de freno deseada. La instalación de
freno 15 posibilita, por consiguiente, un buen frenado del disco de
freno 7, que es uniforme para ambos sentidos de giro.
El cuerpo exterior de cuña 19 está fijado
estacionario en el ejemplo de realización según la figura 3. Está
conectado mecánicamente con el bloque de freno 8 de forma similar al
ejemplo de realización según las figuras 1 y 2. En cambio, el
cuerpo de cuña 20 colocado en el interior está acoplado
mecánicamente con los dos actuadores lineales 16 y 17. El cuerpo de
cuña 20 se puede mover de forma sincronizada con el avance lineal
del actuador lineal 16 ó 17 en la dirección longitudinal 22 ó 23,
respectivamente. Puesto que los actuadores lineales provocan ya un
movimiento axial en las direcciones longitudinales 22 y 23, no es
necesaria una conversión desde un movimiento de giro en un
movimiento lineal. Los actuadores lineales 16 y 17 están realizados
en el ejemplo de realización, respectivamente, como piezo
accionamiento de alta precisión.
Si la instalación de freno 15 se encuentra en la
posición, en la que la presión de apriete de los bloques de freno 8
y 11 contra el disco de freno 7 corresponde aproximadamente al valor
precisamente deseado, se mueve en vaivén el cuerpo de cuña 20 por
medio de la instalación de regulación prevista también en este
ejemplo de realización, pero no representada en la figura 3 y de los
actuadores lineales 16 y 17 solamente todavía en el intervalo de
algunos micrómetros en las direcciones longitudinales 22 y 23. El
tiempo de reacción de los actuadores lineales 16 y 17 utilizados
está en este caso en el intervalo de milisegundos.
Claims (5)
1. Instalación de freno con un bloque de freno
(11) que puede ser activado por medio de un mecanismo de cuña (2;
18), en la que
- a)
- el mecanismo de cuña tiene un primero y un segundo cuerpo de cuña (3, 4; 19, 20), respectivamente, con al menos una superficie de apoyo (10, 12) biselada en forma de cuña y las superficies de apoyo (10, 12) del primero y del segundo cuerpo de cuña (3, 4; 19, 20) están colocadas opuestas entre sí,
- b)
- el bloque de freno (11) está colocado en un lado del primer cuerpo de cuña (4; 20), que está alejado de la superficie de apoyo (12), bajo la configuración de una unión rígida,
- c)
- el primer cuerpo de cuña (4; 20) se puede mover en vaivén en una dirección longitudinal (13, 22, 23) con relación al segundo cuerpo de cuña (3; 19), de manera que el bloque de freno (11) se mueve en virtud de la acción de cuña de las superficies de apoyo (10, 12) biseladas en una dirección transversal (14; 24), perpendicular a la dirección longitudinal (13; 22, 23), sobre un elemento (7) a frenar o bien fuera de un elemento (7) a frenar,
caracterizada porque
- d)
- para el movimiento de vaivén del primer cuerpo de cuña (4; 20) en la dirección longitudinal (13; 22, 23) está previsto al menos un actuador lineal (16, 17) libre de movimiento giratorio, conectado mecánicamente con el primer cuerpo de cuña (4; 20).
\vskip1.000000\baselineskip
2. Instalación de freno de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizada porque el actuador lineal
está realizado como piezo accionamiento (16, 17).
3. Instalación de freno de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizada porque el actuador lineal
(16, 17) está realizado como accionamiento que se basa en un
polímero electroactivo.
4. Instalación de freno de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizada porque el actuador lineal
(16, 17) está realizado como accionamiento basado en una aleación
de memoria de forma especialmente magnética.
5. Instalación de freno de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizada porque el actuador lineal
(16, 17) está realizado como accionamiento electromagnético
lineal.
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