ES2946271T3 - Dispositivo de bloqueo para un freno de servicio electromecánico de un vehículo de motor, freno de servicio electromecánico con un dispositivo de bloqueo de este tipo, así como vehículo de motor con un freno de servicio electromecánico de este tipo - Google Patents

Dispositivo de bloqueo para un freno de servicio electromecánico de un vehículo de motor, freno de servicio electromecánico con un dispositivo de bloqueo de este tipo, así como vehículo de motor con un freno de servicio electromecánico de este tipo Download PDF

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Abstract

Y un dispositivo de determinación de posición (58) para determinar la posición del émbolo de bloqueo (50). La invención también se refiere a un freno de servicio electromecánico (12) para un vehículo automóvil (10) con un dispositivo de bloqueo (48) de este tipo. La invención también se refiere a un automóvil (10) con un freno de servicio electromecánico (12) de este tipo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo de bloqueo para un freno de servicio electromecánico de un vehículo de motor, freno de servicio electromecánico con un dispositivo de bloqueo de este tipo, así como vehículo de motor con un freno de servicio electromecánico de este tipo
La presente invención se refiere a un dispositivo de bloqueo para un freno de servicio electromecánico de un vehículo de motor. Además, la invención se refiere a un freno de servicio electromecánico para un vehículo de motor con un dispositivo de fijación de este tipo. Más allá de ello, la invención se refiere a un vehículo de motor con un freno de servicio electromecánico de este tipo.
Los frenos de servicio electromecánicos, también conocidos bajo la expresión "freno por cable", se emplean cada vez más en lugar de los sistemas de frenado accionados de manera hidráulica. Entre los motivos para ello se encuentra el hecho de que los frenos de servicio electromecánicos posibilitan frenar de forma sencilla cada una de las ruedas del vehículo de motor en cuestión de forma individual, algo que únicamente se puede conseguir con gran esfuerzo en el caso de los sistemas de frenado accionados de manera hidráulica. Por lo general, la complejidad necesaria en cuanto a equipamiento para los frenos de servicio electromecánicos es claramente menor que el de los frenos de servicio accionados de manera hidráulica. La estructura esencial se limita a una unidad de control, un motor eléctrico y una unidad de accionamiento configurada de forma correspondiente al caso de aplicación. Por ejemplo, con los frenos de servicio electromecánicos no es necesario prever un servofreno. Por lo demás, no existe el riesgo de que el líquido hidráulico se pueda salir de los tubos flexibles hidráulicos porosos, con la consiguiente pérdida de capacidad de funcionamiento del sistema de frenado. Más allá de ello, las salidas de líquido hidráulico suponen un peligro para el medio ambiente.
En muchos casos, los vehículos de motor modernos están dotados de dispositivos de bloqueo electromecánicos, también conocidos como frenos de estacionamiento o de parada, con los que se puede evitar que el vehículo de motor en cuestión comience a rodar sin control desde el estado de reposo. Más allá de ello, los dispositivos de bloqueo de este tipo también se pueden utilizar como medio auxiliar para el arranque, ya que es posible liberar los dispositivos de bloqueo de forma automática en un momento determinable, por ejemplo, cuando el motor del vehículo de motor proporciona un par determinado. Los dispositivos de bloqueo habitualmente están integrados en las mordazas de freno de las ruedas traseras del freno de servicio.
El documento US 2016/0017942 A1 muestra un dispositivo de bloqueo electromecánico en el que un émbolo de trinquete se puede mover axialmente a lo largo de un eje de desplazamiento entre una primera posición en la que el émbolo de trinquete libera una rueda de trinquete y una segunda posición en la que el émbolo de trinquete engrana con la rueda de trinquete para el bloqueo. El engranaje con la rueda de trinquete se produce cuando el freno de servicio electromecánico ha presionado las pastillas de freno sobre el disco de freno y el vehículo de motor está parado. En el caso del engranaje con la rueda de trinquete, las pastillas de freno ya no se pueden alejar del disco de freno, por lo que el vehículo de motor en cuestión queda inmovilizado.
En los documentos EP 2842823 A1 y EP 1460300 A1 se desvelan otros frenos de servicio.
Los frenos de servicio electromecánicos modernos presentan un tiempo de reacción de aproximadamente entre 0,1 y 0,3 segundos. Para que el freno de servicio electromecánico pueda interaccionar de manera óptima con el dispositivo de bloqueo, es de gran importancia que se conozca en todo momento si la rueda de trinquete está bloqueada o liberada. En el documento US 2016/0017942 A1, únicamente se puede controlar para ello el equipo de movimiento para mover el émbolo de trinquete. Sin embargo, con ello no se puede establecer con precisión si la rueda de trinquete está bloqueada o liberada. Por consiguiente, la interacción entre el freno de servicio electromecánico y el dispositivo de bloqueo no es óptima. En particular, se producen efectos indeseados cuando se suelta el dispositivo de bloqueo, por ejemplo, cuando el conductor del vehículo de motor ya quiere arrancar, pero el dispositivo de bloqueo todavía no se ha soltado por completo. Esto puede dar lugar a aceleraciones bruscas y ruidos de fricción. Para evitar tales efectos, los dispositivos de bloqueo mostrados en el documento US 2016/0017942 A1 se accionan con un tiempo de reacción que se sitúa claramente por encima del tiempo de reacción de entre 0,1 y 0,3 segundos que se ha indicado anteriormente, por ejemplo, con un tiempo de espera de 1 segundo. Una vez transcurrido el tiempo de espera, se puede suponer que el dispositivo de bloqueo se ha soltado. Sin embargo, esto también resulta en una pérdida de comodidad, en particular al arrancar, ya que la totalidad del freno de servicio reacciona con la correspondiente lentitud. El objetivo de una forma de realización de la presente invención es indicar un dispositivo de bloqueo que se pueda accionar con un tiempo de reacción más corto que en el caso de los dispositivos de bloqueo conocidos por el estado de la técnica.
Por lo demás, un diseño de la presente invención se basa en el objetivo de proporcionar un freno de servicio electromecánico que se pueda accionar con un dispositivo de bloqueo de este tipo. Más allá de ello, una configuración de la invención se basa en el objetivo facilitar un vehículo de motor con un freno de servicio de este tipo.
Este objetivo se resuelve con las características indicadas en las reivindicaciones 1, 12 y 15. Son objeto de las reivindicaciones dependientes formas de realización ventajosas.
Una forma de realización de la invención se refiere a un dispositivo de bloqueo para un freno de servicio electromecánico de un vehículo de motor, presentando el freno de servicio electromecánico una rueda de trinquete alojada de forma giratoria alrededor de un eje de giro, que se puede unir o está unida de manera resistente al giro a un árbol de accionamiento, que puede girar alrededor del mismo eje de giro, de una cadena cinemática de un freno de servicio electromecánico. El dispositivo de bloqueo comprende un émbolo de trinquete que se puede mover axialmente a lo largo de un eje de desplazamiento entre una primera posición en la que el émbolo de trinquete libera la rueda de trinquete y una segunda posición en la que el émbolo de trinquete engrana con la rueda de trinquete para el bloqueo, un equipo de movimiento para mover el émbolo de trinquete a lo largo del eje de desplazamiento y un dispositivo de determinación de posición para determinar la posición del émbolo de trinquete.
Debido a que, de acuerdo con la propuesta, el dispositivo de bloqueo presenta un equipo de determinación de posición con el que se puede determinar en todo momento la posición del émbolo de trinquete, también se puede establecer en todo momento si el émbolo de trinquete sigue engranado con la rueda de trinquete y, por lo tanto, bloquea la rueda de trinquete o si el émbolo de trinquete ha liberado la rueda de trinquete. Debido a las informaciones actualizadas disponibles en todo momento sobre si la rueda de trinquete está bloqueada o liberada, la totalidad del freno de servicio se puede accionar con un tiempo de reacción más corto, en particular, dado que no es necesario esperar un tiempo determinado a partir del cual la probabilidad de que la rueda de trinquete se libere sea suficientemente alta. El dispositivo de bloqueo de acuerdo con la propuesta no determina el tiempo de reacción de la totalidad del freno de servicio al trabar y soltar el dispositivo de bloqueo. La comodidad de la conducción al arrancar y parar aumenta claramente mediante el dispositivo de bloqueo de acuerdo con la propuesta.
De acuerdo con la invención, el émbolo de trinquete comprende al menos una sección de marcaje que interacciona con el equipo de determinación de posición para determinar la posición del émbolo de trinquete. La sección de marcaje puede comprender, por ejemplo, una o más hendiduras ópticamente bien detectables que facilitan la determinación de la posición del émbolo de bloqueo. El equipo de determinación de posición puede presentar, por ejemplo, barreras de luz que detectan si las hendiduras están situadas en una primera o segunda zona, a partir de lo cual se puede deducir la posición del émbolo de trinquete.
En una forma de realización perfeccionada, el émbolo de trinquete puede presentar al menos una superficie de marcaje que tiene un recorrido perpendicular a la dirección de movimiento, a través de la cual la sección de marcaje interacciona con el equipo de determinación de posición. Se ha comprobado que con una superficie de marcaje alineada de este modo es posible una determinación particularmente buena de la posición del émbolo de trinquete.
En una forma de realización perfeccionada, el émbolo de trinquete puede presentar dos superficies de marcaje que tienen un recorrido paralelo entre sí, asignándose a la primera superficie de marcaje una primera sección de marcaje y a la segunda superficie de marcaje, una segunda sección de marcaje. El uso de dos superficies de marcaje da como resultado una mayor precisión en la determinación de la posición del émbolo, ya que el equipo de determinación de posición puede determinar la posición del émbolo mediante dos mediciones independientes. Los errores de medición se pueden detectar y eliminar.
En otra forma de realización, el equipo de determinación de posición puede estar dispuesto al menos en parte entre las dos superficies de marcaje. La disposición del equipo de determinación de posición al menos en parte entre las dos superficies de marcaje también posibilita una buena detección de la posición de las superficies de marcaje y posibilita, por lo tanto, una determinación particularmente precisa de la posición del émbolo de bloqueo. Además, de este modo se puede lograr una disposición con ahorro de espacio del equipo de determinación de posición.
A este respecto, al menos una sección de marcaje puede estar magnetizada o ser magnetizable. En esta forma de realización, la posición del émbolo de trinquete se puede determinar mediante el cambio del campo magnético, para lo cual se puede emplear un magnetómetro.
Una forma de realización perfeccionada está caracterizada porque la primera sección de marcaje está configurada como un primer imán y la segunda sección de marcaje, como un segundo imán. También en esta forma de realización se puede determinar la posición del émbolo de trinquete mediante una medición del campo magnético, por lo que resulta particularmente fácil determinar de forma continua la posición del émbolo de trinquete.
Según otra forma de realización, el equipo de determinación de posición comprende un sensor Hall. Un sensor Hall representa una forma de realización del magnetómetro de uso frecuente y, por lo tanto, está disponible a bajo coste. Además, un sensor Hall se puede integrar de forma particularmente sencilla en los circuitos de control y regulación existentes.
Otra forma de realización está caracterizada porque el sensor Hall está realizado como un sensor Hall 2D. Por un lado, un sensor Hall 2D suministra únicamente unos pocos datos y, por otro lado, estos datos se pueden suministrar al circuito de control y regulación con únicamente unos pocos contactos eléctricos, de modo que la complejidad de cableado se puede mantener baja. Además, la potencia de cálculo necesaria para el procesamiento de las señales se puede mantener baja. De este modo se contribuye también a reducir el tiempo de reacción.
Una forma de realización perfeccionada está caracterizada porque el primer imán y el segundo imán están dispuestos en el émbolo de trinquete, de tal manera que sus polos de la misma polaridad apuntan el uno hacia el otro. En esta disposición, un cambio en el campo magnético como resultado de un cambio en la posición del émbolo de trinquete se puede detectar particularmente bien. En particular, se puede alcanzar una alta resolución, de modo que la posición actual del émbolo de trinquete se puede determinar con especial precisión. De este modo, se reduce también el tiempo de reacción del dispositivo de bloqueo, ya que se puede determinar muy pronto si el émbolo de trinquete ha liberado la rueda de trinquete.
Según otra forma de realización, el émbolo de trinquete está configurado, al menos en parte, como una pieza de moldeo por inyección, sobremoldeándose el primer imán y el segundo imán durante el moldeo por inyección del émbolo de trinquete. La configuración del émbolo de trinquete como pieza de moldeo por inyección tiene la ventaja de que se pueden producir grandes cantidades de piezas de manera económica. A este respecto, puede estar previsto un inserto de acero para dotar al émbolo de trinquete de la resistencia necesaria. En el caso de que las dos secciones de marcaje estén formadas por los imanes, es razonable no magnetizar los dos imanes hasta después de terminar el empujador de trinquete, para no tener que tener en cuenta la alineación de los imanes al insertar los dos imanes en el molde de inyección.
Otra forma de realización está caracterizada porque el equipo de determinación de posición comprende un equipo de medición de temperatura. Dado que el dispositivo de bloqueo está dispuesto en proximidad del disco de freno del freno de servicio electromecánico, se pueden producir altas fluctuaciones de temperatura durante el funcionamiento del vehículo de motor. Mediante el equipo de medición de temperatura se pueden tener en cuenta y eliminar las influencias de la temperatura en la determinación de la posición del émbolo de trinquete.
En una forma de realización perfeccionada, el equipo de movimiento comprende un motor de corriente continua. Los motores de corriente continua son particularmente baratos, de modo que en esta forma de realización el dispositivo de bloqueo se puede proporcionar a bajo coste financiero.
Una configuración de la invención se refiere a un freno de servicio electromecánico para un vehículo de motor, que comprende una unidad de frenado para frenar una rueda del vehículo de motor, una unidad de accionamiento para proporcionar un par de frenado con el que se puede frenar la rueda, una cadena cinemática que interacciona con la unidad de accionamiento, con la que se puede transmitir el par de frenado a la unidad de frenado para accionar la unidad de frenado, y un dispositivo de bloqueo de acuerdo con una de las formas de realización precedentes. Los efectos técnicos y las ventajas que se pueden lograr con el freno de servicio electromecánico de acuerdo con la propuesta se corresponden con los expuestos para el presente dispositivo de bloqueo. En resumen, cabe señalar que debido al hecho de que la posición del émbolo de trinquete se puede determinar continuamente, se dispone en todo momento de información sobre si el émbolo de trinquete está bloqueando o liberando la rueda de trinquete. El freno de servicio electromecánico se puede accionar con un tiempo de reacción reducido, lo que se refleja en una mayor comodidad de conducción, en particular, al arrancar.
En otra configuración, está previsto que el freno de servicio electromecánico comprenda una unidad de control para controlar la unidad de accionamiento, interaccionando el equipo de determinación de posición con la unidad de control. El uso de la unidad de control que interacciona con el equipo de determinación de posición posibilita usar la información sobre la posición del émbolo de trinquete para diversos fines. Por ejemplo, la unidad de control puede realizar una activación automática del dispositivo de bloqueo si la unidad de control comprueba que el vehículo de motor ha estado parado durante un largo periodo de tiempo, pero el dispositivo de bloqueo no se ha accionado. Este puede ser el caso, por ejemplo, de una frenada de emergencia debida a un accidente en el que el conductor ha perdido el conocimiento y ya no puede accionar el dispositivo de bloqueo por sí mismo. De este modo se evita que el vehículo de motor se aleje rodando de forma incontrolada después de realizarse una frenada de emergencia.
En una configuración perfeccionada está previsto que la unidad de control y el equipo de determinación de posición están preparados de tal manera que la determinación de la posición del émbolo de trinquete se lleva a cabo sobre la base de un primer estado y un segundo estado. El primer estado describe a este respecto, por ejemplo, las posiciones del émbolo de trinquete en las que bloquea la rueda de trinquete, y el segundo estado describe las posiciones del émbolo de trinquete en las que libera la rueda de trinquete. Por lo tanto, en esta configuración no es necesario establecer un valor numérico para cada posición del émbolo de trinquete, sino que es suficiente con obtener información sobre si el émbolo de trinquete bloquea o libera la rueda de trinquete. De este modo se reduce la cantidad de datos necesarios sin menoscabo de la funcionalidad.
El equipo de determinación de posición se puede dotar de componentes sencillos y, en consecuencia, económicos. Además, el software puede mantenerse sencillo. Debido a las pequeñas cantidades de datos, las capacidades de ordenador necesarias para evaluar las señales del equipo de determinación de posición también son pequeñas, además, las señales del equipo de determinación de posición se pueden evaluar rápidamente, lo que también contribuye a reducir el tiempo de reacción del freno de servicio electromecánico de acuerdo con la propuesta.
Un diseño de la invención se refiere a un vehículo de motor que comprende un freno de servicio electromecánico de acuerdo con una de las configuraciones precedentes. Los efectos técnicos y las ventajas que se pueden lograr con el freno de servicio electromecánico de acuerdo con la propuesta se corresponden con los expuestos para el presente dispositivo de bloqueo. En resumen, cabe señalar que debido al hecho de que la posición del émbolo de trinquete se puede determinar continuamente, se dispone en todo momento de información sobre si el émbolo de trinquete está bloqueando o liberando la rueda de trinquete. El freno de servicio electromecánico se puede accionar con un tiempo de reacción reducido, lo que se refleja en una mayor comodidad de conducción, en particular, al arrancar.
A continuación, se explican con más detalle formas de realización ilustrativas de la invención con referencia a los dibujos adjuntos. Muestran:
la figura 1 una vista en planta esquemática de un vehículo de motor que presenta un freno de servicio electromecánico con un dispositivo de bloqueo de acuerdo con la invención,
la figura 2a una representación esquemática de una forma de realización del dispositivo de bloqueo de acuerdo con la invención, encontrándose el dispositivo de bloqueo en una primera posición,
la figura 2B una representación esquemática del cambio en la intensidad del campo magnético en función de la distancia, marcándose la intensidad del campo magnético resultante en la primera posición,
la figura 3a una representación esquemática del dispositivo de bloqueo representado en la figura 2, que se encuentra en una posición intermedia,
la figura 3B una representación esquemática del cambio en la intensidad del campo magnético en función de la distancia, marcándose la intensidad del campo magnético resultante en la posición intermedia,
la figura 4a una representación esquemática del dispositivo de bloqueo representado en la figura 2, que se encuentra en una segunda posición,
la figura 4B una representación esquemática del cambio en la intensidad del campo magnético en función de la distancia, marcándose la intensidad del campo magnético resultante en la segunda posición,
la figura 5 una representación esquemática independiente de una forma de realización del equipo de determinación de posición.
La figura 1 muestra una vista en planta esquemática de un vehículo de motor 10 que presenta un freno de servicio electromagnético 12 de acuerdo con la invención. El freno de servicio electromecánico 12 comprende a este respecto una unidad de accionamiento 14, que puede comprender, por ejemplo, un motor eléctrico 16 que interacciona con una cadena cinemática 18. En este caso, la cadena cinemática 18 presenta un árbol de accionamiento 20, que está unido de manera resistente al giro a una primera rueda cilindrica de dientes rectos 22. La primera rueda cilindrica de dientes rectos 22 está engranada con una segunda rueda cilindrica de dientes rectos 24, la cual a su vez está engranada con una tercera rueda cilindrica de dientes rectos 26. El árbol de accionamiento 20 y la primera rueda cilindrica de dientes rectos 22 giran a este respecto alrededor de un primer eje de giro T1, girando la segunda rueda cilindrica de dientes rectos 24 y la tercera rueda cilindrica de dientes rectos 26 alrededor de un segundo eje de giro T2 y un tercer eje de giro T3, que tienen un recorrido en esencia paralelo al primer eje de giro T1. La tercera rueda cilindrica de dientes rectos 26 está unida de manera resistente al giro a un husillo 28, que está engranado con un manguito de husillo 30. El manguito de husillo 30 interacciona con una unidad de frenado 32, que en este caso presenta una mordaza de freno no representada, con la que una primera pastilla de freno 34 y una segunda pastilla de freno 36 se pueden mover a lo largo del tercer eje de giro T3. Entre la primera pastilla de freno 34 y la segunda pastilla de freno 36 está dispuesto un disco de freno 38, que está unido de manera resistente al giro a una rueda 40 del vehiculo de motor 10.
El motor eléctrico 16 está unido a una unidad de control 42 con la que se puede activar el motor eléctrico 16. La activación puede tener lugar a petición del conductor del vehiculo de motor 10 o automáticamente en función de la respectiva situación de conducción. Más allá de ello, el freno de servicio 12 presenta un equipo de medición de temperatura 44, cuya función se detallará más adelante.
Si el motor eléctrico 16 se activa, hace girar el árbol de accionamiento 20 y la primera rueda cilindrica de dientes rectos 22 en una primera dirección. Este giro se transmite a través de la segunda rueda cilindrica de dientes rectos 24 a la tercera rueda cilindrica de dientes rectos 26 y, en consecuencia, al husillo 28. El movimiento de giro del husillo 28 se convierte en un movimiento axial del manguito de husillo 30 dirigido a lo largo del tercer eje de giro T3. Este movimiento axial se transmite a la primera pastilla de freno 34. El movimiento axial de la primera pastilla de freno 34 se transmite a la segunda pastilla de freno 36 por medio de la mordaza de freno, de manera que la misma se mueve axialmente en dirección opuesta a la primera pastilla de freno 34.
En la figura 1 hay una separación entre las dos pastillas de freno 34, 36 y el disco de freno 38, de modo que el disco de freno 38 puede girar con libertad. Por consiguiente, la rueda 40 y, por consiguiente, el vehiculo de motor 10 no están frenados. No obstante, cuando se activa correspondientemente el motor eléctrico 16, las dos pastillas de freno 34, 36 se mueven hacia el disco de freno 38 hasta que se ponen en contacto con el disco de freno 38 y se presionan contra el mismo. Debido a la fricción resultante, el disco de freno 38 y, por consiguiente, la rueda 40 del vehiculo de motor 10 se frenan.
Más allá de esto, una rueda de trinquete 46 está unida al árbol de accionamiento 20 del motor eléctrico 16 de manera resistente al giro. Con esta rueda de trinquete 46 interacciona un dispositivo de bloqueo 48, que entonces se puede activar cuando el vehículo de motor 10 se ha detenido. El dispositivo de bloqueo 48 comprende un émbolo de trinquete 50 que se puede mover a lo largo de un eje de desplazamiento A por medio de un equipo de movimiento 52. Para ello, el equipo de movimiento 52 presenta un motor de accionamiento 54 realizado, en este caso, como motor de corriente continua 56. En el ejemplo representado, el eje de desplazamiento A tiene un recorrido aproximadamente perpendicular con respecto al primer eje de giro T1, pudiendo ser concebibles también otros recorridos, en particular un recorrido paralelo. El equipo de movimiento 52 puede mover el émbolo de trinquete 50 entre una primera posición (véase la figura 2A), en la que el émbolo de trinquete 50 libera la rueda de trinquete 46, y una segunda posición (figura 4A), en la que el émbolo de trinquete 50 engrana de manera bloqueante en la rueda de trinquete 46, pudiendo adoptar el émbolo de trinquete 50 posiciones intermedias, una de las cuales está representada en la figura 3A. Si el émbolo de trinquete 50 engrana con la rueda de trinquete 46, la rueda de trinquete 46 ya no puede girar. Debido a que la rueda de trinquete 46 está unida de manera resistente al giro al árbol de accionamiento 20, las dos pastillas de freno 34, 36 tampoco se pueden mover.
Para inmovilizar el vehículo de motor 10, en primer lugar, se controla la unidad de frenado 32 en cuestión, de manera que las dos pastillas de freno 34, 36 se pongan en contacto con el disco de freno 38, si no es el caso ya. Cuando el vehículo de motor 10 está parado, la unidad de control 42 acciona automáticamente o a petición del conductor, el equipo de movimiento 52, de modo que el émbolo de trinquete 50 se mueve de la primera posición a la segunda posición y, por consiguiente, engrana con la rueda de trinquete 46. A continuación, la totalidad del freno de servicio 12 se puede desconectar para estar sin corriente, sin que las dos pastillas de freno 34, 36 se puedan mover. De este modo, el vehículo de motor 10 queda inmovilizado independientemente de que el freno de servicio 12 tenga aplicada corriente o no.
Para soltar el dispositivo de bloqueo 48, la unidad de control 42 acciona el mismo en sentido inverso, de modo que el émbolo de trinquete 50 se mueve de la segunda posición a la primera posición. En la primera posición, el émbolo de trinquete 50 libera la rueda de trinquete 46 de modo que se puede mover de nuevo alrededor del primer eje de giro T1. Como resultado, el árbol de accionamiento 20 y, por consiguiente, la primera rueda cilíndrica de dientes rectos 22, la segunda rueda cilíndrica de dientes rectos 24, la tercera rueda cilíndrica de dientes rectos 26 y el husillo 28 también pueden girar, de modo que las pastillas de freno 34, 36 también se pueden mover axialmente. El vehículo de motor 10 ahora se puede mover de nuevo.
El dispositivo de bloqueo 48 de acuerdo con la invención presenta un equipo de determinación de posición 58 con el que se puede determinar la posición del émbolo de trinquete 50. La información sobre la posición del émbolo de trinquete 50 se transmite a la unidad de control 42.
En la figura 2A se representa una representación esquemática de un ejemplo de realización del dispositivo de bloqueo 48 de acuerdo con la invención. El equipo de movimiento 52 comprende un tornillo sin fin 60 que está unido de manera resistente al giro a un árbol de salida 62 del motor de corriente continua 56. El tornillo sin fin 60 está engranado con una tuerca de husillo 64, que presenta una rosca interior 66 que engrana con una rosca exterior de un manguito de ajuste 68 alojado de forma axialmente móvil. El émbolo de trinquete 50 está unido al manguito de ajuste 68 de forma que se puede desplazar axialmente con una sección de fijación 69. Además, el émbolo de trinquete 50 está pretensado por un dispositivo de pretensado 70, que puede comprender una serie de resortes 72.
Cuando se activa el motor de corriente continua 56, el giro del tornillo sin fin 60 se transmite a la tuerca de husillo 64, teniendo el giro de la tuerca de husillo 64 como resultado un desplazamiento del manguito de ajuste 68 a lo largo del eje de desplazamiento A. El desplazamiento axial del manguito de ajuste 68 se transmite al émbolo de trinquete 50, de manera que el mismo se mueve a lo largo del eje de desplazamiento A hacia la rueda de trinquete 46, que en este caso está configurada como una rueda de carraca 74, o se aleja de la rueda de trinquete 46. La sección de fijación 69 y el dispositivo de pretensado 70 están preparados de manera que el manguito de ajuste 68 y el émbolo de trinquete 50 se muevan sincrónicamente a lo largo del eje de desplazamiento A, siempre que no actúen fuerzas extraordinarias sobre el émbolo de trinquete 50, lo que se analizará con más detalle más adelante.
El émbolo de trinquete 50 presenta, en el ejemplo de realización representado, una primera superficie de marcaje 761 y una segunda superficie de marcaje 761, que tienen un recorrido perpendicular con respecto al eje de desplazamiento A. Además, el émbolo de trinquete 50 presenta una primera sección de marcaje 751 y una segunda sección de marcaje 751, que en este caso están formadas por un primer imán 781 o un segundo imán 782. El primer imán 781 y el segundo imán 782 están dispuestos para interaccionar, a través de la primera superficie de marcaje 761 y la segunda superficie de marcaje 761, con el equipo de determinación de posición 58 que está dispuesto entre la primera y la segunda superficies de marcaje 761. El primer imán 781 y el segundo imán 782 están alineados de manera que los polos de la misma polaridad de los dos imanes 781, 782 apuntan el uno hacia el otro, en este caso los polos norte N. El émbolo de trinquete 50 puede estar moldeado por inyección, al menos en parte. Los dos imanes 781, 782 pueden sobremoldearse. Es razonable no magnetizar los dos imanes 781, 782 hasta después de terminar el émbolo de trinquete 50, para no tener que tener en cuenta la alineación de los imanes 781, 782 al insertar los dos imanes en el molde de inyección.
En el ejemplo de realización representado, la primera y la segunda superficie de marcaje 761, 762 forman parte de una entalladura 80 del émbolo de trinquete 50.
En el ejemplo de realización representado, el equipo de determinación de posición 58 comprende un sensor Hall 82, en este caso, un sensor Hall 2D 84, con el que se puede medir el campo magnético que se forma entre los dos imanes 781, 782. En particular, se pueden registrar cambios en la intensidad del campo magnético. El sensor Hall 82 está dispuesto fijo en relación con el émbolo de trinquete 50.
En la figura 2B está registrada la intensidad del campo magnético B que se forma en función de la distancia D de los dos imanes al sensor Hall 842D. Si el émbolo de trinquete 50 adopta la primera posición mostrada en la figura 2A, el segundo imán 782 está comparativamente cerca del sensor Hall 2D 84, por lo que la intensidad del campo magnético B marcado con el círculo es comparativamente grande en esta posición.
Si el émbolo de trinquete 50 se mueve desde la primera posición hacia la rueda de trinquete 46 hasta la posición intermedia mostrada en la figura 3A debido a la activación del motor de corriente continua 56, la distancia D entre el sensor Hall 84 2D y el segundo imán 782 aumenta. Por consiguiente, la intensidad del campo magnético B registrado por el sensor Hall 84 2d disminuye. Si el émbolo de trinquete 50 se coloca más en dirección hacia la rueda de trinquete 46 hasta la segunda posición representada en la figura 4A, ciertamente la separación entre el sensor Hall 82 y el segundo imán 782 aumenta aún más, pero al mismo tiempo la separación con respecto al primer imán 781 disminuye, por lo que la intensidad del campo magnético B registrado por el sensor Hall 82 aumenta de nuevo.
Como resultado, se obtiene un recorrido en forma de U de la intensidad del campo magnético B a lo largo de la distancia D. En las figuras 2B, 3B y 4B se puede ver que el recorrido de la intensidad del campo magnético a lo largo de la separación del equipo de determinación de posición 58 con respecto al primer imán 781 y al segundo imán 782 se divide en tres secciones. A la sección izquierda se le asigna el estado "1", a la sección central el estado "0" y a la sección derecha a su vez el estado "1". El sensor Hall 2D 84 se ajusta en una rutina de entrenamiento, de tal manera que transmite el estado "1" a la unidad de control 42 en caso de que la intensidad del campo magnético supere un valor umbral seleccionable, y en caso de que la intensidad del campo magnético quede por debajo del valor umbral, transmita el estado "0" a la unidad de control 42.
Por consiguiente, la posición del émbolo de trinquete 50 se determina únicamente en función de dos estados. Por lo tanto, no es necesario establecer un valor absoluto para la intensidad del campo magnético B, un valor para el cambio del campo magnético B o variables similares. De este modo, se mantiene baja la cantidad de datos que se va a transmitir y se posibilita usar el sensor Hall 842D de estructura sencilla, que solo requiere dos conexiones eléctricas 86 (véase la figura 5), de modo que también se mantiene baja la complejidad en cuanto a cableado.
Las secciones se seleccionan de tal manera que, en el caso de que el sensor Hall 842D establezca el estado "1", el émbolo de trinquete 50 engrana claramente con la rueda de trinquete 46, bloqueando así la unidad de frenado 32, o el émbolo de trinquete 50 libera claramente la rueda de trinquete 46. En el caso de que el sensor Hall 842D establezca el estado "0", no se puede establecer claramente si el émbolo de trinquete 50 engrana con la rueda de trinquete 46 o libera la misma.
En el caso de que el sensor Hall 2D 84 establezca el estado "1", para saber con precisión si el émbolo de trinquete 50 engrana con la rueda de trinquete 46 o si el émbolo de trinquete 50 libera la rueda de trinquete 46, se puede usar la siguiente información adicional: para mover el émbolo de trinquete 50 de la primera a la segunda posición, el motor de corriente continua 56 debe girar el árbol de salida 62 en una primera dirección, mientras que para mover el émbolo de trinquete 50 de la segunda a la primera posición, el motor de corriente continua 56 se tiene que accionar para girar el árbol de salida 62 en una segunda dirección opuesta. Por consiguiente, cuando el motor de corriente continua se gira en la primera dirección, el émbolo de trinquete 50 se mueve a este respecto de la primera a la segunda posición. La dirección en la que gira el motor de corriente continua 56 es conocida por la unidad de control 42, por lo que la misma puede distinguir entre los dos estados "1" inicialmente idénticos.
Como ya se ha mencionado, primero se lleva a cabo una rutina de entrenamiento. A este respecto, por ejemplo, se puede iniciar un contador en la primera posición, que cuente cuántas veces se ha establecido el estado "1". A los valores pares del contador se les puede asignar, por ejemplo, una liberación de la rueda de trinquete 46 y a los valores impares del contador, un bloqueo de la rueda de trinquete 46.
Como se desprende, en particular, de la figura 3A, la rueda de trinquete 46 se encuentra en una posición ideal cuando una de las, en este caso, cuatro superficies de trinquete 88, sustancialmente planas, con las que el émbolo de trinquete 50 interacciona para bloquear la rueda de trinquete 46, tiene un recorrido paralelo al eje de desplazamiento A. Como también se puede observar, por ejemplo, en la figura 3A, entre dos superficies de trinquete 88 adyacentes se extiende una superficie de rueda de trinquete 90 abombada. Dado que la unidad de control 42 controla no únicamente el motor de corriente continua 56, sino también el motor eléctrico 16 del freno de servicio 12, la unidad de control 42 puede poner la rueda de trinquete 46 en la posición ideal mostrada en las figuras 2A, 3A y 4A antes de empezar a trabar la unidad de frenado 32, de modo que el émbolo de trinquete 50 se puede mover óptimamente sobre las superficies de trinquete 88 y engranar con la rueda de trinquete 46, como se muestra en estas figuras. Debido a las superficies de rueda de trinquete 90 abombadas, se puede aceptar una cierta desviación de la posición ideal. Sin embargo, si la rueda de trinquete 46 se detiene girada unos grados más a la derecha con respecto a la posición ideal mostrada en las figuras 2A, 3a y 4A, el émbolo de trinquete 50 choca contra la sección de la superficie de rueda de trinquete 90 abombada inmediatamente adyacente a la superficie de trinquete 88. En este caso, los resortes 72 del dispositivo de pretensado 70 se comprimen para que el émbolo de trinquete 50 y la rueda de trinquete 46 no se dañen. El émbolo de trinquete 50 queda situado aproximadamente en la posición intermedia mostrada en la figura 3A, sin alcanzar la segunda posición. Como se ha mencionado al principio, el dispositivo de bloqueo 48 de acuerdo con la invención presenta un tiempo de reacción de 0,3 segundos o menos. Si la unidad de control 42 registra que, si bien es cierto que el sensor Hall 842D ha cambiado del estado "1" al estado "0", no ha vuelto de nuevo al estado "1" dentro del tiempo de reacción, esto se puede interpretar como un fallo de funcionamiento que indica una posición de la rueda de trinquete 46 que se desvía de la posición ideal. En este caso, el motor de corriente continua 56 es accionado por la unidad de control 42 de modo que el émbolo de trinquete 50 se mueve de nuevo a la primera posición. A continuación, la unidad de control 42 controla el motor eléctrico 16 para que la rueda de trinquete 46 gire ligeramente y el émbolo de trinquete 50 pueda engranar de la forma deseada. En este caso, se puede actualizar la asignación de valores pares e impares de contador que se ha descrito anteriormente. Además de evitar daños, el dispositivo de pretensado 70 también presenta la siguiente función adicional: en particular, cuando el dispositivo de bloqueo 48 se activa después de que el vehículo de motor 10 haya circulado durante cierto tiempo, el freno de servicio 12 se puede haber calentado notablemente como consecuencia de la fricción que actúa sobre el disco de freno 38. Cuando el vehículo de motor 10 está parado, el freno de servicio 12 se vuelve a enfriar, lo que puede provocar procesos de asentamiento. Debido a la fuerza de pretensado aplicada por el dispositivo de pretensado 70, se evita que se separe el engrane del émbolo de trinquete 50 con la rueda de trinquete 46.
El equipo de medición de temperatura 44 también está previsto a causa de las grandes fluctuaciones de temperatura. La temperatura puede tener una influencia en los datos establecidos por el sensor Hall 2D 84, pudiendo eliminarse la influencia de la temperatura mediante el equipo de medición de temperatura 44.
En la figura 5, el sensor Hall 2D 84 se muestra aislado. Se puede ver que no necesita más que dos conexiones eléctricas 86 y presenta un lado marcado.
Lista de referencias
10 vehículo de motor
12 freno de servicio
14 unidad de accionamiento
16 motor eléctrico
18 cadena cinemática
20 árbol de accionamiento
22 primera rueda cilíndrica de dientes rectos
24 segunda rueda cilíndrica de dientes rectos
26 tercera rueda cilíndrica de dientes rectos
28 husillo
30 manguito de husillo
32 unidad de frenado
34 primera pastilla de freno
36 segunda pastilla de freno
38 disco de freno
40 rueda
42 unidad de control
44 equipo de medición de temperatura
46 rueda de trinquete
48 dispositivo de bloqueo
50 émbolo de trinquete
52 equipo de movimiento
54 motor de accionamiento
56 motor de corriente continua
58 equipo de determinación de posición
60 tornillo sin fin
62 árbol de accionamiento
64 tuerca de husillo
66 rosca interior
68 manguito de ajuste
69 sección de fijación
70 dispositivo de pretensado
72 resorte
74 rueda de carraca
75 sección de marcaje
751 primera sección de marcaje
752 segunda sección de marcaje
76 superficie de marcaje
761 primera superficie de marcaje
762 segunda superficie de marcaje
78 imán
781 primer imán
782 segundo imán
80 entalladura
82 sensor Hall
84 sensor Hall 2D
86 conexión
88 superficie de trinquete
90 superficie de rueda de trinquete
A eje de desplazamiento
B intensidad del campo magnético
D distancia
N polo norte
S polo sur
T1 primer eje de giro
T2 segundo eje de giro
T3 tercer eje de giro

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Dispositivo de bloqueo para un freno de servicio electromecánico (12) de un vehículo de motor (10), en el que - el freno de servicio electromecánico (12) presenta una rueda de trinquete (46) alojada de forma giratoria alrededor de un eje de giro (T), que se puede unir o está unida de manera resistente al giro a un árbol de accionamiento (20), que puede girar alrededor del mismo eje de giro (T), de una cadena cinemática (18) del freno de servicio electromecánico (12) y el dispositivo de bloqueo (48)
- comprende un émbolo de trinquete (50) que se puede mover axialmente a lo largo de un eje de desplazamiento (A) entre una primera posición en la que el émbolo de trinquete (50) libera la rueda de trinquete (46) y una segunda posición en la que el émbolo de trinquete (50) engrana con la rueda de trinquete (46) para el bloqueo,
- un equipo de movimiento (52) para mover el émbolo de trinquete (50) a lo largo del eje de desplazamiento (A) y - un dispositivo de determinación de posición (58) para determinar la posición del émbolo de trinquete (50), caracterizado porque el émbolo de trinquete (50) comprende al menos una sección de marcaje (75) que interacciona con el equipo de determinación de posición (58) para determinar la posición del émbolo de trinquete (50).
2. Dispositivo de bloqueo de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque el émbolo de trinquete (50) presenta al menos una superficie de marcaje (76) que tiene un recorrido perpendicular a la dirección de movimiento, a través de la cual la sección de marcaje (75) interacciona con el equipo de determinación de posición (58).
3. Dispositivo de bloqueo de acuerdo con la reivindicación 2,
caracterizado porque el émbolo de trinquete (50) presenta dos superficies de marcaje (761, 762) que tienen un recorrido paralelo entre sí, asignándose a la primera superficie de marcaje (761) una primera sección de marcaje (751) y a la segunda superficie de marcaje (762), una segunda sección de marcaje (752).
4. Dispositivo de bloqueo de acuerdo con la reivindicación 3,
caracterizado porque el equipo de determinación de posición (58) puede estar dispuesto al menos en parte entre las dos superficies de marcaje (761, 762).
5. Dispositivo de bloqueo de acuerdo con una de las reivindicaciones 3 o 4, caracterizado porque la primera sección de marcaje (751) está configurada como un primer imán (781) y la segunda sección de marcaje (752), como un segundo imán (782).
6. Dispositivo de bloqueo de acuerdo con la reivindicación 5,
caracterizado porque el equipo de determinación de posición (58) comprende un sensor Hall (82).
7. Dispositivo de bloqueo de acuerdo con la reivindicación 6,
caracterizado porque el sensor Hall (82) está realizado como sensor Hall 2D (84).
8. Dispositivo de bloqueo de acuerdo con la reivindicación 7,
caracterizado porque el primer imán (781) y el segundo imán (782) están dispuestos en el émbolo de trinquete (50) de tal manera que sus polos de la misma polaridad apuntan el uno hacia el otro.
9. Dispositivo de bloqueo de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 u 8, caracterizado porque el émbolo de trinquete (50) está configurado, al menos en parte, como una pieza de moldeo por inyección y el primer imán (781) y el segundo imán (782) se sobremoldean durante el moldeo por inyección del émbolo de trinquete (50).
10. Dispositivo de bloqueo de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el equipo de determinación de posición (58) comprende un equipo de medición de temperatura (44).
11. Dispositivo de bloqueo de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el equipo de movimiento (52) comprende un motor de corriente continua (56).
12. Freno de servicio electromecánico (12) para un vehículo de motor (10), que comprende
- una unidad de frenado (32) para frenar una rueda (40) del vehículo de motor (10),
- una unidad de accionamiento (14) para proporcionar un par de frenado con el que se pueda frenar la rueda (40), - una cadena cinemática (18) que interacciona con la unidad de accionamiento (14), con la que puede transmitirse el par de frenado a la unidad de frenado (32) para accionar la unidad de frenado (32),
- una rueda de trinquete (46) alojada de forma giratoria alrededor de un eje de giro (T), que está unida de manera resistente al giro a un árbol de accionamiento (20), que puede girar alrededor del mismo eje de giro (T), de la cadena cinemática (18) y
- un dispositivo de bloqueo (48) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes.
13. Freno de servicio electromecánico (12) de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque el freno de servicio electromecánico (12) comprende una unidad de control (42) para controlar la unidad de accionamiento (14), interaccionando el equipo de determinación de posición (58) con la unidad de control (42).
14. Freno de servicio electromecánico (12) de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado porque la unidad de control (42) y el equipo de determinación de posición (58) están preparados de tal manera que la determinación de la posición del émbolo de trinquete (50) se lleva a cabo sobre la base de un primer estado y un segundo estado.
15. Vehículo de motor (10) que comprende un freno de servicio electromecánico (12) de acuerdo con una de las reivindicaciones 13 a 14.
ES18210622T 2018-12-06 2018-12-06 Dispositivo de bloqueo para un freno de servicio electromecánico de un vehículo de motor, freno de servicio electromecánico con un dispositivo de bloqueo de este tipo, así como vehículo de motor con un freno de servicio electromecánico de este tipo Active ES2946271T3 (es)

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