ITRM980364A1

ITRM980364A1 - Dispositivo di aggiustamento comforme all'usura per freni a disco

Info

Publication number: ITRM980364A1
Application number: IT98RM000364A
Authority: IT
Inventors: Johann Baumgartner
Original assignee: Knorr Bremse Systeme Fur Ntzfa
Priority date: 1997-07-08
Filing date: 1998-06-08
Publication date: 1999-12-08
Also published as: FR2765929A1; GB2332027B; DE19729024C1; GB2332027A; GB9814830D0; ITRM980364A0; IT1299497B1; FR2765929B1

Description

DESCRIZIONE

a corredo di una domanda di brevetto per invenzione dal titolo: "Dispositivo di aggiustamento conforme all'usura per freni a disco"

L'invenzione riguarda un dispositivo di aggiustamento conforme all'usura per freni a disco secondo il preambolo della rivendicazione 1. Tale dispositivo di aggiustamento conforme all’usura è noto ad esempio dalla pubblicazione WG 91/19115.

Il freno a disco con un dispositivo di bloccaggio previsto da un lato secondo la pubblicazione WO 91/19115 presenta una leva a camma che è girevole attorno ad un asse parallelo al piano del disco del freno e coopera di preferenza attraverso una traversa con uno o due perni di regolazione, contro i quali si poggia la guarnizione del freno. Entrambi i perni di regolazione sono accoppiati a mezzo di una cinghia o di una catena. In una incavatura di uno dei perni di regolazione penetra un comando di rotazione, azionabile dalla leva a camma, che causa durante la corsa di applicazione un avvitamento del perno di regolazione - e quindi attraverso la cinghia dentata anche del secondo perno di regolazione - in direzione di avvicinamento al disco del freno. Il comando di rotazione presenta un giunto girevole in un solo senso nonché un giunto di limitazione di momento torcente o di sovraccarico, mediante il quale si evita un avvitamento indesiderato dei perni di regolazione durante la corsa di frenatura brusca e durante la corsa di allentamento.

Elementi essenziali del suddetto aggiustamento del freno sono il giunto unidirezionale e il giunto di sovrapposizione, che sono realizzati ad esempio come sistemi funzionanti a chiusura di attrito (ad esempio il giunto unidirezionale quale ruota libera a molla di avvolgimento e il giunto di sovraccarico quale giunto di slittamento ad attrito rispettivamente quale giunto a denti assiali). la funzione di questo sistema è influenzata dalle possibili notevoli variazioni dei coefficienti d’attrito. Nella pubblicazione WO 91/19115 ad esempio nella figura 5 è illustrato che il giunto di sovraccarico è realizzato nella tecnologia di cuscinetti a rotolamento quale giunto a sfere, il cui momento d’innesto è dovuto esclusivamente alla geometria delle tasche a forma di rampe che accolgono le sfere e dal valore della forza di preserraggio. Questo sistema presenta i vantaggi di essere quasi privi di influenze di attrito e di rendere possibili momenti d'innesto molto elevati con un piccolo ingombro. Il giunto unidirezionale di questo esempio di realizzazione viene realizzato quale ruota libera a manicotto e a rulli di serraggio, che dispone di una precisione di reazione molto elevata e che rende possibile elevati momenti di trasmissione con un piccolo ingombro.

Il dispositivo di aggiustamento illustrato nella pubblicazione WO 91/19115 si presta tra l'altro anche per un freno a disco, come esso è illustrato nelle figure 5 e 6. Il freno illustrato in queste figure è noto ad esempio dalla pubblicazione EP 0 566 008, alla quale si rimanda per il suo intero contenuto. Quale stato della tecnica si deve inoltre menzionare la pubblicazione EP 0492 143.

Un problema del dispositivo di aggiustamento della pubblicazione WO 91/19115, che per sé si è affermato, è dovuto all'uso di un elevato numero di componenti ad alta precisione, (ad esempio le boccole della parte condotta) ed agli elevati costi di produzione a ciò dovuti. Si sente pertanto la necessità di una semplificazione della struttura precedentemente descritta per ottenere una sensibile riduzione dei costi. Il compito dell'invenzione è quello di risolvere questo problema.

L’invenzione risolve questo compito mediante l'oggetto della rivendicazione 1. Viene realizzato un dispositivo di aggiustamento conforme all'usura per un freno a disco di veicoli; in particolare per un freno a disco azionato per via pneumatica per veicoli commerciali, in cui una leva girevole azionata durante la frenatura, agisce su almeno un elemento spostabile, che aziona almeno un, preferibilmente due perni di regolazione, che spinge o spingono una guarnizione in direzione di un disco del freno, il dispositivo di aggiustamento essendo conformato in maniera di aggiustare il perno o i perni mediante l'ulteriore rotazione e a tal fine sono previsti un giunto di rotazione unidirezionale, che blocca il dispositivo di aggiustamento e un giunto di sovraccarico, che sono riuniti in un sistema di giunto di rotazione unidirezionale e di sovraccarico. La riunione di queste due funzioni in un solo sistema strutturale da un lato riduce i costi mediante la riduzione del numero necessario di componenti ad alta precisione e, dall'altro lato, semplifica il montaggio del dispositivo di aggiustamento.

Ciò può essere realizzato di preferenza per il fatto che il sistema di giunto di rotazione unidirezionale e di sovraccarico è conformato quale giunto a cuscinetto di rotolamento precaricato con due cuscinetti a corpi di rotolamento, che sono disposti da entrambi i lati di una forcella di comando. Di preferenza viene inoltre realizzato un dispositivo per la limitazione del momento torcente, in maniera tale che in uno dei due cuscinetti a corpi di rotolamento al superamento di una coppia limite si verifichi un sovrapassaggio degli elementi di supporto del cuscinetto di rotolamento. Il dispositivo per la limitazione della coppia viene realizzato in modo non complicato di preferenza quale disco a rampe, che forma uno dei dischi di scorrimento di un cuscinetto assiale. In fondo resta solo la necessità di produrre, oltre i componenti standard, uno speciale disco a rampa.

Forme di realizzazione vantaggiose dell'invenzione sono indicate nelle rimanenti sottorivendicazioni. L'invenzione verrà qui di seguito descritta più da vicino con riferimento ad un esempio di realizzazione illustrato nel disegno, in cui:

la figura 1 mostra una vista schematica di un primo esempio di realizzazione dell'invenzione;

la figura 2 rappresenta una vista schematica di un altro esempio di realizzazione dell'invenzione;

la figura 3 rappresenta una vista schematica di un settore di una ruota libera a manicotto per rendere più chiara la funzione dell'invenzione;

la figura 4 rappresenta una vista schematica di un settore di un dispositivo di aggiustamento secondo l'invenzione;

le figure 5 e 6 mostrano diverse viste di un freno a disco secondo lo stato della tecnica, in cui è vantaggioso l'uso del dispositivo di aggiustamento secondo l'invenzione.

Dapprima saranno indicate brevemente la struttura e la funzione del freno a disco pneumatico secondo le figure 5 e 6. Il freno a disco 1 presenta una staffa 2, che comprende un disco 3 ventilato internamente del freno. Da un lato del disco 3 del freno è previsto un dispositivo di serraggio 4, che presenta una leva girevole di azionamento 5 supportata a scorrimento, che viene azionata da uno stelo di pistone di un cilindro ad aria compressa D e aziona o fa ruotare (vedere a tale riguardo la posizione a tratteggio della leva 5) a sua volta un eccentrico 6, che attraverso una traversa ad elemento di spinta 7 coopera a sua volta con due perni di regolazione 8, 9, contro i quali si poggia una delle guarnizioni 10 del freno. Entrambi i perni di regolazione 8, 9 sono accoppiati a mezzo di una catena 11. Una molla 12 è tesa tra la traversa 78 e la staffa 2 del freno e provvede così per una pretensione della traversa 7 in direzione della leva girevole 5.

La traversa 7 presenta su entrambi i lati esterni rispettivamente un foro munito di una filettatura interna, in cui sono avvitati i perni di regolazione 8 e 9 aventi filettature esterne. Nell’incavatura del perno di regolazione 9, superiore nella figura 6, penetra un comando di rotazione 13 (che è conformato qui secondo lo stato della tecnica il che non comporta però alcuna differenza per quanto riguarda il principio dell'azionamento del comando di rotazione), che viene azionato dalla leva girevole 5 rispettivamente da un perno 5' formato su dì essa e comporta durante la corsa di applicazione un avvitamento del perno di regolazione 9 - e quindi attraverso la catena 11 anche dell'altro perno di regolazione 8 - in direzione di avvicinamento al disco 3 del freno.

Quando il cilindro D viene sollecitato con l'aria compressa, la leva girevole 5 viene fatta oscillare il che causa la rotazione dell'eccentrico 6 e sposta la traversa 7 verso il disco 3 del freno, per cui i perni 8, 9 si spostano in direzione di una delle guarnizioni 10. Gli elementi di spinta 14, 15 sulle estremità dei perni di regolazione 8, 9 spostano in tale maniera una delle guarnizioni 10 del freno verso il disco 3 di quest'ultimo. In tale maniera anche la staffa 2 del freno, supportata in modo assialmente spostabile su un supporto (non illustrato) del freno, che trascina l'altra guarnizione 10, per cui il freno viene serrato.

Qui di seguito con riferimento alla figura 1 sarà ora descritta la struttura del comando di rotazione rispettivamente del dispositivo di aggiustamento di usura 13 secondo l'invenzione.

Il dispositivo di aggiustamento 13, illustrato nella figura 1, consiste di un perno centrale 16, sul quale sono collocate una flangia 17 e una boccola angolare 18, che formano insieme un cuscinetto di scorrimento 19. Il perno centrale 16 è inserito in un tubo distanziatore 20 e forma con il detto tubo distanziatore 20, che si poggia su una stella di trascinamento 21 ed è realizzato in un solo pezzo con essa, un elemento elastico agente assialmente. Il perno centrale 16 viene realizzato di preferenza come vite ad espansione, che è avvitata con la stella di trascinamento 21 in maniera tale che sugli elementi tra la testa di vite e la stella di trascinamento possano essere esercitate forze di precarico. Per ottenere maggiori escursioni elastiche, il tubo distanziatore 20 può essere combinato con altri elementi elastici, ad esempio con molle a disco (in modo non illustrato). Un sistema combinato di giunto a rotazione unidirezionale e di sovraccarico può essere disposto tra il cuscinetto 19 e il tubo 9 con i suoi due cuscinetti assiali 22 e 26, dei quali il cuscinetto 22 agisce quale sistema di ruota libera a corpi di rotolamento 22, viene soggetto in tale maniera ad un precarico assiale.

Il sistema di ruota libera a corpi di rotolamento 22 presenta un disco a rampa 23 (inferiore nella figura 1) per la realizzazione di una ruota libera a rulli assiali nonché una corona di corpi di rotolamento 24, collocata sul disco a rampa 23, con gabbia e elementi elastici e con una forcella di comando 25 poggiata su di essi. La forcella di comando 25 rispettivamente le sue superfici esterne forma o formano contemporaneamente disco di scorrimento "superiore" del cuscinetto assiale del sistema di ruota libera a corpi di rotolamento assiale 22, nonché anche disco di scorrimento assiale "inferiore" per un altro cuscinetto di rotolamento assiale 26. L'altro cuscinetto di rotolamento 26 serve per la trasmissione della forza di precarico. Esso comprende, oltre alla forcella di comando, una corona di corpi di rotolamento giacente sulla forcella di comando (numero di riferimento 27) e un altro disco di scorrimento 28 (superiore nella figura 1).

Mediante un manicotto distanziatore 29, infilato sul perno 16, tra il disco a rampa 23 e il disco di scorrimento 28 viene assicurato il necessario gioco assiale della ruota libera a corpi di rotolamento 22. Ciò significa che la lunghezza del manicotto distanziatore 29 viene di preferenza dimensionata in maniera tale che in caso di stato di riposo della forcella di comando 25, la distanza tra il punto più basso della rampa (punto "X") nel disco a rampa 23 (vedere a tale riguardo la figura 4) e la superficie di scorrimento del disco 28 (vedere il punto "L") è del valore di un prestabilito gioco di rilassamento maggiore che l'intero spessore dei corpi di rotolamento del cuscinetto assiale a ruota libera 22 e del cuscinetto assiale 26, più la distanza delle due superfici di scorrimento di cuscinetti sulla forcella di comando 25 (= spessore della forcella di comando) più la massima profondità della rampa del disco a rampa 23 rispetto alla superficie di appoggio del manicotto distanziatore 29 sul disco a rampa 23. Il funzionamento del dispositivo di aggiustamento 13, illustrato nella figura 1, è il seguente: il dispositivo di aggiustamento 13 è serrato mediante un elemento di supporto 30 (boccola composita gommametallo) saldamente nella staffa 2 del freno. Dalla leva girevole del freno perni di comando a forma di dente del dispositivo di aggiustamento si impegnano in incavature della forcella di comando 25. In caso di un azionamento della leva del freno, la forcella di comando 25 viene azionata mediante i perni di comando nel senso di un movimento rotativo di applicazione della stella di trascinamento 21. I corpi di rotolamento 24 della ruota libera vengono spostati contro le superfici a rampa sul disco a rampa 23, per cui il loro movimento di rotolamento viene arrestato dalle forze di serraggio che vengono generate.

In questo stato il disco a rampa 23 viene fatto ruotare dalle forze di serraggio generate e questo movimento rotatorio viene trasmesso attraverso la stella di trascinamento 21 ai perni filettati del sistema di aggiustamento conforme all'usura del freno. Con un corretto gioco di aerazione, il movimento rotatorio dei perni filettati 8, 9 viene bloccato dalle forze di reazione. Poiché a causa dell'azionamento del freno la forcella di comando viene ulteriormente spostata, ha luogo ora una rotazione della forcella di comando rispetto al disco a rampa stazionario: Durante questo movimento rotatorio i corpi di rotolamento 24 rotolano sulle superfici a rampa del disco 23 e lo spostano contro la forza di precarico del sistema elastico (consistente del perno centrale 16, del tubo elastico 20 ed eventualmente di un supplementare elemento elastico in direzione assiale).

Il valore del momento torcente, che è necessario per superare l'accoppiamento rigido tra la forcella di comando 25 e il disco a rampa 23, è determinato dall'inclinazione della rampa e dal valore della forza di precarico assiale. Poiché il valore della forza di precarico è variabile in modo semplice mediante più o meno forte introduzione per rotazione del perno (ad espansione) centrale 16 nella stella di trascinamento 21, il momento di limitazione del sistema a ruota libera, dal quale viene rimosso l'accoppiamento rigido, può essere regolato in modo esatto entro ampi limiti.

L'andamento del momento di limitazione può essere influenzato, in funzione dell'angolo di rotazione, in modo particolarmente semplice mediante la variazione dell'andamento della pendenza della rampa. Di preferenza la forma della rampa viene scelta in modo digressivo, per cui si ottiene un momento torcente decrescente all'aumentare dell'angolo di rotazione. La figura 2 mostra una variante dell'invenzione, in cui il necessario gioco di rilassamento della ruota libera può essere realizzato mediante un'altra corona di corpi di rotolamento 31, disposta tra il disco a rampa 23 e la forcella di comando 25, per cui il manicotto distanziatore 29 della figura 1 può essere omesso. Per il resto il funzionamento corrisponde a quello delle figure 1 e 4.

Per rendere più chiaro il funzionamento dell'invenzione si rimanda per completezza alla figura 3. La figura 3 mostra una ruota libera a rulli di serraggio che è dimensionata, contrariamente allo stato della tecnica, in maniera tale che al raggiungimento di un prestabilito momento limite la deformazione elastica dei componenti assorbenti forze per la sagomatura delle rampe è determinata in maniera tale che al raggiungimento di un prestabilito momento limite sia possibile un percorso in eccesso senza un ulteriore aumento gravoso del momento trasmesso. In caso di una necessità di percorso in eccesso particolarmente elevato (massimo effetto frenante), contrariamente allo stato della tecnica è possibile anche un rotolamento di sorpasso di una rampa a ruota libera alla successiva cavità della rampa senza alcun danneggiamento della ruota libera. Una limitazione dell'aumento di forza nel percorso in eccesso viene ottenuto mediante un andamento digressivo del contorno della rampa. Principalmente, mediante questo accorgimento si può ottenere anche una abbassamento del momento torcente dopo il superamento del momento torcente limite. L'invenzione termina con questa idea e la trasmette alla soluzione delle figure 1 e 4.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di aggiustamento in conformità all'usura di un freno a disco per veicoli, in particolare dispositivo di aggiustamento per un freno a disco azionato per via pneumatica per veicoli commerciali, in cui: a) una leva girevole (5), azionata durante la frenatura, agisce su almeno un elemento spostabile (7), che aziona almeno un, di preferenza due perni di regolazione (8, 9), che spinge o spingono una guarnizione del freno in direzione di un disco del freno; b) il dispositivo di aggiustamento (13) è realizzato in maniera da aggiustare il perno o i perni di regolazione (8, 9) mediante l'ulteriore rotazione; c) a tal fine nel dispositivo di aggiustamento sono previsti un giunto di rotazione unidirezionale e un giunto di sovraccarico, caratterizzato dal fatto che d) il giunto di rotazione unidirezionale e il giunto di sovraccarico sono riuniti in un sistema combinato di giunto di rotazione unidirezionale e di sovraccarico .
2. Dispositivo di aggiustamento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il sistema di giunto di rotazione unidirezionale e di sovraccarico è conformato quale giunto con due cuscinetti a corpi di rotolamento (22, 26) che sono disposti da entrambi i lati di una forcella di comando (25).
3. Dispositivo di aggiustamento secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che è previsto un dispositivo (23) per la limitazione del momento torcente, che è conformato in maniera tale che in uno dei cuscinetti a corpi di rotolamento (22) al superamento di un momento torcente limite si verifica un sovrappassaggio degli elementi del cuscinetto a rotolamento.
4. Dispositivo, di aggiustamento secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il dispositivo per la limitazione del momento torcente comprende un disco a rampa (23), che forma uno dei dischi di scorrimento di uno dei cuscinetti assiali (22).
5. Dispositivo di aggiustamento secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il disco a rampa (23) presenta in una delle sue superfici esterne incavature estendentisi assialmente con rampe disposte da entrambi i lati.
6. Dispositivo di aggiustamento secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la pendenza delle rampe a ruota libera è differente da entrambi i lati delle incavature.
7. Dispositivo di aggiustamento secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che le rampe da un lato delle incavature sono conformate come rampe di serraggio in maniera tale che al superamento di un momento torcente limite può aver luogo un salto degli elementi del cuscinetto a rotolamento all'incavatura successiva.
8. Dispositivo di aggiustamento secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la pendenza delle rampe a ruota libera dal punto più basso delle incavatura dapprima si estende in modo costante in direzione di serraggio e successivamente decresce in modo digressivo.
9. Dispositivo di aggiustamento secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che uno dei perni di regolazione (8) presenta un bullone .centrale (16), che collega attraverso un elemento (30) del cuscinetto - di preferenza una ultra-boccola - il dispositivo di aggiustamento con la staffa (2) del freno.
10. Dispositivo di aggiustamento secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che sopra il bullone centrale (16) si estende un tubo distanziatore (20), che si poggia su una stella di trascinamento (21) e/o è realizzato in un solo pezzo con la stella di trascinamento (21), per cui il bullone centrale (16) forma con il tubo distanziatore (20) un elemento elastico agente sui cuscinetti (22, 26).
11. Dispositivo di aggiustamento secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il bullone centrale (16) è spostabile assialmente rispetto alla stella di trascinamento (21).
12. Dispositivo di aggiustamento secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il bullone centrale (16) è conformato quale vite ad espansione, che è additata direttamente o indirettamente nella stella di trascinamento (21) per ottenere forze di precarico assiali.
13. Dispositivo di aggiustamento secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il tubo distanziatore (21) è combinato con altri elementi elastici, come molle a disco.
14. Dispositivo di aggiustamento, in particolare secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dalla seguente combinazione di elementi: - disco a rampa (23) , - prima corona di corpi di rotolamento (22) con gabbia e elementi elastici, - forcella di comando (25), di cui un lato esterno è realizzato quale superficie a disco di scorrimento di cuscinetto assiale della ruota libera di corpi di rotolamento assiali e il cui .altro lato esterno è conformato quale superficie del disco di scorrimento di cuscinetto assiale di una seconda corona di corpi di rotolamento (26) che trasmette la forza di precarico assiale, nonché secondo disco di scorrimento (27) della seconda corona di corpi di rotolamento.
15. Dispositivo di aggiustamento secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che un manicotto distanziatore (29) si estende tra il disco di scorrimento (28) e il disco a rampa (23) sopra il bullone centrale (16), la cui lunghezza è dimensionata in maniera tale che quando la forcella di comando non è azionata, la distanza tra il punto più basso della rampa del disco (23) la superficie di scorrimento del disco (28) è maggiore del valore di un prestabilito gioco di rilassamento rispetto all’intero spessore dei corpi di rotolamento dei cuscinetti assiali (22 e 26) più lo spessore della forcella di comando (25) più la massima profondità della rampa nel disco (23) rispetto alla superficie di appoggio del manicotto distanziatore (29) sul disco a rampa (23).