CONFIGURACIÓN DE MONTAJE DE ACCIONADOR DE FRENO DE DISCO
ANTECEDENTES Y SUMARIO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con frenos de disco para vehículos, y en particular se enfoca en el montaje de un accionador para frenos de disco que funcionan con aire, para vehículos comerciales. Los frenos de disco operados reumáticamente han experimentado un desarrollo y aplicación en vehículos comerciales desde por lo menos la década de los 70 y comienzan a reemplazar a los frenos de tambor debido a sus ventajas en cuanto a enfriamiento, resistencia al desgaste y funcionalidad. La publicación de la patente alemana DE 40 32 886 Al y en particular la Figura (1) de este documento, presenta un ejemplo de dicho freno de disco neumático de aire. En este diseño, una cámara neumática de diafragma (cámara neumática) (12) se encuentra unida a la cara posterior de la cubierta de la mordaza del freno de disco (3) y aplica una fuerza de frenado a través de una biela de activación lineal (10) a una palanca de activación de freno (9) en la mordaza. La palanca de activación del freno produce, transfiere y multiplica a su vez la fuerza aplicada por la biela de activación a uno o más husillos (14), lo cual obliga a que las pastillas de frenado se muevan contra el disco o rotor de freno (1) . Los términos
"disco de freno", "rotor" y "rotor de freno" en este documento, se utilizan indistintamente. Como se muestra en la Figura (1) de la patente DE 40 32 886 Al, el accionador (12) se localiza, por lo regular, en el interior de la mordaza de freno debido a que el tamaño de los riñes de los neumáticos de los vehículos comerciales proporcionan el espacio adecuado únicamente para los frenos de tambor que siempre se han utilizado en dichos vehículos. Debido a que el espacio que existe entre la rueda y su eje está limitado, el accionador (12) debe ubicarse dentro del espacio adyacente a la rueda de adentro. Sin embargo, debido a que el accionador debe colocarse en un espacio cerca de otro equipamiento del vehículo (por ejemplo, la junta de la dirección del eje central, las bridas de cojinete frontal y trasera, la barra de acoplamiento y sus extremos, los componentes de la suspensión) , se debe configurar para que se una a la mordaza de modo que le permita ajustarse dentro del espacio libre en la particular aplicación del vehículo. En consecuencia, para poder proporcionar frenos de disco que se ajusten a distintos espacios existentes en diferentes vehículos, se proporcionaron múltiples combinaciones de mordazas de freno y accionadores neumáticos coincidentes con bridas de montaje que se complementan entre sí para poder alcanzar el posicionamiento final deseado del
accionador cuando se monta en el eje a través de una aplicación en particular. Cuando algunas aplicaciones requieren que el accionador neumático se coloque en la mordaza de freno de diferente manera, se produjeron múltiples diseños de mordazas de freno y accionadores y se mantuvieron los inventarios necesarios de múltiples mordazas de freno adecuadas para utilizarse con los accionadores correspondientes. La distribución y los requerimientos de inventario resultantes son costosos y la necesitad de contar con múltiples diseños de mordazas ha aumentado de manera importante los costos de fabricación. Un ejemplo de esto puede ser cuando se necesita el diseño de una mordaza o un accionador en diferentes inclinaciones de montaje del accionador, por ejemplo en desfases de 0°, 5° y 12°.
Proporcionar diferentes inclinaciones requiere una inversión de capital adicional para el colado y maquinado (como, una variedad de aditamentos de soporte de mordaza) y operaciones adicionales de maquinado (por ejemplo, para adaptar una mordaza para colocar el accionador en un ángulo de 12° respecto al eje del vehículo, primero se necesita fijar los aditamentos que se van a maquinar en diferentes superficies de la mordaza con una inclinación de cero grados y después volver a inclinar la mordaza en proceso en el mismo aditamento o en uno diferente para un maquinado
adicional y lograr las características requeridas para proporcionar el desfase deseado del accionador de 12°. Además, la existencia de múltiples diseños de mordaza dificulta dar servicio en el campo, por ejemplo, requerir a los técnicos que se aseguren de obtener los accionadores de aplicación específicos cuando se necesite algún reemplazo. Un ejemplo de la configuración de dicha técnica anterior se muestra en la Figura 1. Esta ilustración muestra la configuración de la técnica anterior con una mordaza de freno (1) acoplada a un accionador neumático (2) en la unión de la brida de montaje (3), en la cual el accionador de freno se encuentra en un ángulo de 12° respecto al eje del eje del vehículo. La mordaza (1) y el accionador (2) se ilustran en una vista parcial en sección transversal, donde se muestra la configuración de la punta de la varilla de empuje (4) del accionador contra la palanca de freno (5) del accionador, la cual hace que el mecanismo de aplicación de freno (6) presione las pastillas de frenado (7) contra el disco de freno montado en el eje del vehículo (el disco y el eje no están ilustrados) . Para poder maquinar, por ejemplo, un mecanismo de aplicación que reciba la superficie (8) que cubre los puertos de esta mordaza de la técnica anterior, primero, la mordaza debe localizarse en un aditamento a un ángulo (0o respecto a la herramienta de maquinado) que talla la superficie de
cubierta y después, la mordaza parcialmente maquinada debe reinclinarse para permitir el maquinado de la unión de la brida de montaje (3) en el ángulo deseado de 12°. Uno de los objetivos de la presente invención es superar los problemas anteriores proporcionando una mordaza de freno y un accionador configurados para permitir que el accionador se coloque en diferentes posiciones, adecuadas para utilizarse en una variedad de diferentes aplicaciones del eje. Uno de los objetivos principales es proporcionar un accionador que únicamente necesite aditamentos de producción de mordazas y la instalación de herramientas de maquinado para solamente una configuración de mordaza, de preferencia, con una superficie de montaje del accionador correspondiente a un desfase de cero grados, donde el accionador está configurado para su montaje en un solo diseño de mordaza para por lo menos dos posiciones con diferente ángulo de desfase. Este objetivo se logra proporcionando a la mordaza una inclinación estandarizada de la brida de montaje que reciba el accionador (por ejemplo, una brida que sea paralela al disco del freno (es decir, perpendicular al eje del eje del vehículo)) y proporcionando diferentes accionadores de freno con superficies de acoplamiento que tienen configuraciones apropiadas para acoplarse con la superficie de montaje
estándar de la mordaza y alcanzar la inclinación final deseada de la mordaza-accionador . Este enfoque disminuye los costos de manera importante al eliminar la necesidad de contar con múltiples aditamentos y operaciones de maquinado de la mordaza y eliminando la necesidad de mantener inventarios de múltiples diseños de mordazas. Además, se pueden obtener estas ventajas sin ningún incremento correspondiente en los costos de maquinado del accionador de freno, ya que el maquinado de la brida de montaje del freno puede completarse en una etapa, sin importar el ángulo en el que está maquinada la brida. Uno de los objetivos más importantes es proporcionar una configuración estandarizada mordaza-accionador, en la cual se mantiene una operación adecuada del freno manteniendo la relación cinética deseada entre la fuerza de entrada del accionador y la palanca accionadora de la mordaza y, por lo tanto, la ventaja mecánica de la palanca de mordaza (por ejemplo, una relación de 15.6:1) . Esto se logra al desplazar los pernos de montaje del accionador para obtener una mejor relación entre el desfase y el largo de la biela del pistón del accionador y, si es necesario, al proporcionar a la placa del pistón del accionador una forma ligeramente cónica para permitir un movimiento pleno del accionador a través de su recorrido completo. Otros objetivos, ventajas y características
novedosas de la presente invención se harán evidentes a lo largo de la siguiente descripción detallada de la invención cuado se considere en conjunto con los dibujos que la acompañan .
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una vista lateral en sección transversal de una mordaza y accionador de la técnica anterior que muestra las ' superficies del accionador que deben maquinarse en múltiples ángulos para poder localizar el accionador de freno en un ángulo relativo al eje del vehículo . La Figura 2 es una vista lateral de la mordaza y el accionador de acuerdo con una modalidad de la presente invención, en la cual el accionador se adapta para acoplarse a la mordaza estandarizada que tiene una brida de montaje del accionador perpendicular respecto al eje del vehículo . Las Figuras 3a y 3b muestran una vista en sección transversal y una vista de extremo de la brida de montaje de la mordaza del accionador de freno con pernos de montaje de desfase de acuerdo con otra modalidad de la presente invención .
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LOS DIBUJOS En la modalidad que se muestra en la Figura 2, los números de referencia corresponden a los de la Figura 1, la cual muestra elementos comparables. Por lo tanto, la Figura 2 muestra una mordaza de freno (1) localizada sobre el rotor del freno (9) que a su vez se localiza en el eje del vehículo (no se muestra). La mordaza de freno (1) se acopla al accionador neumático (2) en la unión de la brida de montaje (3) . A diferencia de la mordaza de la técnica anterior de la Figura 1, la mordaza de freno en la presente modalidad cuenta con la superficie de la brida de montaje del accionador maquinada en forma perpendicular respecto al eje del vehículo (es decir, perpendicular en dirección del movimiento de las pastillas de frenado hacia el rotor del freno cuando se aplica el freno) . Dicha mordaza se puede denominar "mordaza de cero grados", lo cual refleja la falta de desplazamiento angular de la superficie de la brida de montaje en el costado de la mordaza de la junta mordaza-accionador . Para poder orientar el accionador neumático (2) vertical en un ángulo de 12° para permitir un mayor espacio respecto al eje del vehículo, la superficie de la brida de montaje del accionador neumático, la cual se encuentra con la superficie de la brida de montaje del accionador de la mordaza en la unión de la brida (3), se maquina en un ángulo de 12°. La presente invención no se
limita a un ángulo agudo especifico mayor a 0°, por ejemplo, puede proporcionarse en el accionador un ángulo de 5° respecto a la superficie de montaje del accionador o un ángulo mayor a 12° . La configuración de esta modalidad permite que la mordaza (1) se maquine sin la necesidad de reposicionar la mordaza durante la producción únicamente con el propósito de formar la brida de montaje del accionador en forma angulada, y sin requerir pasos de maquinado adicionales en el accionador (2) mientras que la superficie de montaje del accionador requiere de un paso de maquinado, ya sea perpendicular a un eje longitudinal del accionador o ajustado a cierto ángulo. Esta configuración no sólo proporciona beneficios de fabricación (como la disminución de los costos de producción y herramientas de maquinado) , también disminuye los costos de manejo de distribución permitiendo el uso de una única mordaza de freno en una linea modelo de mordaza con una superficie de montaje de accionador a 0o (es decir, en perpendicular respecto al eje del vehículo) , que puede utilizarse en múltiples aplicaciones automotrices con accionadores que tengan diferentes ángulos para la brida de montaje. En vista de los gastos y el número de herramientas de maquinado requeridos para elaborar mordazas de freno complejas, particularmente para mordazas grandes y pesadas utilizadas
en aplicaciones automotrices comerciales, los ahorros de logística que se logran por la estandarización de la mordaza en una línea modelo de freno superan de manera importante cualquier costo adicional que pueda relacionarse con la distribución de versiones adicionales de accionadores neumáticos relativamente simples y menos costosos que tienen superficies de montaje maquinadas en diferentes ángulos. Las figuras 3a y 3b ilustran una modalidad adicional de la presente invención, en la cual se mantiene la relación cinética deseada entre la biela de activación del accionador y la palanca de activación de la mordaza para poder asegurar una operación adecuada de frenado. En la modalidad de la Figura 3, los pernos de montaje (10) se muestran colocados a una distancia (11) del centro del accionador (12) . Este desfase es suficiente para compensar el cambio de la ventaja mecánica que se tendría sin la invención, debido al desplazamiento angular del accionador respecto a la mordaza. La magnitud de la distancia de desfase (11) se determinó en base a la siguiente relación:
Distancia de desfase = sen (OÍ0+OÍI) 12 ) x L (1) en donde OÍO es el ángulo entre la mordaza y el accionador en una orientación inicial en la cual el accionador debe desplazarse (0° en esta modalidad), ai es el
ángulo entre la mordaza y el accionador en la orientación deseada (12° en esta modalidad) y L es el largo de la varilla de empuje del accionador (4) . El desfase del perno de montaje que resulta del cálculo de la ecuación (1) mantiene la relación geométrica de la varilla de empuje del accionador (4) respecto a la palanca del accionador (5), cuando se encuentra en la posición cero del recorrido y, por lo tanto, mantiene la relación mecánica original mordaza-a-accionador, que resulta ventajosa. La descripción anterior se estableció únicamente para ilustrar la invención y su objetivo es no ser limitativa. Por ejemplo, una mordaza colocada en una posición a cero grados puede acoplarse a un accionador a cero grados (es decir, un accionador con la superficie de una brida de montaje maquinada en perpendicular al eje longitudinal del accionador) , a través de un adaptador intermedio en forma de cuña que proporciona el desfase angular deseado del accionador, mientras se utiliza una mordaza colocada a cero grados. Ya que se podrán hacer otras modificaciones a las modalidades descritas dentro del espíritu y esencia de la invención, ésta deberá interpretarse de modo que abarque todo lo que corresponda al alcance de las reivindicaciones anexas y los equivalentes de las mismas.