MX2008008963A - Aparato y procedimiento de freno. - Google Patents

Abstract

Un conjunto de freno de disco (14) refrigerado con líquido está conectado a un árbol de fuerza (34, 36) por ejemplo mediante dos ruedas dentadas (38, 50) y una cadena (46). El disco de freno, con sus superficies de freno (330, 334), constituye el rotor de una bomba de fluido (300). El fluido se suministra a esta bomba a través de un estator hueco (98) y la presión generada se conduce a los pistones (66) que presionan las zapatas de freno (74) sobre el disco. El control de la bomba se consigue mediante la variación de la separación entre el rotor y el estator para el cual se usa una bomba piloto (500) en conjunción con una válvula electromagnética.

Description

APARATO Y PROCEDIMIENTO DE FRENO ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La invención descrita se refiere a un aparato y a un procedimiento para retrasar un elemento conducido. La invención tiene aplicación en transporte, dinamómetros, sistemas transportadores y minería, por citar unas pocas. En el transporte, por ejemplo, cuando un camión desciende por una cuesta larga, los frenos del fabricante del equipo original refrigerado por aire del vehículo se pueden sobrecalentar, esta condición de sobrecalentamiento se agrava cuando el camión lleva una carga pesada. El calor generado por la fricción de las zapatas de freno contra el disco, para frenos de disco, o las zapatas de freno contra los tambores, para frenos de tambor, puede reducir la eficiencia de frenada. En consecuencia, existe una necesidad en la técnica de un sistema de freno de fricción mejorado.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN El aparato descrito se refiere a un aparato de freno refrigerado con líquido que comprende: un alojamiento, una bomba de refrigeración de freno montada en dicho alojamiento, un accionador de fuerza de freno montado en dicho alojamiento, accionándose dicho accionador mediante un primer elemento conducido; y un aplicador de fuerza de freno en comunicación operativa con dicho accionador de fuerza de freno y un rotor de freno, estando el rotor fijado de manera rotativa con dicho primer o un segundo elemento conducido. El procedimiento descrito se refiere a un procedimiento para retrasar un elemento conducido que comprende: activar un accionador de fuerza de freno con un primer elemento conducido, accionar un aplicador de fuerza de freno, y retrasar la rotación de un rotor fijado de manera rotativa a dicho primer o a un segundo elemento conducido.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Las siguientes descripciones no se han de considerar limitativas de ninguna manera. Con referencia a los dibujos adjuntos, los elementos similares se numeran de una manera similar : La figura 1 muestra una vista en sección transversal de un aparato de freno de una realización de la invención; La figura 2 muestra una vista en perspectiva en despiece del conjunto de cadena y rueda dentada mostrada en la figura 1 ; La figura 3 muestra una vista en perspectiva en despiece de un rotor de freno de una realización de la invención; La figura 4 muestra una vista en sección transversal de un rotor de freno y un conjunto de estator con el conjunto de estator en la posición de trayectoria de flujo de fluido abierta según una realización de la invención; La figura 5 muestra una vista en sección transversal del rotor de freno y el conjunto de estator de la figura 4 con el conjunto de estator en la posición de trayectoria de flujo de fluido cerrada; La figura 6 muestra la vista en sección transversal parcial de la figura 1 en una escala mayor; La figura 7 muestra un esquema hidráulico de una realización de la invención; La figura 8 muestra una vista en sección transversal parcial de una bomba de engranajes y un alojamiento de una realización de la invención; La figura 9 muestra una vista en sección transversal de la bomba de engranajes y el alojamiento mostrados en la figura 8 ; La figura 10 muestra una vista en sección transversal de una válvula de aguja de una realización de la invención; y La figura 11 muestra un diagrama de bloques de un sistema de control de una realización de la invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Una descripción detallada de varias realizaciones del aparato y del procedimiento descritos se presentan aquí a modo de ejemplo no limitativo con referencia a las figuras. Con referencia a las figuras 1 y 2, un conjunto de freno 14 que comprende: un alojamiento de freno 18, una carcasa de cadena trasera 22, una carcasa de cadena frontal 26, un alojamiento de salida 106 y un alojamiento posterior 30 están fijados de manera sellada entre sí para formar generalmente una estructura para soportar los componentes que comprenden un aparato de freno de fricción 10. Unos espárragos 32 sujetan el alojamiento de freno 18, la carcasa de cadena trasera 22 y la carcasa de cadena frontal 26 juntos, mientras que una abrazadera de banda 33 fija el alojamiento posterior 30 a la carcasa de cadena frontal 26. Un primer elemento conducido, representado en una realización como un acoplamiento de junta universal (o yugo o yugo deslizante) 34, está fijado de manera rotativa en una rueda dentada de conducción 38 que rota en el interior del conjunto de freno 14 sobre cojinetes 42. Alternativamente, un segundo elemento conducido, representado en una realización como un árbol posterior 36, se puede fijar de manera rotativa al acoplamiento de junta universal 34, que está fijada de manera rotativa a la rueda dentada de conducción 34, o se puede fijar de manera rotativa a la rueda dentada de conducción 38 directamente, mientras se permite un movimiento axial. Una cadena 46 acoplada con la rueda dentada de conducción 38 acciona una rueda dentada de rotor 50 sobre cojinetes 54. La rueda dentada del rotor 50 está fijado de manera rotativa a un rotor de freno 300 a través de un árbol de freno 62. A través de los enlaces descritos anteriormente, el rotor de freno 300 está fijado de manera rotativa al primer o al segundo elemento conducido. Se debe apreciarse por parte de un experto en la materia que la cadena 46, tal como se describe aquí, es solamente una realización de ejemplo para fijar de manera rotativa el rotor de freno 300 con el elemento conducido, y otras realizaciones, tales como una correa o un conjunto de engranajes, por ejemplo, también se pueden utilizar. El aparato de freno de fricción 10 dificulta la rotación del acoplamiento de junta universal 34 dificultando la rotación del rotor de freno 300 que está fijado de manera rotativa al acoplamiento de junta universal 34 tal como se ha descrito anteriormente. Un aplicador de fuerza de frenado representado en una realización aquí como pistones 66, placas de zapatas de freno 70 y zapatas de freno 74, aplica una fuerza de freno al rotor de freno 300. El rotor de freno 300 tiene superficies de freno axiales externas opuestas 330 y 334 que están acopladas mediante las zapatas de freno 74 que están fijadas a las placas de zapatas de freno 70. Las zapatas de freno 74 son presionadas bajo las superficies de freno 330, 334 mediante unos pistones 66. La fuerza de presión de los pistones 66 resulta de la presión hidráulica generada en un accionador de fuerza de freno 110. El accionador utiliza fuerza hidráulica como una función de la presión para mover los pistones 66 para aplicar la fuerza de freno (retraso) . El accionador de fuerza de freno está representado en la realización aquí como una bomba de engranajes 500 que se describirá en mayor detalle con referencia a las figuras 7 a 9. Debe apreciarse por parte de los expertos en la materia que se pueden usar realizaciones alternativas, tal como un gerotor o bomba de pistones, por ejemplo, como el accionador de fuerza de freno mientras permanezca dentro del alcance de la invención . Las placas de zapata de freno 70 está acopladas de manera deslizante con el conjunto de freno 14 para limitar substancialmente el desplazamiento de las placas de zapatas de freno 70 en una dirección paralela al eje del rotor de freno 300. Se apreciará, por parte de los expertos en la materia, que los pistones que presionan las zapatas de freno contra un rotor de tipo tambor también se podrían usar en otras realizaciones de la invención. La porción del sistema descrito anteriormente es similar a los tipos de sistemas de freno de fricción, cuyos inconvenientes se identifican en la sección de antecedentes de esta solicitud. El sistema aquí descrito, sin embargo, también incluye una bomba de refrigeración de la superficie de freno comunicada de manera operativa con el sistema. En una realización representada de la invención, la bomba de refrigeración se aloja en el interior del rotor de freno 300. La bomba incluye palas de bombeo internas que se describen en mayor detalle con referencia a las figuras 3 a 5. El propósito de la bomba de refrigeración es circular un fluido en comunicación de conducción con la superficie de fricción del rotor de freno para retirar el calor del rotor de freno 300 y de los componentes circundantes generado por la fricción de las zapatas de freno 74 contra las superficies de freno 330, 334. La bomba de refrigeración bombea líquido de refrigeración, a y desde el aparato de freno 10, a través de un anillo de entrada 98, y un anillo de salida 102 formado en el alojamiento 106. El fluido de refrigeración se puede dirigir a través de un radiador de vehículo (no representado) u otro dispositivo de intercambio de calor (no representado) situado cerca, en o alejado del aparato de freno 10 de la invención . Con referencia ahora a la figura 3, una vista en despiece del rotor de freno 300 muestra detalles de la bomba de refrigeración interna. El bombeo del fluido de refrigeración es facilitado por la rotación de varios componentes en el rotor de freno 300; la rueda dentada del rotor 50 conducido por la cadena 46 proporciona la fuerza de conducción para esta rotación. El árbol de freno 62 está fijado de manera rotativa en la rueda dentada del rotor 50 mediante una chaveta 304 situada en un extremo del árbol de freno 62. Un reborde 316 en el lado del rotor del árbol de freno 62 está fijado de manera rotativa a una placa de conducción 308 mediante dos postes axialmente salientes 312 que se acoplan con unas cavidades cilindricas de fondo (no representadas) en la placa de conducción 308. Un perno de cabeza de botón 320 y una junta tórica 324 fijan axialmente la placa de conducción 308 al árbol de freno 62. A través de la disposición anterior la placa de conducción 308 se fija de manera rotativa a la rueda dentada del rotor 50. Otros componentes en el rotor de freno 300 están también fijados de manera rotativa a la placa de conducción 308. La placa de conducción 308 tiene una superficie periférica externa 328 que se extiende axialmente más allá de la superficie de freno de la placa de conducción 330 y tiene roscas diametrales externas 326 sobre la misma. Una placa de sellado 336 tiene una superficie periférica externa 338 que se extiende axialmente más allá de la superficie de freno de la placa de sellado 334 y tiene roscas diametrales internas 322, sobre la misma, que se enroscan en las roscas diametrales externas 326 de la placa de conducción 308. Una junta tórica 340 sella diametralmente la placa de conducción 308 con la placa de sellado 336. Con referencia ahora a las figuras 3 a 5, interpuesta entre la placa de conducción 308 y la placa de sellado 336 hay un disco de rotor 344, y un conjunto de estator 356 que comprende un reborde de estator 348 y una placa de pala de estator 372. El disco del rotor 344 divide la cavidad del rotor 354 en una primera cavidad 358 y una segunda cavidad 362. El disco del rotor 344 está bloqueado en rotación, y por lo tanto, rota con las placas 308 y 336, mientras que el conjunto de estator 356 no está bloqueado con las placas 308, 336 y, por lo tanto, no rota con las placas 308 y 336. Un cojinete del disco del rotor 352 coloca el conjunto de estator 356 concéntrico con el disco del rotor 344 al rotar el disco del rotor 344 respecto al conjunto de estator 356. Una junta tórica 365 sella una junta de cara cerámica 361 a la placa de sellado 336 en un orificio central a través del mismo. La junta de cara cerámica 361 sella dinámicamente con una junta de cara de carbono 363 que está fijado de manera rotativa en el alojamiento de salida 106 y está sellado al alojamiento de salida 106 mediante una junta tórica 359. Un muelle de ondas 366 presiona la junta de cara de carbón 363 contra la junta de cara de carbón 361 para mantener el contacto de cara a cara requerido para la junta. La homogeneidad de la junta de cara cerámico 361 contra la superficie de baja fricción muy durable de la junta de cara de carbono 363 establece un diseño de la junta de larga vida y de baja torsión. Otros materiales que tienen propiedades apropiadas para sustituir la cerámica para la junta 316 incluyen, pero no están limitados a los mismos, carburo de tungsteno, carburo de silicio o acero tratado térmicamente, por ejemplo. La acción de bombeo del fluido de refrigeración se genera mediante la rotación del disco del rotor 344, y más específicamente una serie de primeras palas 360 y una serie de segundas palas 364 formadas en lados opuestos del disco del rotor 344. El fluido de refrigeración es propulsado radialmente hacia el exterior en la primera cavidad 358 mediante las primeras palas 360, axialmente alrededor del diámetro externo del disco del rotor 344, radialmente hacia el interior en la segunda cavidad 362 mediante las segundas palas 364 y radialmente hacia el interior en unos canales 370 del conjunto de estator 356. Los canales 370 del conjunto de estator 356 están formados mediante el espacio axial entre la placa de pala del estator 372 y el reborde del estator 348, y mediante palas de estator 368 formadas en la placa de pala de estator 372. El fluido de refrigeración fluye axialmente desde los canales 370 en una trayectoria de flujo anular 376 formada mediante la separación radial entre el reborde del estator 348 y la placa de pala del estator 372. Este fluido está contenido mediante la junta deslizante de la junta de cara cerámico 361 en la junta de cara de carbono 363, descrito anteriormente, y es cruzado al anillo de salida 102 del alojamiento de salida 106. Así, la acción de bombeo bombea el fluido a lo largo de las superficies 331 y 333 que son las superficies justo opuestas a la superficie de freno de la placa de conducción 330 y la superficie de freno de la placa da junta 334 respectivamente, retirando así el calor de las placas 308, 336 en el proceso. Una realización de la invención cruza el fluido de refrigeración de entrada a lo largo del eje del rotor en el interior del reborde del estator 348 y cruza el fluido de refrigeración de salida coaxial con el fluido de entrada a lo largo de la porción externa del reborde del estator 348. Esta construcción permite formar una junta dinámica óptima mediante el cojinete del disco del rotor 352, que sella el disco del rotor rotativo 344 en el reborde del estator estacionario 348. La integridad de sellado de esta junta no es crítica, ya que cualquier fuga es todavía contenida completamente interna en las trayectorias de flujo de fluido, así la designación como "junta dinámica interna" . Por el contrario, el otra junta dinámico, el creado mediante la junta de cara cerámico 361 en la junta de cara de carbono 363, descrito anteriormente, no se contiene dentro de las trayectorias de flujo del fluido y, por lo tanto, se describe como una "junta dinámica externa" y cualquier fuga en el mismo permitirá que el refrigerante se escape del sistema de refrigeración cerrado del vehículo, una condición que se ha de evitar. La construcción de esta realización, que tiene específicamente el flujo de entrada a lo largo del eje del rotor, permite usar una única junta dinámico externo. Mientras que construcciones alternativas, que no cruzan el flujo de entrada o de salida a lo largo del eje de rotación, requieren por lo menos dos juntas dinámicas externas; una entre cada anillo de flujo estacionario y el conjunto del rotor rotativo, lleno de refrigerante. El flujo de refrigeración entra en el aparato de freno 10 (figura 1) a través del anillo de entrada 98. Por motivos de montaje, el anillo de entrada 98 está fijado de manera roscada en el reborde del estator 348 y se sella al mismo con una junta tórica 384. Un orificio 388 formado en el reborde del estator 348 acepta un pasador 392 a través de un orificio 394 en el alojamiento de salida 106 que evita que el reborde del estator 348 rote mientras se enrosca el anillo de entrada 98 sobre el reborde del estator 348 a través de una forma hexagonal 398 en su perímetro. Después del montaje, el pasador 392 se retira y el orificio 394 en el alojamiento de salida 106 se enchufa con una clavija 402. Como con cualquier mecanismo de bombeo, el trabajo realizado durante la operación de bombeo consume energía. Una realización de ejemplo de la invención permite la reducción en el consumo de energía del aparato de freno 10 (figura 1), deteniendo o reduciendo el bombeo de fluido de refrigeración durante periodos de tiempo cuando la refrigeración no es necesaria, tal como cuando el aparato de freno 10 no está implicado en una acción de freno. Para activar o desactivar la acción de bombeo, el conjunto del estator 356 se puede volver a colocar respecto al conjunto de freno 14 y la placa de conducción 308 en una dirección axial. Una trayectoria de flujo de fluido de refrigeración 440 se forma mediante la separación axial entre el reborde del estator 348 y el disco de conducción 308. Cuando el conjunto del estator 356 se mueve hacia el disco de conducción 308, en una primera posición, la trayectoria de flujo 440 se bloquea, deteniendo así la acción de bombeo. Cuando el conjunto del estator 356 se separa del disco de conducción 308, en una segunda posición, la trayectoria de flujo 440 se abre y se permite la acción de bombeo . Para permitir la recolocación del conjunto del estator 356, un muelle de compresión del estator 406 está alojado entre el anillo de entrada 98 y la placa hexagonal 410. La placa hexagonal 410 está fijada al alojamiento de salida 106 con pernos 414. El muelle del estator 406 presiona el conjunto del estator 356 hacia el disco de conducción 308 hasta que un saliente del reborde del estator 418 sobresale hacia abajo contra el alojamiento de salida 106. Por el contrario, el conjunto de estator 356 es axialmente desplazable en la dirección opuesta, una dirección alejada del disco de conducción 308, hasta que la placa de la pala del estator 372 contacta con el alojamiento de salida 106. La fuerza para separar el conjunto de estator 356 de la placa de conducción 308 se genera mediante presión de aceite hidráulico en una cámara de presión 426. (La presión se cruza a la cámara de presión 426 a través de un séptimo puerto de presión 442 y un sexto puerto de presión 446 que conectan de manera fluida una cavidad del pistón 454 con una cavidad de presión del estator 426, tal como se describirá con mayor detalle con referencia a las figuras 7 a 9) . La presión en la cámara de presión del estator 426 hace que el conjunto de estator 356 se mueva axialmente, abriendo asi la trayectoria de flujo de refrigerante 440, tal como se ha descrito anteriormente. La cámara de presión 426 está formada en una cavidad anular entre el alojamiento de salida 106 y el reborde del estator 348 que están sellados entre sí mediante una junta tórica 436. El anillo de entrada 98, que está sellado en el alojamiento de salida 106 mediante una junta tórica 432, y en el reborde del estator 348 mediante una junta tórica 384, cubre el extremo de la cámara de presión 426. Las juntas tóricas (u- otras juntas radiales) 436 y 432 crean juntas deslizantes entre el conjunto de estator 356 y el alojamiento de salida 106 y también proporcionan la alineación del conjunto de estator 356 en el conjunto de freno 14 en un extremo del conjunto de estator 356. El reborde del estator 348 que se desplaza en un diámetro interno del cojinete del disco del rotor 352 alinea el otro extremo del conjunto de estator 356. Así, la trayectoria de flujo de fluido de refrigeración 440 se cierra debido al muelle del estator 406 que presiona el conjunto de estator 356 hacia el disco de conducción 308 en respuesta a una caída en la presión de aceite en la cámara de presión 426. Y por el contrario, la trayectoria de flujo de fluido 440 se abre en respuesta a un aumento en la presión del aceite en la cámara de presión 426, que comprime el muelle del estator 406 mientras aleja el conjunto de estator 356 del disco de conducción 308. Debe entenderse por parte de los expertos en la materia que se pueden usar realizaciones alternativas tales como un solenoide, por ejemplo, para accionar el movimiento del conjunto de estator 356 para abrir y cerrar la trayectoria de flujo de fluido 440 mientras permanezca dentro del alcance de la invención. Con referencia ahora a la figura 6, la presión hidráulica que presuriza la cámara de presión 426 se genera mediante la bomba de engranajes 500 fijada a la carcasa de cadena frontal 26. Esta bomba de engranajes 500 también proporciona el aceite hidráulico a los pistones 66 descritos anteriormente. La bomba de engranajes 500 es una bomba de desplazamiento positivo alojada en el interior de una placa de engranajes 934 que está fijada a la carcasa de cadena frontal 26. Un engranaje de conducción 130 engrana y acciona un engranaje conducido 132. La fuerza de conducción para el engranaje de conducción 130 es proporcionada mediante el árbol de freno 62 a través de un perno ranurado 118 fijado de manera roscada al árbol de freno 62. Una lengüeta saliente 122 en el árbol del engranaje de conducción 126 se acopla con una ranura de conducción 114 en el perno ranurado 118. Así, el engranaje de conducción 130 está fijado de manera rotativa al árbol de freno 62, que está fijado de manera rotativa al acoplamiento de junta universal 34, y así bombea aceite hidráulico siempre que rote el acoplamiento de junta universal 34. A través del enlace anterior, el accionador de la fuerza de freno, representado aquí como la bomba de engranajes 500 se acciona mediante el primer elemento conducido, ilustrado aquí como el acoplamiento de junta universal 34. Debe apreciarse por parte de un experto en la materia que el accionador de la fuerza de freno se puede accionar mediante el primer elemento conducido y el rotor de freno fijarse de manera rotativa al segundo elemento conducido, o se puede accionar mediante una fuente externa tal como un motor eléctrico o como un accesorio accionado por un motor de arranque, mientras permanezca dentro del alcance de la invención. Con referencia ahora a la figura 7, se revisará un esquema para un sistema hidráulico de una realización de la invención. La bomba de engranajes de desplazamiento positivo 500 genera una baja presión en el puerto de succión 502, conectando la bomba 500 a un cárter de aceite 504 a través de un filtro 508, llevando así el aceite filtrado a la bomba 500. La salida de la bomba 500 está conectada en paralelo a través de un puerto de presión 512 a las cavidades de los pistones 454, la cámara de presión del estator 426, y a una válvula de aguja 700. Con referencia a las figuras 8 y 9, las vistas parciales en sección transversal del aparato de freno 10 muestran el cruce del fluido hidráulico de la figura 7 en mayor detalle. El filtro de aceite 508 está colocado respecto a las carcasas de cadena 22 y 26, de manera que el filtro de aceite 508 está situado cerca del fondo del cárter de aceite 504, y por lo tanto está sumergido en el aceite debido a la gravedad. El filtro 508 está sellado en la carcasa de cadena frontal 26 mediante una junta 510 que está comprimida mediante un muelle 511. Un primer puerto de succión 516 en la carcasa de cadena frontal 26 cruza el aceite desde el filtro 508 hacia la bomba de engranajes 500, a continuación cruza a través de un segundo puerto de succión 520, que es perpendicular al primer puerto de succión 516, y se conecta a un tercer puerto de succión 524 formado en un alojamiento de aguja 528. El tercer puerto de succión 524 conecta a un cuarto puerto de succión 532 que forma la entrada a la bomba de engranajes 500.

Asi, el puerto de succión 502 de la figura 7 comprende: un primer puerto de succión 516, un segundo puerto de succión 520, un tercer puerto de succión 524 y un cuarto puerto de succión 532. Cuando el engranaje de conducción 130 de la bomba de engranajes 500 rota, engrana y acciona el engranaje conducido 132, generando así un volumen en aumento que retira el aceite del cuarto puerto de succión 532 y un volumen decreciente que fuerza el aceite al exterior a través de un primer puerto de presión 540. El primer puerto de presión 540 conecta la salida de la bomba de engranajes 500 en paralelo con la válvula de aguja 700, las cavidades del pistón 454 y la cavidad de presión del estator 426. Así, el puerto de presión 512 de la figura 7 comprende: un primer puerto de presión 540, un segundo puerto de presión 544, un tercer puerto de presión 548, un cuarto puerto de presión 552, un quinto puerto de presión 556, un sexto puerto de presión 446, un séptimo puerto de presión 442 y un puerto de presión de aguja 712. Unas clavijas 560 se usan para evitar fugas de aceite a través de los orificios pasantes taladrados en los diferentes alojamientos, y una clavija 564 cierra el orificio de acceso para el filtro 508. Como la bomba de engranajes 500 bombea aceite continuamente, siempre que los elementos conducidos estén en rotación, todo el flujo de salida de la bomba de engranajes 500 es llevado a un cárter de aceite 504 donde no hay acción de freno. Así, no se genera o proporciona ninguna presión a ninguna de las cavidades del pistón 454 o la cámara de presión del estator 426. Sin presión suministrada a las cavidades del pistón 454, las zapatas de freno 74 no son presionadas contra las superficies de freno 330, 334 y no se inicia ninguna acción de freno. Además, sin presión suministrada a la cámara de presión del estator 426, el muelle del estator 406 se extiende presiona el conjunto de estator 356 hacia la placa de conducción 308 para cerrar la trayectoria de flujo de fluido de refrigeración 440, no permitiendo así bombear el fluido de refrigeración. Por el contrario, cuando se inicia la acción de freno, la válvula de aguja 700 (figura 10) , llevada en paralelo con las cavidades del pistón 454 y la cámara de presión del estator 426, se mueve a una posición cerrada, que genera presión en el puerto de presión 512. Con referencia ahora a las figuras 8 a 10, el aceite fluye en la válvula de aguja 700 a través del puerto de presión de aguja de entrada 712, que está conectado a la salida de la bomba de engranajes 500 (figura 8) a través del primer puerto de presión (figura 9) , el segundo puerto de presión 544 (figura 9) y el tercer puerto de presión 548. El puerto de presión de aguja 712 está conectado a una cavidad de aguja 716 en el alojamiento de aguja 528. Una inserción de asiento 714 está sellada en la porción inferior de la cavidad de aguja 716 con una junta tórica 718. Un diámetro externo 734 de la aguja 722 se acopla de manera deslizante y sellada en un diámetro interno 738 de la inserción de asiento 714. Un puerto de aguja de drenaje 740 conecta el diámetro interno 738 al cárter de aceite 504 para hacer salir la aguja 722 en la inserción 714 y el alojamiento de la aguja 528. Unos orificios pasantes 742 en la inserción de asiento 714 conectan el diámetro interno 738 a un puerto de cárter de aguja 746 que conecta al cárter de aceite 504. Un asiento de aguja afilado 750 comunica el diámetro externo 734 de la aguja 722 con un cuello 754 de un diámetro menor. Así, con la válvula de aguja 700 en la posición abierta, el aceite es libre de fluir, a través del puerto de presión de aguja 712, a la cavidad 716, a través del diámetro interno 738, a través de los orificios pasantes 742, al puerto del cárter de aguja 746, y fuera al cárter de aceite. Por lo tanto, la válvula de aguja 700 se abre completamente cuando el asiento de la aguja 750 está por debajo de los orificios pasantes 742 de la inserción de asiento 714 de manera que el aceite puede fluir libremente desde la cavidad 716 al cárter de aceite 504, no provocando ninguna presión posterior de la bomba de engranajes 500. Un solenoide 704, fijado a la válvula de aguja 700, se usa para cerrar parcialmente la válvula de aguja 700 resultando en un aumento de la presión de aceite del sistema. La aguja 722 está suspendida desde un émbolo 730, del solenoide 704, mediante una cabeza 726. El émbolo 730 que captura la cabeza de la aguja 726 es libre de moverse, en una dirección paralela al eje de la aguja 722, dentro de un tubo del émbolo 758. Un orificio 760 en el émbolo 730 permite que el aceite y el aire fluyan a través del mismo, equilibrando la presión del émbolo 730 en el interior del tubo del émbolo 758. El tubo del émbolo 758 está fijado de manera roscada al alojamiento de la aguja 528 y está sellado en el alojamiento de la aguja 528 con una junta tórica 726. Una bobina 776 del solenoide 704 topa con el alojamiento de la aguja 528 y encierra circunferencialmente el tubo del émbolo 758. Una tuerca 770 acoplada manera roscada con el tubo del émbolo 758 retiene la bobina 776 en la válvula de aguja 700. La activación de la bobina 776 en el solenoide 704 genera un campo magnético que atrae el metal del émbolo 730, que está normalmente colocado substancialmente por debajo de la bobina 776 debido a la gravedad y a la presión de aceite que actúa sobre el área del asiento de la aguja 750. La atracción magnética hace que el émbolo 730 se eleve y se mueva axialmente hacia el centro de la bobina 766. Aceite presurizado mediante la bomba de engranajes 500 actúa contra el asiento de la aguja afilado 750 en una dirección opuesta a la de la fuerza magnética sobre el émbolo 730. Al aumentar la fuerza magnética sobre el émbolo 730, también lo hace la presión en el puerto de presión 512. Así, controlando la fuerza del campo magnético se controla la fuerza de freno. Esta realización tiene una condición a prueba de fallos, en la que un fallo de la señal eléctrica en el solenoide provocará que el freno no frene en absoluto. Además, esta realización permite limitar la fuerza máxima de freno que se puede aplicar, ajusfando la fuerza máxima del solenoide 704 respecto a la fuerza debido a la presión que actúa sobre el asiento afilado 750 de la aguja 722. En este caso, el solenoide sirve como válvula de escape de la presión de fluido hidráulico. Con referencia a la figura 11, se usa un sistema de control 900 para controlar la energía eléctrica suministrada al solenoide, controlando así la frenada realizada por el aparato de freno 10. El corazón del sistema de control 900 es un circuito de control 904 que puede ser, por ejemplo, un microprocesador. El circuito de control 904 puede tener varias entradas 908 que incluyen una fuente de energía 912 suministrada desde el sistema de energía del vehículo, una entrada de velocidad del elemento conducido 914 que se puede suministrar desde el ordenador del vehículo o se puede suministrar como pulsos desde una recogida tal como un imán o un dispositivo de efecto hall fijado al aparato de freno 10 (de la figura 1) (esta opción se describirá en mayor detalle posteriormente) y una entrada de operador 918. La entrada de operador 918 puede proporcionar una señal proporcional al nivel de frenada deseado mediante el operador del vehículo a través de un dispositivo de entrada tal como una palanca activada manualmente o a través del aprovechamiento de un sensor de posición del pedal de freno (no representado) , por ejemplo. Una salida 922 del circuito de control 904 puede ser una señal modulada de anchura de pulso electrónico (PWM) , por ejemplo. Esta señal al solenoide 704 puede generar una fuerza de campo magnético, y una fuerza de freno correspondiente, que varía dependiendo del ciclo de trabajo de la señal PWM. Debe apreciarse por parte de los expertos en la materia que se pueden usar realizaciones alternativas tales como un controlador de tensión, por ejemplo, para controlar el solenoide 704 mientras permanezca dentro del alcance de la invención . La entrada de velocidad del elemento conducido 914 permite que el circuito de control 904 ajuste la fuerza de freno a través de la salida PWM basada en la retroalimentación recibida mediante la entrada de velocidad del elemento conducido 914. Por ejemplo, un ajuste para mantener una velocidad del elemento de conducción constante específica se podría introducir por parte del operador. Este modo de velocidad constante permitiría al operador ajustar una velocidad deseada del elemento conducido para mantenerse durante una condición cuando el conductor del elemento conducido intenta aumentar la velocidad del elemento conducido. Este modo de velocidad constante puede ser útil, cuando se desciende una cuesta, y en lugar de ajustar manualmente el operador el pedal de freno para mantener una velocidad constante del vehículo, el aparato de freno 10 ajustaría automáticamente la fuerza de freno, creando así un "control de crucero" de freno. Este modo de velocidad constante requiere que el sistema de control 900 reciba una entrada 908 de la velocidad del elemento conducido 914 y, en respuesta, enviar una señal PWM al solenoide 704 para mantener la velocidad especificada del elemento conducido. Con referencia otra vez a la figura 6, se muestra una realización de la invención que muestra una posible localización para una recogida del elemento conducido. Uno o más imanes 926, fijados al extremo axial de la rueda dentada del rotor 50, rotarán con la velocidad de rotación del acoplamiento de junta universal 34 de la figura 1. Un sensor de campo magnético 930, fijado a la placa de engranajes 934, se puede colocar para recoger el campo magnético del imán 926, al pasar en la proximidad del sensor 930, durante cada revolución de la rueda dentada del rotor 50, creando así una entrada de velocidad del elemento de conducción 914. El sensor de campo magnético 930 puede ser un circuito de efecto Hall o bobina de imán, por ejemplo, o cualquier otro sensor que detecte el campo magnético. Con referencia a la figura 11, el circuito de control 904 puede usar la salida del sensor 930 como retroalimentación para controlar la velocidad de rotación del acoplamiento de junta universal 34 a través del control del aparato de freno 10 de la figura 1. Teniendo el dispositivo de entrada de la velocidad del elemento de conducción 908 integrado en el aparato de freno 10, una realización de la invención se puede fijar a un vehículo existente sin tener que conectar el sistema eléctrico del vehículo para adquirir una entrada de velocidad del elemento de conducción 908. Puede ser deseable fijar el aparato de freno 10 a vehículos existentes como pocos o ningún cambio requerido del hardware del vehículo. La disposición del eje de desplazamiento definida por tener el eje del rotor de freno 300 desplazado del eje del árbol trasero 36 del vehículo permite la aplicación del aparato de freno 10 al vehículo sin requerir modificaciones en el árbol de conducción del vehículo (no representado) . En consecuencia, el acoplamiento de junta universal 34 se fija directamente a la junta universal del árbol de conducción del vehículo (no representado) . Además, el diseño del orificio del perno del alojamiento trasero 30 está diseñado para coincidir con el diseño del orificio del perno de la transmisión del vehículo (no representada) de la que sobresale el árbol trasero 36. La abrazadera de banda 33 fija el alojamiento trasero 30 respecto a la carcasa de cadena frontal 26 en cualquier orientación de rotación. Esta capacidad de ajuste angular permite la instalación de variaciones sin requerir ninguna personalización adicional durante el proceso de instalación. Varias realizaciones de la invención puede tener algunas de las siguientes ventajas: un aparato de freno de fricción que no se sobrecalienta, una bomba de fluido de refrigeración a bordo, una bomba de fluido hidráulico a bordo, una válvula de control de presión a bordo, una bomba de fluido de refrigeración de activación y desactivación automáticas, un sistema de control de la fuerza de freno, un sistema de control de velocidad constante el elemento conducido, una condición a prueba de fallos de no frenada para cualquier fallo del sistema eléctrico, una característica integrada de escape de la presión hidráulica, una presión limitada de manera inherente, y un sistema hidráulico cerrado que todas las conexiones hidráulicas en alojamientos (sin mangueras hidráulicas) , una configuración de conducción desplazado, que permite una instalación como piezas de repuesto en una línea de conducción de ciertos vehículos, sin requerir modificaciones del árbol de conducción, y una capacidad de servicio mejorada de los componentes del rotor y la junta. Aunque las realizaciones del procedimiento y el aparato descritos se han descrito con referencia a las realizaciones de ejemplo, se entenderá por parte de los expertos en la materia que se pueden realizar varios cambios, y que se pueden sustituir equivalentes por elementos de los mismos sin apartarse del alcance de las realizaciones del procedimiento y el aparato descritos. Además, se pueden realizar muchas modificaciones para adaptar una situación o material particular a las descripciones de las realizaciones del procedimiento y el aparato descritos sin apartarse del alcance esencial de las mismas. Por lo tanto, se pretende que las realizaciones del procedimiento y el aparato descritos no estén limitadas a las realizaciones particulares descritas como el mejor modo contemplado para realizar las realizaciones del procedimiento y el aparato descritos, sino que las realizaciones del procedimiento y el aparato descritos incluirán todas las realizaciones incluidas dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (22)

REIVINDICACIONES

1. Aparato de freno refrigerado con líquido que comprende : un alojamiento; una bomba de refrigeración de freno montada en dicho aloj amiento; un accionador de fuerza de freno montado en dicho alojamiento, accionándose dicho accionador mediante un primer elemento conducido; y un aplicador de fuerza de freno en comunicación operativa con dicho accionador de fuerza de freno y un rotor de freno, estando el rotor fijado de manera rotativa a dicho primer o a un segundo elemento conducido.

2. Aparato según la reivindicación 1, en el que el rotor de freno está formado por al menos dos partes selladas juntas que forman una cavidad entre las mismas para la contención de un fluido de refrigeración.

3. Aparato según la reivindicación 2, en el que las superficies de freno son las superficies exteriores axialmente opuestas del rotor.

4. Aparato según la reivindicación 1, en el que la bomba de refrigeración de freno está dispuesta en el rotor de freno .

5. Aparato según la reivindicación 4, en el que la bomba de refrigeración comprende palas en superficies opuestas de un disco que divide axialmente una cavidad del rotor, fluyendo el fluido de refrigeración radialmente hacia el exterior en un primer lado de dicho disco y radialmente hacia el interior en un segundo lado de dicho disco y radialmente en un conjunto de estator.

6. Aparato según la reivindicación 5, en el que el conjunto de estator es desplazable axialmente respecto al disco para cerrar una trayectoria de flujo de refrigerante en respuesta a que el conjunto de estator está en una primera posición y para abrir la trayectoria de flujo de refrigerante en respuesta a que el estator está en una segunda posición.

7. Aparato según la reivindicación 6, en el que el movimiento del conjunto de estator desde la primera posición a la segunda posición se acciona mediante el accionador de fuerza de freno.

8. Aparato según la reivindicación 1, en el que el accionador de fuerza de freno es una bomba de engranajes.

9. Aparato según la reivindicación 8, en el que la bomba de engranajes presuriza el fluido en cavidades del pistón para presionar unas zapatas de freno que se acoplan de manera de fricción con las superficies de freno.

10. Aparato según la reivindicación 8, en el que una válvula de aguja controla la salida de fluido transferido mediante la bomba.

11. Aparato según la reivindicación 10, en el que todos los puertos de flujo de fluido están formados en el aloj amiento .

12. Aparato según la reivindicación 10, en el que la válvula de aguja está controlada mediante un solenoide.

13. Aparato según la reivindicación 12, en el que el solenoide está controlado mediante un circuito de control modulado de anchura de pulso (F M) en respuesta a la entrada por parte de un operador.

14. Aparato según la reivindicación 13, en el que el circuito de control mantiene una velocidad del elemento conducido constante.

15. Aparato según la reivindicación 1, en el que el rotor está fijado de manera rotativa en el primer o el segundo elemento conducido mediante una cadena.

16. Aparato según la reivindicación 1, en el que el aparato de freno se instala en un vehículo sin requerir la modificación de un árbol de conducción del vehículo.

17. Aparato según la reivindicación 1, en el que un desplazamiento angular de un eje del rotor es ajustable respecto a un eje del primer o del segundo elemento conducido mediante una abrazadera.

18. Aparato según la reivindicación 1, en el que solamente se utiliza una junta dinámica externa.

19. Procedimiento para retrasar un elemento conducido que comprende : accionar un accionador de fuerza de freno con un primer elemento conducido; accionar un aplicador de fuerza de freno; y retrasar la rotación de un rotor fijado de manera rotativa a dicho primer o a un segundo elemento conducido.

20. Procedimiento según la reivindicación 19, que también comprende : refrigerar internamente el rotor con un fluido refrigerante; y bombear el fluido refrigerante en respuesta a la rotación del rotor.

21. Procedimiento según la reivindicación 20, que también comprende : evitar el bombeo de fluido refrigerante, mediante el reposicionamiento de un conjunto de estator en respuesta a una disminución en la presión de fluido desde el accionador de fuerza de freno.

22. Procedimiento según la reivindicación 19, que también comprende: controlar la velocidad del rotor; a través de el control del accionamiento del aplicador de fuerza de freno; a través de el control de una válvula de aguja, a través de el control de un solenoide.