MX2013001027A - Sensor de desgaste de freno de freno de disco. - Google Patents

Abstract

La invención se relaciona con un sensor de desgaste de freno de un freno de disco que comprende: a. una unidad de sensor (3); b. un engranaje (10) que actúa concurrentemente con la unidad de sensor (3); y c. un elemento motor central (8) que engrana con el engranaje (10) para un parámetro o una magnitud de entrada asociados con desgaste de freno; la invención se caracteriza porque d. el sensor de desgaste de freno comprende al menos una entrada adicional (9) para un parámetro o una magnitud de entrada adicionales.

Description

SENSOR DE DESGASTE DE FRENO DE FRENO DE DISCO DESCRIPCION DE LA INVENCION La invención se relaciona con un sensor de desgaste de freno de un freno de disco según el concepto general de la reivindicación 1. La invención se relaciona también con un método para la asociación de una señal de medición de semejante sensor de desgaste de freno.

Frenos de disco se conocen en diferentes modalidades constructivas y frecuentemente están equipados con un sensor para determinar un desgaste de la guarnición de freno y de los discos de freno. Semejante sensor de desgaste de freno tiene en una modalidad un potenciómetro que puede ajustarse a través de un engranaje planetario. El engranaje planetario está acoplado a un dispositivo de ajuste cuya carrera de ajuste se transmite como ángulo de torsión al engranaje planetario. El potenciómetro puede estar provisto de una unidad electrónica integrada para el procesamiento de las señales de medición.

Semejantes sensores de desgaste de freno son probados de forma excelente. En consideración de la automatización y vigilancia de frenos y eventos de frenado permanentemente crecientes existe la necesidad de detectar parámetros adicionales. Esto puede ser, por, ejemplo, la carrera de una palanca rotatoria de freno de semejante freno de disco. Pero para palpar todo parámetro adicional se requiere en cada caso un sensor adicional con el espacio constructivo correspondiente y los costos de instalación asociados incluyendo la inversión en componentes.

Es por lo tanto el objetivo de la presente invención crear un sensor de desgaste de freno mejorado.

El objetivo se logra por medio de un sensor de desgaste de freno que tiene las características de la reivindicación 1 y por medio de un método que tiene las características de la reivindicación 9.

Una idea de la invención consiste en configurar un sensor de desgaste de freno para la detección de al menos dos magnitudes alimentadas o parámetros diferentes.

Un sensor de desgaste para freno de un freno de disco comprende consiguientemente lo siguiente: a. una unidad de sensor; b. un engranaje que actúa concurrentemente con la unidad de sensor; y c. un elemento de accionamiento central que está engranado con el engranaje para un parámetro o una magnitud de entrada asociados con un desgaste de freno. El sensor de desgaste de freno se caracteriza porque d. posee al menos una entrada adicional para un parámetro o una magnitud de entrada adicionales.

Gracias a esta entrada adicional en un sensor de desgaste de freno es posible, por una parte, usar la mayoría de los componentes generalmente ya presentes. Pero además significa que no se requiere un. sensor adicional con su unidad electrónica costosa para la captura de otro o de varios otros parámetros. La al menos única señal de medición adicional puede generarse tan solo por medio de una disposición modificada de los componentes presentes en el sensor o mediante la adición de una opción adicional de accionamiento en el engranaje presente.

El engranaje existente es ampliado con la el menos única entrada adicional, a causa de lo cual es ajustable adicionalmente a través de esta entrada adicional. Esto requiere sólo de pocas modificaciones o complementos que no incrementan sustancialmente el espacio constructivo existente. No se requiere ningún sensor adicional para el parámetro adicional.

En una modalidad la al menos única entrada adicional está acoplada con el engranaje a través de un engranaje adicional. Éste puede ser en una modalidad sencilla un engranaje recto siendo que un elemento de accionamiento adicional tiene este engrane recto que está engranado con un dentado o con un dentado adicional de un engrane del engranaje. También un engranaje helicoidal, un engranaje cónico, una barra de acoplamiento, un empujador o un accionamiento por levas son posibles en forma individual o también en combinación con elementos complementarios correspondientes en el engranaje. El sensor puede convenientemente precargarse contra un. tope en dirección a la posición de reposo a través de la fuerza de un resorte de retorno.

Una modalidad preferida prevé que el engranaje del sensor de desgaste de freno que actúa concurrentemente con la unidad de sensor es un engranaje planetario. Aquí es posible de manera sencilla que, por ejemplo, una rueda portapiñón satélite esté prevista de una sección motor que forma parte del engranaje motor adicional. Esta puede ser, por ejemplo, un dentado exterior o un dentado interior.

La unidad de sensor puede poseer un potenciómetro; desde luego también una unidad electrónica para el procesamiento y la preparación respectivamente evaluación de señales de medición.

La unidad de sensor puede tener también un receptor inductivo o/y capacitativo solo o en combinación con otros receptores. Una unidad electrónica puede ajustar, por ejemplo, correspondientemente las señales de medición para un procesamiento posterior, e. g., digitalizarla . Receptores inductivos y capacitativos ofrecen además la ventaja de un accionamiento libre de contacto y, consiguientemente, sin rozamiento y, además, son libres de mantenimiento .

Un método para la asociación de una señal de medición de un sensor de desgaste de freno de un freno de disco a uno de al menos dos diferentes magnitudes de entrada o parámetros del sensor de desgaste de freno se caracteriza porque la señal de medición es asociada en función de diferentes estados de operación del freno de disco en cada caso a al menos dos diferentes magnitudes de entrada o parámetros del sensor de desgaste de freno, siendo el sensor de desgaste de freno un sensor de desgaste de freno según una de las reivindicaciones precedentes.

Un dispositivo de procesamiento puede estar integrado para esto por ejemplo en un dispositivo de control de freno o también estar dispuesto en forma separada, recibiendo éste señales y datos presentes del sistema de freno acerca del estado en cada caso y las procesa también para la evaluación de las señales de medición del sensor de desgaste de freno.

Un freno de disco incluye el sensor de desgaste de freno descrito en lo precedente.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La invención se explica ahora con más detalle por medio de un ejemplo de realización con remisión a las figuras anexas. En estas muestran: Fig. 1 una vista en perspectiva esquemática de un sensor de desgaste de freno abierto según el estado de la técnica; Fig. 2 una vista en perspectiva esquemática de un sensor de desgaste de freno inventivo abierto; Fig. 3 una vista de despiece esquemática en perspectiva de un engranaje planetario teniendo una unidad de sensor del sensor de desgaste de freno inventivo según la Fig. 2; Fig. 4 una representación de sección en perspectiva según la linea IV-IV del sensor de desgaste de freno inventivo según la Fig. 2; Fig. 5 una vista seccionada esquemática del engranaje según la Fig. 4; y Fig. 6 una representación de lineas de parámetros esquemática del sensor de desgaste de freno inventivo según la Fig. 2.

Elementos constructivos iguales o unidades funcionales con la misma función son marcadas en las figuras con los mismos signos de referencia.

EXPLICACIÓN DEL EJEMPLO DE REALIZACIÓN La Fig. 1 muestra una vista esquemática en perspectiva de un sensor de desgaste de freno abierto de acuerdo al estado de la técnica.

El sensor de desgaste de freno convencional posee una caja 1 en la cual una cámara 2 se encuentra conformada a manera de cilindro que da alojamiento a una unidad de sensor 3. Esta cámara 2 está provista durante el funcionamiento con una tapa de cierre que no se muestra presentemente, la cual fija los componentes del sensor. La caja 1 se muestra presentemente con un lado de montaje que está dispuesto en el freno, e. g. en una pinza de freno, y que se obtura por medio de una junta 25, e. g. un anillo en 0. Para la fijación sirven unos elementos de fijación 26, e. g. tornillos, que están dispuestos en extensiones de la caja 1 a manera de bridas. En el lado opuesto al lado de montaje se encuentra una sección de conexión 6 para dar alojamiento a un enchufe para una conexión eléctrica en clavijas de contacto 5 que están conectadas con la unidad de sensor 3. La unidad de sensor 3 tiene un receptor que convierte una magnitud mecánica en una magnitud eléctrica. Éste es presentemente una resistencia eléctrica variable en forma de un potenciómetro, el cual puede poseer adicionalmente una unidad electrónica y que es ajustable a través de un engranaje 10, presentemente un engranaje planetario, a través de un elemento motor 8 central en función de un desgaste de freno (desgaste de guarnición de freno y de disco de freno) de un freno de disco asociado. El elemento motor 8 central puede estar acoplado directa o indirectamente, e. g. a través de otro engranaje ajustado, con un dispositivo de ajuste de freno. El dispositivo de ajuste de freno ajusta la o las guarniciones de freno del freno asociado en función del desgaste de freno de manera que una torsión es convertida en un movimiento de ajuste lineal. La, torsión se da durante un frenado, e. g., por medio de una palanca rotatoria de freno cuando se rebasa un valor definido. Un ángulo de torsión de la torsión de este dispositivo de ajuste corresponde asi a una medida de un desgaste de freno en una unidad de longitud, e. g., mm. El ángulo de torsión es transmitido por medio del engranaje planetario al potenciómetro, el cual a su vez convierte el ángulo de torsión en una magnitud de resistencia eléctrica. La resistencia eléctrica puede medirse por medio de una tensión eléctrica o de una corriente eléctrica, formando esta tensión o/y la corriente un retrato del ángulo de torsión, de la unidad de longitud de un ajuste y, por consiguiente, de la magnitud de medición del desgaste de freno.

En la Fig. 2 se representa una vista esquemática en perspectiva de un sensor de desgaste de freno inventivo, abierto.

A diferencia del sensor de desgaste de freno del estado de la técnica según la Fig. 1, el sensor de desgaste de freno inventivo tiene adicionalmente al elemento motor 8 central para una primera magnitud de entrada o de un primer parámetro un elemento motor adicional 22 como entrada adicional 9 para capturar un segundo parámetro o una magnitud de entrada adicional. La primera magnitud de entrada es aquí el desgaste de freno y la magnitud de entrada adicional otro parámetro, e. g. la carrera de palanca de una palanca rotatoria de freno que es pivotada durante un evento de freno para aplicar el freno o la guarnición de freno o las guarniciones de freno y que ajusta al mismo tiempo también el dispositivo de ajuste al rebasarse el valor definido.

El elemento motor adicional 22 como entrada adicional 9, igual que el elemento motor 8 central, actúa aquí también concurrentemente con el engranaje 10 y representa una opción de ajuste adicional de éste y, consiguientemente, del receptor de la unidad de sensor 3.

La Fig. 3 muestra una vista de despiece esquemática en perspectiva del engranaje 10 como engranaje planetario con la unidad de sensor 3 del sensor de desgaste de freno inventivo según la Fig. 2, y la Fig. 4 representa una representación seccionada según la linea IV-IV en perspectiva del sensor de desgaste de freno inventivo según la Fig. 2.

Los términos "abajo" y "cara inferior" designan aquí la dirección hacia el piso de la cámara 2 de la caja 1 y los términos "arriba" y "cara superior" la dirección opuesta a ésta.

La unidad de sensor 3 consiste presentemente de una platina 4 que está dispuesta a prueba de torsión (en la figura se señalan para esto unos resaltes en la pared de cámara y en la platina, asi como .· unas entalladuras correspondientes) en la cámara 2 de la caja 1 en el piso de ésta y provista de una brida que sirve como conexión, e. g. a través de unas conexiones de corte, con los contactos 5. El piso de la cámara 2 está provisto en su centro con una sección de soporte 7 en forma de domo a manera de cilindro que forma un alojamiento central para el elemento motor 8 central. La platina 4 tiene una abertura pasante ajustada al contorno exterior de la sección de soporte 7 a través de la cual se extiende la sección de soporte 7 en estado ensamblado (Fig. 4). En esta platina 4 se encuentran por ejemplo en la cara superior una o varias pistas de resistencia (no representadas) o una pista de contacto, las cuales están conectadas eléctricamente con los contactos 5 y/o con elementos constructivos electrónicos. La pista de resistencia y la pista de contacto forman, junto con una sección de accionamiento 13 del engranaje planetario, un potenciómetro. La sección de accionamiento 13 puede ser, por ejemplo, un contacto de rozamiento y está fijado presentemente en la cara inferior de una rueda hueca 11 del engranaje planetario.

El engranaje planetario comprende la rueda hueca 11 teniendo un dentado interior 12, tres piñones satélite 14 teniendo dentado exterior, una rueda portapiñón satélite 18 y un piñón central 15 con dentado exterior que está acoplado con el elemento motor 8 central. La rueda hueca 11, la sección motor 13, la rueda portapiñón satélite 18 y el piñón central 15 están dispuestos en forma coaxial junto con el potenciómetro respectivamente con el receptor.

La rueda hueca 11 está dispuesta junto con la sección motor 13 encima de la platina 4, según se aprecia en la Fig. 4. Su dentado interior 12 está engranado con los piñones satélites 14 que están fijados en forma rotatoria a través de soportes de piñón satélite 19 en la cara inferior de la rueda portapiñón satélite 18. Los soportes de piñón satélite 19 consisten presentemente de unas espigas de la cara interior de la rueda portapiñón satélite 18 encima de las cuales los piñones satélite 14 están puestos en forma rotatoria. En el centro entre los piñones satélite 14 está dispuesto el piñón central 15 de manera que engrane con éstos. El piñón central 15 forma parte del elemento motor 8 central que está formado de un vástago que tiene aproximadamente en su centro el piñón central 15, se extiende en estado ensamblado del engranaje planetario (Fig. 4) de arriba a través de la abertura de la rueda portapiñón 18 y se aloja en forma rotatoria en un extremo de soporte 16 inferior en el alojamiento de la sección de soporte 7 de la caja 1. El otro extremo del elemento motor 8 central está ampliado en sentido radial y realizado de manera que forme un extremo motor 18 teniendo dentado interior respectivamente un perfil interior.

La rueda portapiñón satélite 18 tiene en su cara superior en su borde circunferencial una sección motor 10 a través de la cual el elemento motor adicional 22 está en conexión activa a través de un engranaje motor adicional 21. En el presente ejemplo, el engranaje motor adicional 21 está realizado como caja de engranes, estando prevista la sección motor 10 de la rueda portapiñón satélite 18 de un dentado interior que está engranado con un dentado exterior de una rueda de toma de fuerza 23 del elemento motor adicional 22. El elemento motor adicional 22 es un árbol cuyo extremo inferior muestra la rueda de toma de fuerza 23 y cuyo extremo superior está previsto como entrada adicional 9 con una rueda motor 24 que presentemente posee un dentado exterior. El elemento motor adicional 22 está dispuesto presentemente de manera tal que su eje longitudinal se extiende a una distancia paralelo al eje del engranaje planetario.

En el presente ejemplo de realización está previsto que la rueda motor 24 del elemento motor adicional 22 está en conexión activa directa o indirectamente a través de otro engranaje con la palanca rotatoria de freno del freno de disco asociado. El segundo parámetro o una magnitud de entrada en la entrada adicional 9 del sensor de desgaste de freno es por consiguiente el movimiento pivotante o de carrera de la palanca rotatoria de freno. El elemento motor adicional 22 puede estar alojado, por ejemplo, en forma rotatoria sobre su eje longitudinal en la tapa de cierre no mostrada de la cámara 2 de la caja 1.

Para explicar la acción de las dos magnitudes de entrada o parámetros sobre el sensor de desgaste de freno, la Fig. 5 muestra una vista seccionada esquemática del engranaje según la Fig. 4. La Fig. 6, la cual muestra una representación esquemática de las curvas caracerísticas del sensor de desgaste de freno inventivo según la Fig. 2, también se explica en este contexto.

En la fig. 5 se muestra una variante de los soportes de piñón satélite 19, teniendo los piñones satélite 14 en cada caso una espiga de soporte que está alojada en forma rotatoria en un alojamiento de la rueda portapiñón satélite 18. Los piñones satélite 14 están representados siendo de una etapa. Desde luego pueden realizarse también teniendo dos o más etapas. Para determinar la dirección de rotación del elemento motor 8 central y del elemento motor adicional 22 se observa el engranaje planetario desde su lado superior (en la Fig. 5 de la derecha) .

Al aplicar un movimiento rotatorio en el sentido de las manecillas de reloj al elemento motor 8 central sólo un primer parámetro o una magnitud de entrada, e. g. de un ajuste de desgaste, se supone en este caso que la rueda portapiñón satélite 18 es retenida. El piñón central 15 gira los piñones satélite 14 a través del dentado contra el sentido de las manecillas de reloj . Esto resulta en una torsión también contra el sentido de las manecillas de reloj de la rueda hueca 11 a través de su dentado interior 12 que está engranado con los piñones satélite 14. Este movimiento de torsión se transmite a través de la sección motor 13 al potenciómetro de la unidad de sensor 3. Esto modifica la resistencia del potenciómetro que es palpado a través del contacto de rozamiento de la sección motor 13, el potenciómetro estando bajo tensión eléctrica a través de un circuito no descrito con mayor detalle de manera tal que se incrementa la tensión eléctrica medida en este ejemplo en el contacto de rozamiento.

La Fig. 6 muestra una curva característica de sensor 27 que representa una relación de una tensión (abscisa) medida en la unidad de sensor 3 y una carrera de desgaste respectivamente de levantamiento (ordenada) . Un incremento en la tensión a causa del primer parámetro o una magnitud de entrada resulta, partiendo de un valor inicial marcado mediante un círculo en la curva característica de sensor 27, de manera que este valor se desplaza en la dirección de la flecha ???. Un valor de desgaste que corresponde a esto se observa en la ordenada.

Ahora bien, si al sensor de desgaste de freno, en un segundo caso, solo se le aplica a través del segundo parámetro o magnitud de entrada, por ejemplo como carrera de la palanca rotatoria de freno, a través de la entrada adicional 9 un movimiento rotatorio también en el sentido de las manecillas de reloj y el piñón central 15 respectivamente el elemento motor 8 central son retenidos, entonces la rueda portapiñón satélite 18 también gira en el sentido de las manecillas de reloj y genera así un movimiento rotatorio de los piñones satélite 14 alrededor del piñón central 15. Esto ocasiona que también la rueda hueca 11 haga un movimiento rotatorio en el sentido de las manecillas de reloj .

En este segundo caso se invierte entonces la dirección de giro de la sección motor 13 para el potenciómetro y el punto inicial en la curva característica de sensor 27 se desplaza en ésta en la dirección de la flecha ??? arriba, puesto que la tensión medida se reduce. La carrera asociada de la palanca rotatoria de freno (a partir del punto de salida) también puede ser constatada en la ordenada.

En un tercer caso se considera una aplicación simultánea al sensor de desgaste de freno de un primer y de un segundo parámetro o magnitud de entrada teniendo direcciones de rotación iguales. Esto resulta en un movimiento diferencial de la sección motor' 13.

Y en un cuarto caso - que es un caso especial del tercer caso, la segunda magnitud o parámetro se ajusta nuevamente a su posición inicial. Esto se da en el caso de la carrera de la palanca rotatoria de freno. Al principio de un frenado la palanca rotatoria de freno pivota de su posición de reposo a una posición desviada y al final del frenado nuevamente de vuelta a su posición de reposo. Pero el movimiento de ajuste activado por esto queda en cada nueva posición como primer parámetro o magnitud de entrada.

De esto resulta que a la multiplicidad de señales de medición emitidas por la unidad de sensor 3 de los dos diferentes parámetros o magnitudes de entrada pueden ser asignadas diferentes parámetros o magnitudes de entrada gracias a un procesamiento apropiado con la ayuda de condiciones marginales. Estas condiciones marginales se obtienen del estado operacional del freno, e. g. gracias a las informaciones de un control de freno asociado. En el estado no accionado del freno, la señal de medición emitida por el sensor de desgaste de freno es una medida para el ajuste y, por lo tanto, para el desgaste. Durante un accionamiento de freno se asocia la señal de medición con la carrera de la palanca rotatoria de freno. La carrera normal de la palanca rotatoria de freno puede guardarse previamente en una memoria de una unidad electrónica de procesamiento;. Desviaciones de este "valor, normal" durante un accionamiento de freno pueden distinguirse entonces, al concluir el frenado, por medio de un valor de desgaste modificado como ajuste de desgaste realizado de otras desviaciones sin valor de desgaste modificado.

De esta manera es posible emitir señales de medición tanto estáticas como dinámicas de los dos parámetros o magnitudes de entrada por medio de sólo un sensor de desgaste de freno.

El valor medido de desgaste puede compararse además con un valor de umbral definible para generar asi un señalamiento de remplazo para guarniciones de freno y/o el disco de freno.

La señal de medición estática o dinámica de la carrera de la palanca rotatoria de freno puede asociarse, por ejemplo, con una evaluación de la desaceleración durante el frenado del vehículo para evaluar el comportamiento de frenado o descubrir desviaciones de un comportamiento de frenado normal.

La invención no se limita a los ejemplos de realización descritos en lo precedente. Se puede modificar en el marco de las reivindicaciones anexas.

De la misma manera como descrito en lo precedente para una modalidad de potenciómetro con contacto de rozamiento de la unidad de sensor puede usarse este principio : también para una variante libre ¡ de contacto que ofrece ventajas adicionales como e. g. la libertad de mantenimiento y de rozamiento. Semejante variante libre de contacto puede comprender receptores inductivos o/y capacitativos con emisión análoga o/y digital de señales de medición.

El engranaje motor adicional 21 para la transmisión del segundo parámetro o magnitud de entrada (aquí la carrera de la palanca rotatoria de freno) al sensor de desgaste de freno puede estar realizado, en lugar de én la modalidad mostrada con engranaje recto también con engranajes helicoidales o cónicos, con una barra de acoplamiento o por medio de empuj adores. También un accionamiento por levas es imaginable. El sensor se empuja convenientemente por medio de la fuerza de un resorte de retorno a su posición de reposo contra un tope.

También más elementos motores adicionales para más de un parámetro o una magnitud de entrada adicionales son imaginables.

LISTA DE SIGNOS DE REFERENCIA 1 Caja 2 Cámara 3 Unidad de sensor 4 Platina 5 Clavija de contacto 6 Sección de conexión 7 Sección de soporte 8 Elemento motor central 9 Entrada adicional 10 Engranaje 11 Rueda hueca 12 Dentado interior 13 Sección motor 14 Piñón satélite 15 Piñón central 16 Extremo de soporte 17 Extremo motor 18 Rueda portapiñon satélite 19 Soporte de piñón satélite 20 Sección motor 21 Engranaje motor adicional 22 Elemento motor adicional 23 Rueda de toma de fuerza 24 Rueda motor 25 Junta 26 Elemento de fijación 27 Curva característica de sensor

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Sensor de desgaste de freno de un freno de disco comprendiendo: a. una unidad de sensor; b. un engranaje que actúa concurrentemente con la unidad de sensor; y e. un elemento motor central que está engranado con el engranaje para un parámetro o una magnitud de entrada asociado con un desgaste de freno; caracterizado porque d. el sensor de desgaste de freno tiene al menos una entrada adicional para un parámetro o una magnitud de entrada adicionales.

2. Sensor de desgaste de freno según la reivindicación 1, caracterizado porque la al menos única entrada adicional está en acción concurrente con el engranaje.

3. Sensor de desgaste de freno según la reivindicación 2, caracterizado porque la al menos única entrada adicional está acoplada a través de un engranaje motor adicional con el engranaje.

4. Sensor de desgaste de freno según la reivindicación 3, caracterizado porque el engranaje motor adicional está realizado como engranaje recto, engranaje helicoidal, engranaje cónico, como barra de acoplamiento, como empujador o como accionamiento por levas.

5. Sensor de desgaste de freno según la reivindicación 2 o 3, caracterizado porque el engranaje es un engranaje planetario.

6. Sensor de desgaste de freno según la reivindicación 5, caracterizado porque el engranaje motor adicional está acoplado con una rueda portapiñón satélite del engranaje planetario.

7. Sensor de desgaste de freno según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la unidad de sensor comprende un potenciómetro.

8. Sensor de desgaste de freno según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la unidad de sensor comprende un receptor inductivo o/y capacitativo.

9. Método para la asociación de una señal de medición de un sensor de desgaste de freno de un freno de disco a uno de al menos dos diferentes parámetros o magnitudes de entrada del sensor de desgaste de freno, caracterizado porque la señal de medición es asociada en función de diferentes estados de operación del freno de disco en cada caso a uno de los al menos dos parámetros o magnitudes de entrada diferentes del sensor de desgaste de freno, siendo el sensor de desgaste de freno un sensor de desgaste de freno según una de las reivindicaciones precedentes .

10. Freno de disco teniendo un sensor de desgaste de freno según una de las reivindicaciones 1 a 8.