PT1972822E

PT1972822E - Travão de cunha

Info

Publication number: PT1972822E
Application number: PT08101899T
Authority: PT
Inventors: Michael Herr
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 2007-03-20
Filing date: 2008-02-22
Publication date: 2010-04-22
Also published as: EP1972822A1; HRP20100347T1; EP1972822B1; ES2342631T3; DE102007013421A1; ATE463681T1; DK1972822T3; US20080230330A1; DE502008000507D1; SI1972822T1; PL1972822T3

Description

1 DESCRIÇÃO "TRAVÃO DE CUNHA" A invenção refere-se a um dispositivo de travagem com uma pastilha de travão, a qual pode ser accionada por meio de um mecanismo de cunha, em que o mecanismo de cunha possui um primeiro e um segundo corpos de cunha, cada um deles com pelo menos uma superfície de contacto oblíqua em forma de cunha e em que as superfícies de contacto do primeiro e do segundo corpos de cunha se encontram colocadas em oposição uma à outra, a pastilha de travão se encontra colocada num lado contrário ao da superfície de contacto do primeiro corpo de cunha, de modo a constituir uma união rígida e o primeiro corpo de cunha é móvel, para lá e para cá, numa direcção longitudinal relativamente ao segundo corpo de cunha, de modo que a pastilha de travão, devido à acção de cunha das superfícies de contacto oblíquas, é movimentada numa direcção perpendicular à direcção longitudinal, na direcção de um elemento a ser travado ou em afastamento de um elemento a ser travado.

Um dispositivo de travagem deste tipo é conhecido, por exemplo, a partir da DE 198 19 564 Al, particularmente previsto para a utilização em veículos automóveis ou numa técnica de accionamento industrial. Devido à acção de cunha a pastilha do travão pode ser comprimida contra o elemento a travar, por exemplo o disco de um travão, com um dispêndio de energia muito pequeno. Uma parte da força de compressão (= a força de travagem) entre a pastilha do travão e o disco do travão é, devido à acção de cunha, obtida a partir do movimento do disco do travão. Esta chega muito rapidamente a um auto-reforço favorável da acção de 2 travagem, de modo que, com um pequeno dispêndio se pode produzir uma força de travagem muito elevada. A DE 103 07 224 AI descreve um servo-freio, no qual uma força de travagem é aplicada a uma corrediça em forma de cunha, a qual distorce por meio de superfícies oblíquas a força aplicada e seguidamente, apoiada pela força de pressão de uma mola de travão, comprime as mandíbulas de travão de um travão de fricção contra um corpo de travão a ser detido. A DE 103 28 242 AI descreve um travão de cunha para veículos automóveis, no qual um primeiro corpo de cunha se encontra fixamente unido a um revestimento de travão ou pastilha de travão. A pastilha de travão situa-se em oposição a uma massa a ser travada. No interior da pastilha de travão está instalada uma peça deslizante complementar que, por meio de um elemento piezoeléctrico, pode ser levada ao contacto com a massa a ser travada por fricção. Devido à travagem por fricção o, por exemplo, disco rotativo de travão, arrasta consigo a pastilha de travão e o primeiro corpo de cunha, pelo que, devido ao formato em cunha do estribo, chega a um auto-reforço da travagem. O elemento piezoeléctrico conduz o movimento no sentido perpendicular. A EP 1 650 463 AI descreve um dispositivo de travagem com um músculo artificial, em que o músculo artificial é constituído, por exemplo, por um material com memória de formato.

Nos dispositivos de travagem conhecidos é utilizado, para o movimento de vai e vem do primeiro corpo de cunha, pelo 3 menos um electromotor em ligação com um accionador (helicoidal). Este último transforma o movimento de rotação do electromotor no movimento linear necessário para a produção da acção de travagem. Isso é dispendioso.

Por isso o objecto da invenção é constituído pelo fornecimento de um dispositivo de acordo com a técnica referida, no qual os corpos de cunha podem ser movimentados uns em relação aos outros por intermédio de meios simples.

Esse objecto é atingido por meio das caracterí sticas da Reivindicação independente 1. 0 dispositivo de travagem de acordo com a invenção caracteriza-se para isso por, para o movimento de vai e vem do primeiro corpo de cunha na direcção longitudinal, estar previsto um accionador linear, sem movimentos circulares, mecanicamente unido ao primeiro corpo de cunha. 0 accionador linear, sem movimento giratório, previsto de acordo com a invenção, substitui portanto a combinação do electromotor com o veio rotativo e o accionador (helicoidal). 0 próprio accionador linear fornece directamente o movimento longitudinal ou linear necessário para o accionamento do dispositivo de travagem, de modo que não existe uma transformação de movimento, de um movimento de rotação para um movimento linear. Deste modo simplifica-se consideravelmente a construção. 0 dispositivo de travagem de acordo com a invenção vem sem a dispendiosa mecânica que até hoje era necessária, especialmente para o motor. São utilizadas menos peças mecanicamente móveis, de modo que se reduzem as susceptibilidades de acumulação de sujidade e de desgaste. 0 dispositivo de travagem é de 4 manutenção particularmente reduzida. Além disso reduzem-se o volume da construção e o peso.

Para a realização do accionador linear pode-se recorrer a uma série de formas técnicas de realização estabelecidas e disponíveis. A conformação precisa do accionador linear é regida pelas necessidades de cada um dos casos singulares, como por exemplo, pela extensão do percurso de deslocação necessária, pela velocidade de deslocação necessária e/ou pelas forças de deslocação necessárias.

Formas de realização vantajosas do dispositivo de travagem de acordo com a invenção, podem retirar-se das características das Reivindicações dependentes da Reivindicação 1. É favorável uma variante, na gual o accionador linear é executado sob a forma de um motor piezoeléctrico. Com isso podem ser atingidos tempos de reacção rápidos e também grandes forças de accionamento.

De acordo com uma outra variante preferida de forma de realização, o accionador linear é executado como um motor baseado num polímero eletroativo (EAP - Electroactlve polymer). Isso permite a realização de maiores percursos de deslocação.

De preferência o accionador linear pode, além disso, ser executado como um motor baseado numa liga com memória de forma (Shape Memory Alloy = SMA) . Neste caso pode particularmente tratar-se também de uma liga magnética com memória de forma (Magnetic Shape Memory = MSM) . 5

Numa outra forma de realização favorável o accionador linear é executado como um motor electromagnético linear. Neste caso trata-se de um tipo de motor bem estabelecido e com provas dadas.

Outras caracteristicas, vantagens e particularidades da invenção podem retirar-se da descrição, que se segue, de exemplos de formas de realização, com a ajuda do desenho. Este mostra:

Nas Fig. 1 e 2 um exemplo de forma de realização, representado esquematicamente, de um dispositivo de travagem com um mecanismo de cunha, na posição liberta e na posição de travagem e

Na Fig.3 um outro exemplo de forma de realização de um dispositivo de travagem equipado com um mecanismo de cunha, com utilização de accionadores lineares sem movimento rotativo.

Peças correspondentes umas às outras estão indicadas nas Figuras 1 a 3 com os mesmos números de referência.

Nas Figuras 1 e 2 é mostrado um exemplo de realização de um dispositivo de travagem 1. Este é fornecido com um mecanismo de cunha 2. Da apresentação de acordo com a Figura 1 ressalta a forma de actuação fundamental de um tal travão de cunha. 0 mecanismo de cunha 2 compreende dois corpos de cunha 3 e 4, dos quais o corpo de cunha 3 é construído como mandíbula 6 do travão, a qual envolve, por meio dos seus dois braços de mandíbula 5 e 6, um disco de travão 7. Na sua extremidade virada para o disco de travão 7 o braço de mandíbula 5 está munido de uma pastilha de travão 8. 0 outro braço da mandíbula 6 termina, numa secção em forma de cunha 9, com uma superfície de contacto oblíqua 10 virada para o disco de travão 7. O segundo corpo de cunha 4 está colocado no espaço intermédio situado entre o disco de travão 7 e a superfície de contacto 10. No seu lado virado para o disco de travão 7 ele encontra-se também munido de uma pastilha de travão 11. No lado posterior, virado para o lado contrário, o corpo de cunha 4 possui um perfil posterior em forma de cunha, com uma superfície de contacto 12 também oblíqua. As superfícies de contacto 10 e 12 estão viradas em direcções opostas. No exemplo de acordo com as Figuras 1 e 2, elas situam-se mesmo unidas imediatamente uma à outra, mas dirigidas em direcções contrárias. Cada uma delas constitui um plano inclinado com ângulos de desvio de valores iguais, mas no entanto orientados em direcções contrárias.

No estado de ausência de travagem de acordo com a Figura 1 as pastilhas de travão 8 e 11 não tocam no disco de travão 7, que gira. 0 corpo de cunha 4 projecta-se ligeiramente para o espaço intermédio entre o disco de travão 7 e a superfície de contacto 10. O corpo de cunha 4 é movimentado, para a frente e para trás, por meio de um accionador linear não representado nas Figuras 1 e 2, numa direcção longitudinal 13. Um impulso anterior proporcionado por meio do accionador linear na direcção longitudinal 13, movimenta o corpo de cunha 4 ao 7 longo da superfície oblíqua de contacto 10. Devido à acção de cunha, o movimento na direcção longitudinal 13 faz por isso transformar o movimento para uma direcção perpendicular 14. Esse movimento perpendicular comprime o corpo de cunha 4, com a pastilha de travão 11, contra o disco de travão 7. Quando este processo de travagem é iniciado por meio do accionador linear, o corpo de cunha 4, devido à rotação do disco de travão 7, é arrastado e empurrado para se introduzir mais profundamente no espaço intermédio entre o disco de travão 7 e a superfície de contacto 10 (ver Figura 2) . Produz-se assim um efeito de auto-reforço da travagem, o qual permite uma acção de travagem muito elevada. O dispositivo de travagem 1 é regulado electronicamente. Os valores medidos do momento de travagem presente são calculados e enviados para uma unidade de regulação. Esta última zela para que o corpo de cunha 4 (= cunha de travão), controlado pelo accionador linear, seja mantido com suficiente precisão no lugar em que é necessária a desejada acção de travagem.

Na Figura 3 está representado um outro exemplo de forma de realização de um dispositivo de travagem 15, que apresenta um mecanismo de cunha 18 accionado por meio de dois accionadores lineares sem movimento rotativo 16 e 17. A forma de funcionamento fundamental do dispositivo de travagem 15 corresponde à do dispositivo de travagem 1. Particularmente também aqui a acção de travagem do dispositivo de travagem 15 se baseia no vantajoso efeito de cunha.

No entanto o mecanismo de cunha 18 é construído de uma forma ligeiramente diferente da do mecanismo de cunha 2, do dispositivo de travagem 1 representado nas Figuras 1 e 2. 0 mecanismo de cunha 18 compreende também dois corpos em forma de cunha 19 e 20 os quais, no entanto, diferentemente dos da forma de realização de acordo com as Figuras 1 e 2, não se encontram em contacto imediato um com o outro. Os corpos de cunha 19 e 20 são construídos como metades de chumaceira de uma chumaceira de rolamentos e apenas se encontram indirectamente em contacto. Entre eles encontram-se colocados corpos tubulares 21, em forma de cilindros ou rolos. Cada uma das metades de chumaceira está munida de uma ranhura em forma de V destinada à recepção e orientação dos corpos tubulares 21. As ranhuras em forma de V possuem paredes laterais que correm obliquamente, nas quais se apoiam os corpos tubulares 21. As paredes laterais oblíquas constituem as superfícies de contacto em forma de cunha, ao longo das quais os corpos de cunha 19 e 20 são feitos deslizar em relação um ao outro. Devido aos corpos tubulares 21 esse movimento relativo, no exemplo de forma de realização de acordo com a Figura 3, não é determinado através de uma fricção de deslizamento, mas antes por meio de uma fricção de rolamento.

As ranhuras previstas nos corpos de cunha 19 e 20 para a recepção dos corpos tubulares 21 podem também apresentar um formato ligeiramente diferente do da forma exacta de um V. As paredes laterais podem, particularmente, apresentar uma ligeira curvatura. Assim, o desenvolvimento da força de travagem pode ser estabelecido de forma especial.

No entanto, em todos os casos, as ranhuras têm duas paredes laterais, de modo que, independentemente delas, o corpo 9 tubular 21 sofre um movimento de deslizamento relativo nas direcções longitudinais 22 e 23, entre os corpos de cunha 19 e 20, sempre ao longo das superfícies oblíquas de contacto. No dispositivo de travagem 15 a acção de cunha favorável é portanto proporcionada pelo deslizamento relativo nas duas direcções longitudinais 22 e 23. Cada uma das deslocações deslizantes longitudinais deste tipo dá também origem, devido à acção de cunha, a uma componente de movimento numa direcção 24 perpendicular aquelas, de modo que se estabelece a desejada acção de travagem. O dispositivo de travagem 15 permite, por consequência, uma boa travagem uniforme para ambas as direcções de rotação do disco de travão 7.

No exemplo de forma de realização de acordo com a Figura 3, o corpo de cunha exterior 19 é fixo. À semelhança do que se passa no exemplo de forma de realização de acordo com as Figuras 1 e 2, está mecanicamente unido à pastilha de travão 8. Em contrapartida o corpo de cunha interno 20 encontra-se mecanicamente ligado aos dois accionadores lineares 16 e 17. O corpo de cunha 20 movimenta-se em sincronia com o impulso linear do accionador linear 16 ou 17, na direcção longitudinal 22 ou 23. Dado que os accionadores lineares provocam já um movimento axial nas direcções longitudinais 22 e 23, não é necessária nenhuma transformação de um movimento rotativo num movimento linear. Os accionadores lineares 16 e 17 são executados em ambos os exemplos de formas de realização como accionadores piezoeléctricos de alta precisão.

Se o dispositivo de travagem 15 se encontrar na posição, em que a pressão de compressão das pastilhas de travão 8 e 11 sobre o disco de travão 7 corresponde aproximadamente ao 10 valor desejado, o corpo de cunha 20 é deslocado para a frente e para trás, nas direcções longitudinais 22 e 23, por um valor na casa de alguns micrómetros e por meio da unidade de regulação e accionadores lineares 16 e 17, também previstos neste exemplo de realização mas não ilustrados na Fig. 3. Os tempos de reacção dos accionadores lineares 16 e 17 situam-se aqui na casa dos milissegundos.

Lisboa, 9 de Abril de 2010

Claims

1 REIVINDICAÇÕES 1. Dispositivo de travagem com uma pastilha de travão (11) accionável por meio de um mecanismo de cunha (2; 18) , em que a) o mecanismo de cunha (2; 18) tem um primeiro e um segundo corpos de cunha (3, 4; 19, 20), cada um deles com pelo menos uma superfície de contacto oblíqua (10, 12) e as superfícies de contacto (10, 12) do primeiro e do segundo corpo de cunha (3, 4; 19, 20) situam-se cada uma delas em direcção oposta à outra, b) a pastilha de travão (11) é aplicada a um lado contrário ao da superfície de contacto (12) do primeiro corpo de cunha (4; 20) com criação de uma união rígida, c) o primeiro corpo de cunha (4; 20) é móvel, para a frente e para trás, numa direcção longitudinal (13; 22, 23) relativamente ao segundo corpo de cunha (3; 19) , de modo que a pastilha de travão (11), devido à acção de cunha das superfícies de contacto obliquas (10, 12) é movimentada numa direcção perpendicular (14; 24), transversal ao sentido longitudinal (13; 22, 23) para um elemento a travar (7), ou a partir de um elemento a travar (7), caracterizado por d) para o movimento longitudinal (13; 22, 23), numa direcção e noutra, do primeiro corpo de cunha (4; 20) estar previsto pelo menos um accionador linear sem movimento rotativo (16, 17) mecanicamente ligado ao primeiro corpo de cunha (4; 20). 2

2. Dispositivo de travagem de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por o accionador linear ser executado como um motor piezoeléctrico (16, 17).

3. Dispositivo de travagem de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por o accionador linear (16, 17) ser executado como um motor baseado num polímero eletroactivo.

4. Dispositivo de travagem de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por o accionador linear (16, 17) ser executado como um motor à base de uma liga magnética com memória de formato.

5. Dispositivo de travagem de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por o accionador linear (16, 17) ser executado como um motor electromagnético linear. Lisboa, 9 de Abril de 2010