GUARNICION DE FRENO O DE EMBRAGUE CON SENSOR DE FUERZA CAPACITIVO.

Guarnición de freno o de embrague con una placa (14) portadora de guarnición y una guarnición de fricción (12),

y con al menos un elemento capacitivo (10) dispuesto entre la guarnición de fricción y su placa portadora y cuya capacidad varía con una fuerza actuante sobre la guarnición de freno o de embrague

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E07033542.

Solicitante: TMD FRICTION SERVICES GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: SCHLEBUSCHER STRASSE 99,51381 LEVERKUSEN.

Inventor/es: DEGENSTEIN,THOMAS, MACHEREY,MATTHIAS, RUCKERT,MARTIN.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 6 de Noviembre de 2007.

Fecha Concesión Europea: 14 de Octubre de 2009.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F16D66/00 MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F16 ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES PARA ASEGURAR EL BUEN FUNCIONAMIENTO DE LAS MAQUINAS O INSTALACIONES; AISLAMIENTO TERMICO EN GENERAL.F16D ACOPLAMIENTOS PARA LA TRANSMISION DE MOVIMIENTOS DE ROTACION (transmisión para transmitir la rotación F16H, p. ej. transmisiones por fluidos F16H 39/00 - F16H 47/00 ); EMBRAGUES (embragues dinamo-eléctricos H02K 49/00; embragues que utilizan atracción electrostática H02N 13/00 ); FRENOS (sistemas de frenado electrodinámicos para vehículos, en general B60L 7/00; frenos dinamoeléctricos H02K 49/00). › Dispositivos para la vigilancia de las condiciones de funcionamiento de frenos, p. ej. del desgaste o de la temperatura.
  • G01L5/22D

Clasificación PCT:

  • F16D66/00 F16D […] › Dispositivos para la vigilancia de las condiciones de funcionamiento de frenos, p. ej. del desgaste o de la temperatura.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.

GUARNICION DE FRENO O DE EMBRAGUE CON SENSOR DE FUERZA CAPACITIVO.

Fragmento de la descripción:

Guarnición de freno o de embrague con sensor de fuerza capacitivo.

La presente invención concierne a una guarnición de freno o una guarnición de embrague con un sensor de fuerza integrado que está concebido para captar fuerzas que actúan sobre la guarnición de freno o de embrague.

Estado de la técnica

Una guarnición de freno o de embrague con medición de fuerza integrada es conocida, por ejemplo, por el documento DE 102 59 629 A1. Ésta presenta, para medir fuerzas que actúan sobre la guarnición de fricción de un freno de vehículo o de un embrague, una capa funcional con una resistencia eléctrica, de la cual pueden derivarse las fuerzas predominantes en la guarnición. Como capa funcional está prevista aquí especialmente una capa de material duro piezorresistiva que varía su resistencia eléctrica bajo deformación o bajo solicitación con presión.

El documento DE-A-103 48 829 obtiene la fuerza de sujeción midiendo las variaciones de la resistencia eléctrica de una capa de unión.

Para la captación separada de fuerzas que actúan sobre la guarnición de fricción en direcciones diferentes, tal como, por ejemplo, en dirección periférica y en dirección axial en un freno de disco, está prevista una segunda capa funcional cargada en la dirección periférica de la guarnición de fricción y dotada de una segunda resistencia eléctrica. En este caso, a partir de la segunda resistencia eléctrica se puede deducir la proporción de fuerza en dirección periférica, con lo que la fuerza deducida a partir de la primera resistencia eléctrica puede ser corregida eventualmente en la medida de la proporción de fuerza en dirección periférica.

En esta medición de presión o de fuerza basada en resistencias eléctricas es desventajoso el hecho de que las diferentes componentes de fuerza en dirección axial y en dirección periférica no pueden medirse directamente, sino que han de obtenerse únicamente por medio de una evaluación a veces costosa, eventualmente ligada una corrección.

Para la captación separada de componentes de fuerza diferentes es necesaria, además, la aplicación de varias capas funcionales que tienen que disponerse en posiciones espacialmente separadas una de otra y que tienen que unirse cada una de ellas eléctricamente por separado con una unidad de evaluación. Además, la medición de fuerza basada en una variación de resistencia eléctrica requiere un flujo de corriente permanente o bien al menos temporal a través de la capa funcional.

Se conoce por el documento DE 103 92 997 T5 un sensor capacitivo para detectar el espesor o el accionamiento de una pastilla de freno de vehículo automóvil. Esta pastilla de freno presenta un primer par de placas capacitivas que están dispuestas en posiciones sustancialmente perpendiculares a la placa portadora de la guarnición, de modo que estas placas se desgastan juntamente con la guarnición de fricción durante el frenado y varían entonces su longitud y, por tanto, su capacidad. Además, está previsto un par adicional de placas capacitivas que discurren en dirección sustancialmente paralela al plano de la placa portadora de la guarnición. Este segundo par de placas capacitivas representa una capacidad de referencia. El fin de esta capacidad de referencia es que ésta no varíe con el desgaste de la guarnición de fricción.

Por último, se describe en el documento DE 10 2005 013 142 A1 una medición capacitiva de recorrido entre una pinza de freno y un brazo del soporte de freno y de rueda. La disposición de estos elementos capacitivos permite una medición de la deformación elástica del soporte de freno de un vehículo automóvil. Dado que esta deformación está en todo caso en una relación obtenible empíricamente con la fuerza de frenado predominante, es posible realizar a través de ella tan sólo insuficientemente una medición directa de las fuerzas que se presentan durante el frenado.

Problema

Por tanto, la presente invención se basa en el problema de proporcionar una guarnición de freno o de embrague con un sensor de fuerza integrado y mejorado que, por un lado, haga posible una captación directa de diferentes componentes de fuerza y se pueda fabricar a bajo coste. Además, el sensor de fuerza deberá presentar una pequeña dimensión de montaje y deberá posibilitar una sencilla evaluación de señales de medida captadas, así como un sencillo cableado y conexionado con una unidad de evaluación.

Invención y efectos ventajosos

El problema que sirve de base a la invención se resuelve por medio de una guarnición de freno o de embrague según la reivindicación 1 y un procedimiento para medir una acción de fuerza o de presión sobre una guarnición de freno o de embrague según la reivindicación 13. En las reivindicaciones subordinadas se indican otras formas de realización ventajosas.

La guarnición de freno o de embrague según la invención presenta una placa portadora de la guarnición y al menos una guarnición de fricción, estando dispuesto entre la guarnición de fricción y la placa portadora al menos un elemento capacitivo cuya capacidad eléctrica varía con una fuerza actuante sobre la guarnición de freno o de embrague o con una presión correspondiente. Por tanto, el elemento capacitivo funciona como sensor capacitivo de fuerza o de presión que está integrado en la estructura de la guarnición de freno o de embrague.

El elemento capacitivo formado como sensor capacitivo de fuerza o de presión requiere solamente una pequeña cantidad de espacio de montaje. Está configurado especialmente como una capa plana que está dispuesta entre la guarnición de fricción y eventualmente una masa de capa subyacente y la placa portadora. Por tanto, el elemento capacitivo es un constituyente integrante de la guarnición de freno o de embrague, con lo que se puede prescindir de la instalación de sensores de presión o de fuerza separados en la zona del freno.

Es ventajoso especialmente el hecho de que la implementación de un sensor de fuerza o de presión puede realizarse en principio por medio de un único elemento capacitivo. Tales realizaciones son adecuadas especialmente para la materialización de aplicaciones baratas. Por tanto, tales formas de realización presentan un amplio espectro de aplicación para múltiples posibilidades de utilización, precisamente en el sector de vehículos y frenos del segmento de precio inferior.

La ejecución según la invención de un sensor de fuerza o de presión integrado en la guarnición de freno o de embrague y basado en un principio de medida capacitivo tiene la ventaja de que la captación de valores de medida puede efectuarse sin un flujo apreciable de corriente y, por tanto, casi sin corriente. Frente a sensores electrorresistivos, tales sensores de presión capacitivos presentan una pequeña sensibilidad frente a fluctuaciones de la temperatura, lo que es ventajoso, especialmente en la zona de un freno de vehículo, para la exactitud de las fuerzas que se deben obtener.

Según una primera forma de realización ventajosa de la invención, el elemento capacitivo configurado como sensor de fuerza o de presión está concebido para captar un desplazamiento relativo entre la guarnición de fricción y la placa portadora de ésta. A este fin, el elemento capacitivo presenta una estructura de dos componentes, estando un componente sólidamente unido con la placa portadora de la guarnición y estando el otro componente sólidamente unido con la guarnición de fricción.

El elemento capacitivo de dos componentes está dispuesto en la interfaz entre la guarnición de fricción y la placa portadora de ésta y sirve como sensor altamente sensible para captar movimientos relativos entre la guarnición de fricción y su placa portadora.

Se ha previsto a este respecto que los dos componentes estén unidos uno con otro de tal manera que sea posible un movimiento relativo entre ellos dentro de ciertos límites.

El elemento capacitivo puede extenderse por toda la superficie de la guarnición de fricción y/o de su placa portadora. Sin embargo, es suficiente en principio que al menos un elemento capacitivo esté dispuesto tan sólo local y seccionalmente en la interfaz entre la guarnición de fricción y su placa portadora.

Asimismo, es imaginable que en el plano situado entre la guarnición de fricción y su placa portadora se implementen varios elementos capacitivos espacialmente separados uno de otro, de modo que pueda obtenerse con resolución local una medición de presión o de fuerza a través de la superficie de la guarnición...

 


Reivindicaciones:

1. Guarnición de freno o de embrague con una placa (14) portadora de guarnición y una guarnición de fricción (12), y con al menos un elemento capacitivo (10) dispuesto entre la guarnición de fricción y su placa portadora y cuya capacidad varía con una fuerza actuante sobre la guarnición de freno o de embrague.

2. Guarnición de freno o de embrague según la reivindicación 1, caracterizada porque el elemento capacitivo (10) está concebido para captar un desplazamiento relativo de la guarnición de fricción (12) y su placa portadora (14).

3. Guarnición de freno o de embrague según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el elemento capacitivo (10) presenta al menos dos capas funcionales (16, 18) situadas una sobre otra, aisladas eléctricamente una de otra y dotadas de estructuras eléctricamente conductoras (20, 22, 24, 26).

4. Guarnición de freno o de embrague según la reivindicación 3, caracterizada porque, para la captación separada de componentes de fuerza o de presión diferentes (30, 32), se han previsto en cada capa funcional (16, 18) al menos dos estructuras eléctricamente conductoras (20, 22, 24, 26) de geometría diferente.

5. Guarnición de freno o de embrague según la reivindicación 3 ó 4, caracterizada porque unas estructuras eléctricamente conductoras (20, 22, 24, 26) que vienen a quedar una sobre otra y que pertenecen a capas funcionales (16, 18) dispuestas en posiciones directamente contiguas presentan cada una de ellas una geometría de la misma clase.

6. Guarnición de freno o de embrague según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5 anteriores, caracterizada porque las estructuras eléctricamente conductoras (24, 26) están configuradas seccionalmente a manera de tiras.

7. Guarnición de freno o de embrague según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 6 anteriores, caracterizada porque las estructuras eléctricamente conductoras están configuradas seccionalmente como elementos de superficie (20, 22) con geometría redonda, elíptica, anular, triangular o poligonal, especialmente cuadrada o rectangular.

8. Guarnición de freno o de embrague según la reivindicación 7, caracterizada porque los elementos de superficie (20, 22) de capas funcionales (16, 18) situadas una sobre otra en posiciones contiguas presentan superficies de diferente tamaño, viniendo a quedar situado el elemento de superficie (20) más pequeño completamente dentro del perímetro del elemento de superficie (22) más grande.

9. Guarnición de freno o de embrague según cualquiera de las reivindicaciones 7 u 8 anteriores, caracterizada porque los elementos de superficie (20, 22) están concebidos para captar un desplazamiento relativo de las capas funcionales (16, 18) en una dirección (32) paralela a la normal a dichas superficies y porque las estructuras eléctricamente conductoras a manera de tiras están previstas para captar un desplazamiento relativo de las capas funcionales en una dirección (30) perpendicular a la normal a dichas superficies.

10. Guarnición de freno o de embrague según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque las capas funcionales (16, 18) están configuradas como pletinas, substratos o láminas con un espesor de capa en el dominio de milimétrico a submicrométrico.

11. Guarnición de freno o de embrague según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque está previsto un blindaje eléctrico alrededor del al menos un elemento capacitivo (10).

12. Guarnición de freno o de embrague según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque está previsto un elemento de calibrado encapsulado para la compensación de influencias de la temperatura.

13. Procedimiento para medir una acción de fuerza o de presión sobre una guarnición de freno o de embrague según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que, para medir la fuerza que actúa en la guarnición de freno o de embrague, se mide la capacidad del elemento capacitivo, y en el que se realiza una calibración del al menos un elemento capacitivo (10) durante un proceso de prensado y/o de endurecimiento para la fabricación de la guarnición de freno o de embrague.


 

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