Un freno (10) de disco anular que tiene un eje central (R), el freno (10) comprende:

un soporte principal (12) dispuesto coaxial con respecto al eje central (R);

un disco de rotor (60) dispuesto coaxial con respecto al eje central (R) y que se acopla de maneradeslizante y con transmisión de momento de torsión con el soporte principal (12), el disco de rotor (60) tieneunos lados opuestos primero y segundo (60a, 60b);

una carcasa (20, 22) dentro de la que se monta el soporte principal (12) para la rotación alrededor del ejeprincipal (R);

por lo menos una primera pastilla (62) de freno que tiene una superficie (62a) que mira al primer lado (60a)del disco de rotor (60), la por lo menos una primera pastilla (62) de freno está conectada en el interior de lacarcasa (20, 22);

por lo menos una segunda pastilla (64) de freno que tiene una superficie (64a) que mira al segundo lado(60b) del disco de rotor (60);

un portador (66) guiado de manera substancialmente axial de pastillas de freno dispuesto coaxial conrespecto al eje central (R), el portador (66) de pastillas de freno tiene unos lados opuestos primero ysegundo, la por lo menos una segunda pastilla (64) de freno está conectada al primer lado del portador (66)de pastillas de freno; y

un conjunto de dispositivo de accionamiento (40) conectado a la carcasa (20, 22); el freno (10) secaracteriza porque:

el conjunto de dispositivo de accionamiento (40) comprende un miembro accionado axialmente (48); yel freno incluye además una disposición de transmisión de fuerza que comprende una primera interfaz deleva entre el miembro accionado axialmente (48) y un miembro intermediario (100) situado entre el miembroaccionado axialmente (48) y el segundo lado del portador (66) de pastilla de freno, el miembro intermediario(100) está dispuesto coaxial con respecto al eje central (R) y pivotante en un plano radial, la disposicióncomprende además una segunda interfaz de leva entre el miembro intermediario (100) y el segundo ladodel portador (66) de pastillas de freno, el portador (66) de pastillas de freno se mueve axialmente cuando elmiembro intermediario (100) pivota, por lo que la disposición crea una amplificación que aumenta la fuerzaentre el miembro accionado axialmente (48) y el segundo lado del portador (66) de pastillas de freno, laamplificación que aumenta la fuerza tiene preferiblemente una proporción de entre más de 1 y 5.

Freno de disco anular y método para aumentar las fuerzas de pinzado de pastillas de freno

Ámbito técnico

El campo técnico está relacionado con frenos de disco anular y métodos para aumentar las fuerzas de pinzado de pastillas de freno en frenos de disco anular.

Antecedentes

Los frenos de disco anular a veces se conocen en referencias anteriores como frenos de disco anular de contacto total. Un freno de disco anular comprende por lo menos un disco de rotor que es axialmente movible con respecto a un componente fijo. El disco de rotor está con un acoplamiento de transmisión de momento de torsión con un elemento rotatorio, tal como la rueda de un vehículo, por ejemplo. El disco de rotor está situado axialmente entre una

o más pastillas fijas de frenado en un lado, y una o más pastillas de frenado movibles axialmente movible en el lado opuesto del disco de rotor. El conjunto de pastillas movibles de freno es empujado axialmente contra el lado correspondiente del disco de rotor por medio de un dispositivo de accionamiento, por ejemplo un dispositivo de accionamiento neumático, hidráulico o eléctrico. Se genera un rozamiento de frenado y calor cuando las pastillas fijas y las movibles de freno están con un acoplamiento de pinzado con los lados del disco de rotor.

Hay numerosos retos en el diseño de frenos de disco anular. Uno es poder generar una fuerza adecuada de pinzado utilizando un dispositivo de accionamiento que pueda caber en el espacio disponible para el freno. Los frenos de disco anular a menudo se proporcionan en vehículos y estos frenos de disco anular se montan generalmente dentro

o muy cerca de una respectiva rueda de un vehículo. El espacio disponible para cada freno está de este modo relativamente limitado, incluso en el caso de vehículos grandes. Además, los fabricantes de vehículos buscan constantemente frenos que sean cada vez más compactos para reducir este espacio. Los diversos requisitos pueden ser particularmente complejos de cumplir al diseñar frenos de disco anular que van a ser conectados a un sistema neumático utilizado como fuente principal de accionamiento para los frenos.

La Publicación de solicitud de patente de EE.UU. nº 2003/0205438 A1 (Hartsock) fechada el 6 de noviembre de 2003 describe un conjunto electromecánico de freno 10 que tiene un par de miembros de cuña 24, 26, movibles selectivamente y con diferente auto-energización, que son controlados respectiva e independientemente por unos motores 30, 34, y que respectivamente tienen unos ángulos de inclinación diferentes 60, 62, proporcionando de ese modo una cantidad que varía de manera controlada de auto-energización.

La solicitud de patente europea nº 0 953 785 A2 (Dietrich et al) . fechada el 3 de noviembre de 1999 describe un freno electromecánico (10) que tiene un dispositivo de accionamiento eléctrico (32) que proporciona una fuerza de funcionamiento ejercida en un elemento de rozamiento (16) , que coopera con un componente rotatorio frenado (12) , con un servo (18, 30) entre el dispositivo de accionamiento eléctrico y el componente frenado. La fuerza verdadera de rozamiento es comparada con la fuerza necesaria de rozamiento, para aumentar o reducir la fuerza de funcionamiento.

La solicitud de patente alemana nº 10 2004 008 383 A1 (Roberts et al) fechada el 15 de septiembre de 2005 describe un método para compensar la variación de características de transmisión en un sistema de freno. Implica determinar el valor característico de posición de freno en una primera condición de funcionamiento del sistema de frenado y determinar las características de funcionamiento de freno en esta condición. Implica determinar valores similares en una segunda condición de funcionamiento del freno. Entonces se compensan las alteraciones de los parámetros de funcionamiento bajo la reacción de los valores recogidos de la primera y la segunda condición de frenado.

Siempre hay sitio para mejoras en el diseño de frenos de disco anular.

Sumario

En un aspecto, se proporciona un freno de disco anular según se define en la reivindicación 1.

En otro aspecto, se proporciona un método para aumentar una fuerza de pinzado de pastilla de freno según se define en la reivindicación 14.

Los diversos aspectos de las mejoras presentadas en esta memoria serán evidentes con la lectura de la siguiente descripción detallada hecha conjuntamente con los dibujos adjuntos.

Breve descripción de las figuras

La FIG. 1 es una vista isométrica que muestra el lado fuera bordo de un ejemplo de un freno de disco anular con un ejemplo de disposición mejorada;

La FIG. 2 es una vista isométrica que muestra el lado a bordo del freno de la FIG. 1; La FIG. 3 es una vista isométrica ampliada, con un corte, del freno de la FIG. 1;

La FIG. 4 es una vista similar a la FIG. 1, que muestra algunos de los componentes separados del resto del freno;

La FIG. 5 es una vista isométrica que muestra la parte trasera de las dos mitades de las partes de carcasa, fuera bordo, del freno de la FIG. 1 y sus correspondientes pastillas de freno que están separadas;

La FIG. 6 es una vista isométrica que muestra el soporte principal, el disco de rotor, el soporte de disco de rotor y los conectores del disco de rotor utilizados en el freno de la FIG. 1;

La FIG. 7 es una vista isométrica que muestra los diversos componentes ilustrados en la FIG. 6 cuando están ensamblados juntos;

La FIG. 8 es una vista isométrica en despiece ordenado del freno de la FIG. 1;

La FIG. 9 es una vista isométrica de la parte trasera del portador de pastillas de freno y el manguito interno de la parte de carcasa a bordo proporcionada en el freno de la FIG. 1;

La FIG. 10 es una vista isométrica que muestra algunos de los componentes en la parte trasera del freno de la FIG. 1;

La FIG. 11 es una vista que muestra un subconjunto de los componentes de la FIG. 10 desde otro ángulo; y

La FIG. 12 es una vista que muestra un subconjunto de los componentes de la FIG. 8 desde otro ángulo.

Descripción detallada

Las FIGS. 1 a 2 muestran un ejemplo de un freno ensamblado 10 de disco anular con un ejemplo de la disposición mejorada. El freno ilustrado 10 está diseñado para ser utilizado con la rueda delantera derecha (no se muestra) de un vehículo grande, tal como un camión o un autobús. La FIG. 1 es una vista del lado fuera bordo y la FIG. 2 es una vista del lado a bordo del freno 10. Las palabras "fuera bordo" y "a bordo" en el presente contexto se refieren a la posición relativa con respecto al eje longitudinal en el centro del vehículo. La rueda del vehículo rota en sentido rotatorio de las agujas del reloj para un observador que mira el lado fuera bordo mostrado en la FIG. 1 cuando el vehículo se mueve hacia delante. Una flecha con la etiqueta "HACIA DELANTE" se muestra en la FIG. 1 y en alguna de las otras figuras para indicar el sentido de rotación de los componentes rotatorios del freno 10 cuando el vehículo se mueve hacia delante. Esto corresponde al sentido rotatorio principal del freno 10.

Cabe señalar que un freno como el freno 10 que se va a utilizar en el lado delantero izquierdo del vehículo sería una imagen reflejada de lo que se muestra. El freno 10 según se ilustra también puede ser modificado para el uso en muchas clases diferentes de vehículos, incluyendo vehículos que no están pensados para desplazarse por carretera, tales como aviones. Además, también es posible utilizar el freno 10 en una máquina que no es un vehículo. Tal máquina puede tener, por ejemplo, una polea u otro elemento rotatorio al que se conecta el freno 10. Los usos de la palabra "vehículo" o sus equivalentes en el presente texto sólo se refieren al ejemplo ilustrado y no excluyen necesariamente utilizar el freno 10 en otros ambientes.

El freno ilustrado 10 comprende un soporte principal 12 al que se conecta la rueda del vehículo. El soporte 12 está colocado en la parte rotatoria alrededor de un eje central interno 14 situado coaxial con respecto al eje central R del freno 10 (véase la FIG. 3) . El eje de rotación de la rueda es coincidente con el eje central R del freno 10.

El soporte 12 tiene una pluralidad de pernos de montaje 16 simétricos respecto un eje, que sobresalen hacia fuera... [Seguir leyendo]

1. Un freno (10) de disco anular que tiene un eje central (R) , el freno (10) comprende:

un soporte principal (12) dispuesto coaxial con respecto al eje central (R) ;

un disco de rotor (60) dispuesto coaxial con respecto al eje central (R) y que se acopla de manera deslizante y con transmisión de momento de torsión con el soporte principal (12) , el disco de rotor (60) tiene unos lados opuestos primero y segundo (60a, 60b) ;

una carcasa (20, 22) dentro de la que se monta el soporte principal (12) para la rotación alrededor del eje principal (R) ;

por lo menos una primera pastilla (62) de freno que tiene una superficie (62a) que mira al primer lado (60a) del disco de rotor (60) , la por lo menos una primera pastilla (62) de freno está conectada en el interior de la carcasa (20, 22) ;

por lo menos una segunda pastilla (64) de freno que tiene una superficie (64a) que mira al segundo lado (60b) del disco de rotor (60) ;

un portador (66) guiado de manera substancialmente axial de pastillas de freno dispuesto coaxial con respecto al eje central (R) , el portador (66) de pastillas de freno tiene unos lados opuestos primero y segundo, la por lo menos una segunda pastilla (64) de freno está conectada al primer lado del portador (66) de pastillas de freno; y

un conjunto de dispositivo de accionamiento (40) conectado a la carcasa (20, 22) ; el freno (10) se caracteriza porque:

el conjunto de dispositivo de accionamiento (40) comprende un miembro accionado axialmente (48) ; y

el freno incluye además una disposición de transmisión de fuerza que comprende una primera interfaz de leva entre el miembro accionado axialmente (48) y un miembro intermediario (100) situado entre el miembro accionado axialmente (48) y el segundo lado del portador (66) de pastilla de freno, el miembro intermediario

(100) está dispuesto coaxial con respecto al eje central (R) y pivotante en un plano radial, la disposición comprende además una segunda interfaz de leva entre el miembro intermediario (100) y el segundo lado del portador (66) de pastillas de freno, el portador (66) de pastillas de freno se mueve axialmente cuando el miembro intermediario (100) pivota, por lo que la disposición crea una amplificación que aumenta la fuerza entre el miembro accionado axialmente (48) y el segundo lado del portador (66) de pastillas de freno, la amplificación que aumenta la fuerza tiene preferiblemente una proporción de entre más de 1 y 5.

2. El freno (10) según la reivindicación 1, caracterizado porque la primera interfaz de leva comprende unas levas

(49) simétricas respecto a un eje y que sobresalen axialmente que tienen unas superficies de leva que se acoplan a unos respectivos seguidores (108) , uno de entre las levas (49) y los seguidores (108) está en el miembro accionado axialmente (48) y el otro entre las levas (49) y los seguidores (108) está en el miembro intermediario (100) .

3. El freno (10) según la reivindicación 2, caracterizado porque los seguidores (108) son unos rodillos dispuestos circunferencialmente alrededor de una periferia del miembro intermediario (100) o el miembro accionado axialmente (48) , los rodillos (108) están montados para la rotación alrededor de unos respectivos ejes dispuestos radialmente (110) .

4. El freno (10) según la reivindicación 2 o 3, caracterizado porque el miembro intermediario (100) se monta de manera pivotante dentro de la carcasa (20, 22) .

5. El freno (10) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la segunda interfaz de leva incluye unas superficies (102) de rampa simétricas respecto a un eje e inclinadas axialmente acopladas mediante unos respectivos seguidores (104) , uno de entre las superficies (102) de rampa y los seguidores (104) está en el primer lado del portador (66) de pastillas de freno y el otro de entre las superficies (102) de rampa y los seguidores

(104) está en el miembro intermediario (100) .

6. El freno (10) según la reivindicación 5, caracterizado porque el miembro intermediario (100) rota en un sentido de rotación correspondiente a un sentido de rotación del soporte (12) cuando el miembro intermediario (100) mueve el portador (66) de pastillas de freno más cercano al disco de rotor (60) .

7. El freno (10) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el portador (66) de pastillas de freno es guiado axialmente utilizando una pluralidad de ranuras (90) dispuestas en un manguito (92) conectado dentro de la carcasa (20, 22) , el manguito (92) está dispuesto coaxialmente con respecto al eje central (R) , las ranuras (90) se acoplan con respectivos seguidores (94) conectados al portador (66) de pastillas de freno.

8. El freno (10) según la reivindicación 7, caracterizado porque las ranuras (90) están dispuestas angularmente con respecto a una dirección que es paralela al eje central (R) , las ranuras (90) inducen un movimiento de pivote del portador (66) de pastillas de freno en un mismo sentido de rotación que el del disco de rotor (60) cuando el portador

(66) de pastilla de freno se mueve hacia el disco de rotor (60) , las ranuras (90) tienen preferiblemente un ángulo medio entre 10 y 20° con respecto a la dirección que es paralela al eje central (R) .

9. El freno (10) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el disco de rotor (60) incluye un sostén (70) montado alrededor de un manguito (12c) que sobresale del soporte (12) , el sostén (70) es guiado axialmente en el soporte (12) .

10. El freno (10 según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el soporte (12) comprende una pluralidad de pernos que se extienden axialmente, a los que se puede conectar una rueda de un vehículo.

11. El freno (10) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el conjunto de dispositivo de accionamiento (40) comprende un dispositivo de accionamiento neumático (46) , preferiblemente un dispositivo de accionamiento neumático (46) que tiene una configuración substancialmente anular y que se sitúa coaxial con respecto al eje central (R) .

12. El freno (10) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque la carcasa (20, 22) comprende dos piezas dispuestas axialmente conectadas juntas de manera separable.

13. El freno (10) según la reivindicación 12, caracterizado porque la por lo menos una primera pastilla (62) de freno son dos, una de las dos piezas de la carcasa (20, 22) está dividida circunferencialmente en dos mitades (20a, 20b) dentro de las que se conecta una respectiva de las dos primeras pastillas (62) de freno.

14. Un método para aumentar una fuerza de pinzado de pastilla de freno en un freno (10) de disco anular que incluye un dispositivo de accionamiento (46) y un disco de rotor (60) que tiene un eje de rotación, el método se caracteriza porque comprende las etapas simultáneas de:

generar una primera fuerza con el dispositivo de accionamiento (46) del freno (10) , la primera fuerza es en una dirección que es paralela al eje de rotación del disco de rotor (60) y mueve un miembro accionado axialmente (48) ;

generar un momento de torsión utilizando la primera fuerza, el momento de torsión tiene un centro de rotación que es substancialmente coincidente con el eje de rotación del disco de rotor (60) ;

generar una segunda fuerza utilizando el momento de torsión, la segunda fuerza es en una dirección que es substancialmente idéntica a la dirección de la primera fuerza y es de mayor magnitud que la primera fuerza, la segunda fuerza es preferiblemente de mayor magnitud comparada con la primera fuerza en una proporción de entre más de 1 y 5; y

utilizar la segunda fuerza para pinzar las pastillas (62, 64) de freno en lados opuestos (60a, 60b) del disco de rotor (60) .

15. El método según la reivindicación 14, caracterizado porque la generación de la segunda fuerza incluye añadir una fuerza axial de reacción para aumentar aún más la segunda fuerza, la fuerza axial de reacción es generada por un momento de torsión de arrastre producido al pinzar las pastillas de freno sobre el disco de rotor (60) .