BR112013019448A2 - módulo de freio a tambor que pode ser operado por motor elétrico - Google Patents

Abstract

  MÓDULO DE FREIO A TAMBOR QUE PODE SER OPERADO POR MOTOR ELÉTRICO. A presente invenção refere-se a um módulo de freio a tambor (1), que pode ser operado por motor elétrico, para veículos automotores, que assume pelo menos uma função de freio de estacionamento, abrangendo um atuador eletromecânico (3), que está fixado sobre uma face externa (12) da placa de ancoragem (2), e abrangendo conversor Rot-Trans para a conversão de um movimento de rotação de acionamento rotatório em um movimento de ativação translatório (B) de sapatas de freio (6a,b), que estão dispostas sobre uma face (13), de costas para o atuador (3), da placa de ancoragem (2) em um tambor de freio, bem como abrangendo pelo menos um dispositivo de apoio entre as sapatas de freio (6a,b), de tal modo que elas possam executar um movimento de ativação na direção do tambor de freio. Para se apresentar um módulo de freio a tambor (1) estável, que possa ser produzido apropriadamente, que economize espaço e possa ser montado facilmente em um eixo, propõe-se que uma porca de acionamento (14) do conversor Rot-Trans, para reforçar a força de frenagem, esteja apoiada de modo axialmente firme, bem como giratório, na placa de ancoragem (2), e que a porca de acionamento (2) acione uma disposição de fuso (9) protegida contra torção e apoiada de modo axialmente deslocável, a qual, com um cabo de ativação (5), engata em pelo menos uma sapata de freio.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÓDULO DE FREIO A TAMBOR QUE PODE SER OPERADO POR MOTOR ELÉTRI- co".

A presente invenção refere-se a um módulo de freio a tambor que pode ser operado por motor elétrico para veículos automotores, com as características do preâmbulo das reivindicações independentes.

Um freio a tambor pode ser projetado diferentemente quanto ao princípio, de acordo com ao diferentes princípios de construção (simplex, duplex, duo-duplex, servo, duo-servo). Uma vantagem construtiva unitária dosfreiosa tambor é o seu efeito de autoamplificação em pelo menos uma direção de rotação, de tal modo que a princípio seria possível se prescindir de um amplificador de força de frenagem.

Para se executar uma função de freio de estacionamento de modo eletromecânico, usualmente um atuador eletromecânico central é pre- visto adicionalmente aos órgãos tradicionais hidráulicos de ativação dos frei- os de rodas de um freio de serviço, atuador este que dispõe de um motor elétrico e de uma engrenagem redutora, bem como de uma disposição de porca roscada e fuso, a qual, através de um cabo de ativação relativamente longo, impele pelo menos uma sapata de freio de um freio a tambor. Desse modo obtém-se um freio de estacionamento eletromecânico (EPB) que é apropriado universalmente para veículos pequenos e leves, porém também para veículos pesados.

Para a execução da função de freio de estacionamento também são conhecidos freios de estacionamento que podem ser ativados de modo eletromecânico, com uma trava expansível disposta de modo deslocável (flu- tuante) axialmente em uma guia. A trava expansível dispõe de dois elemen- tos de ativação deslocáveis de modo translatório, que impelem as sapatas de freio em sentidos opostos. No atuador é prevista, integrada, uma respec- tiva engrenagem de rodas com função de redução, de tal modo que a trava expansível atue diretamente sobre as sapatas de freio.

Os sistemas de estacionamento com freio a tambor já conheci- dos, que podem ser ativados eletromecanicamente, carecem de aperfeiçoa-

mentos no que se refere ao dispêndio de construção à necessidade de es- paço dos mesmos. Os sistemas de freio de estacionamento com tração de cabo, com um atuador central, são desvantajosos porque um fabricante de veículos necessita de uma instalação e de uma articulação à parte para a tração de cabo para o freio de roda, de tal modo que a montagem final do atuador, do cabo de ativação e do freio de roda só pode ser efetuada na |li- nha de montagem no fabricante de veículos, o que aumenta a verticalidade de fabricação nessa faixa. Para a produção em massa, os fabricantes de veículos desejam sempre uma fabricação de veículos em módulos e particu- larmente econômica, com pouca verticalidade de produção. Além disso, o alcance da função de um freio de estacionamento deve ser ampliado para uma função potencial de freio de serviço.

Por isso, pelo EP 0 920 390 B1 conhece-se um módulo de freio a tambor que pode ser ativado eletromecanicamente, com uma dimensão particularmente reduzida de construção total. Nesse caso, uma circunferên- cia externa de uma unidade de ativação cilíndrica acha-se introduzida atra- vés de uma abertura de uma placa de ancoragem. Uma porca de aciona- mento giratória acha-se apoiada através da caixa de motor sobre uma placa de suporte. Para o encurtamento do comprimento da construção da unidade de ativação é previsto que um rotor de um motor elétrico especialmente pro- jetado envolva radialmente por fora uma disposição de fuso e guie esta de modo rotacionalmente fixo. Esse tipo de construção requer um motor elétrico dimensionado de modo relativamente potente, com caixa especial e com uma placa de suporte especialmente adaptada. Um freio a tambor duo-servo, que pode ser ativado eletromeca- nicamente, sem articulação de tração de cabo, é conhecido através do EP 594 233 B1. Nesse caso, um motor elétrico está disposto sobre uma face posterior de uma placa de ancoragem. O eixo de motor está disposto em ângulo reto em relação a um eixo de rotação de um tambor de freio e aciona um fuso roscado que pode ser posicionado de modo giratório e, também, axialmente não deslocável. O fuso roscado está previsto paralelamente ao eixo de motor no tambor de freio e está alojado em uma caixa. O fuso rosca-

do encontra-se engrenado com um elemento alojado na caixa de modo axi- almente deslocável e não giratório, elemento este que impele uma engrena- gem de alavanca. Além de um motor elétrico dimensionado com relativa- mente bastante potência, esse tipo de construção requer, também, outros componentes projetados de modo bastante especial e, por isso, não permite nenhuma variação simples em grandes séries. A colocação a quente não é sem problemas.

Demanda-se, portanto, um princípio de construção para um mó- dulo de freio a tambor que possa ser produzido economicamente e possa ser instalado facilmente pelo fabricante de veículos, módulo este que evite as desvantagens do estado da técnica, e seja apropriado em princípio para a aplicação como freio de serviço elétrico. Além disso, demanda-se uma fun- ção de freio de estacionamento sem falhas e estável, que possa ser adapta- da facilmente para diferentes tipos de veículos e equipamentos de veículos, e sendo que, ainda assim, o tirante de acionamento / tirante de engrenagem possa ser projetado o mais simples possível. Esse objetivo é alcançado juntamente com as características da parte caracterizante das reivindicações independentes 1 e 10. Nesse caso, a reivindicação 1 se refere a uma solução integrada com conversor Rot-Trans integrado ao atuador, conversor este que se acha posicionado externamen- te, atrás da placa de ancoragem. Um módulo de freio a tambor de acordo com a reivindicação 10 se refere a um princípio em uma construção des- membrada, na qual o conversor Rot-Trans, à parte em relação ao atuador, está localizado na região das sapatas de freio. O fluxo de forças das forças de aperto é imediatamente direto, na medida em que uma porca de aciona- mento do conversor está apoiada de modo axialmente fixo e giratoriamente na placa de ancoragem, para o apoio, e que a porca de acionamento aciona uma disposição de fuso apoiada de modo rotacionalmente fixo, bem como axialmente deslocável, a qual, por meio de um cabo de ativação, agarra em pelomenos uma sapata de freio. Desse modo, torna-se viável um módulo de freio a tambor que pode ser acionado eletricamente e que pode ser montado facilmente, e sendo que o cabo de ativação está configurado como cabo de tração curto flexível, o qual se encontra pronto e articulado a uma engrena- gem de alavanca de uma sapata de freio para a montagem fácil pelo fabri- cante de veículos, de tal modo que se elimine um processo de suspensão de cabo pelo fabricante de veículos. Uma vantagem particular da presente in- venção consiste em que se elimina uma fabricação separada com compo- nentes especiais, na medida em que os freios a tambor com engrenagens de alavanca podem continuar a serem empregados. Isso possibilita uma varia- ção fácil de grandes séries, na medida em que são viabilizados veículos au- tomotores com órgãos de ativação de freios manuais convencionais, sem grande dispêndio, além de veículos automotores com sistemas de ativação eletromecânicos (sistemas de cabo de tração com alavanca de ativação). O cabo de ativação encurtado aumenta a eficiência, porque são evitadas as fricções desnecessárias.

Na medida em que o cabo de tração ou um elemento de engre- nagem (alavanca) ou ambos combinados sejam providos de uma elasticida- de especialmente definida, melhoram os processos elétricos de ajuste e de regulagem e evita-se uma deformação durante a colocação a quente. Desse modo viabiliza-se a colocação a quente e os efeitos desvantajosos de pro- cessos de retração de um tambor de freio são evitados sem elementos de molaespeciais.

Uma construção particularmente firme e efetiva, com pequenas perdas por fricção, é viabilizada na medida em que em um fluxo de forças entre a placa de ancoragem e a porca de acionamento seja posicionado pelo menos um mancal de rolamento que pode ser projetado como mancal de rolamentos de esferas ranhuradas ou como mancal axial.

Com vantagem de fabricação, é prevista uma caixa de engrena- gem de várias peças com plano de divisão de caixa paralelo e também cen- tral em relação a um eixo de uma disposição de fuso. O eixo da disposição de fuso está disposto antiparalelamente, em ângulo oblíquo, em relação à placade ancoragem. Em uma forma de execução modificada, os planos de divisão da caixa ou coberturas se estendem paralelamente à placa de anco- ragem. Além disso, é prevista uma manga para a recepção de uma disposi-

ção de fuso deslocável, a qual está disposta centralizadamente em relação a uma abertura de passagem da placa de ancoragem e penetra ao menos parcialmente a abertura de passagem. Na medida, portanto, em que o con- versor Rot-Trans esteja disposto de modo integrado em certa medida na a- berturade passagem, em uma interface entre caixa de engrenagem e placa de ancoragem, cria-se um módulo de freio a tambor compacto e com pouca necessidade de espaço. Com particular vantagem, a disposição de fuso po- de ser equipada com corpos de rolamento para uma configuração particu- larmente efetiva e sem fricção (mecanismo de fuso com corpos de rolamen- to, mecanismo de rosca com esferas (KGT)).

É evidente que o atuador, especialmente sua caixa de engrena- gem construída inteiriça ou com várias partes, encontra-se vedado especi- almente na região de seus planos de divisão. Na região de uma abertura de saída do cabo de ativação, para que nenhum meio estranho (líquido, abra- são, sujeira) possa chegar a um espaço interno do atuador e danificá-lo por longo prazo, pelo menos uma vedação é prevista na região do cabo de ati- vação e impele este.

A vedação, essencialmente imobilizada em relação à placa de ancoragem, pode ser provida de um filete vedante, sob o qual se desloca relativamente o cabo de ativação no exercício de um movimento de ativação. Alternativamente, um filete vedante assenta sobre o cabo de tração, deslo- cando-se junto com este, e a vedação dispõe de pelo menos uma seção e- lástica (fole de dobrar, fole de enrolar), a qual nivela o movimento de ativa- ção. Em qualquer caso, a vedação bloqueia uma fenda entre a caixa de en- grenageme o cabo de ativação.

Em uma outra solução do problema com um tirante de engrena- gem modificado, o conversor Rot-Trans, em construção desmembrada, ou seja, à parte em relação ao atuador, como alavanca na região das sapatas de freio, dentro do tambor de freio, está articulado de modo pivotável à placa de ancoragem «e está ligado com o cabo de ativação. Nesse caso, a alavan- ca pivotável compreende pelo menos uma endentação que engrena com a disposição de fuso do atuador. A elasticidade definida e/ou a variação de elasticidade no processo de ativação facilita processos elétricos de regula- gem e de ajuste. Para essa finalidade, a elasticidade da alavanca pode ser modificada através de um ou mais batentes. Um batente pode ser projetado como perna à parte da alavanca. Além disso, à alavanca pode ser associada uma elasticidade à parte (elemento elastômero, mola).

Uma adaptação ainda mais simples, quanto à técnica de produ- ção em grandes séries, para diferentes aplicações, conservando-se uma estratégia de mesmas peças no que se refere à placa de ancoragem e ao atuador é viabilizada na medida em que entre o atuador e a placa de anco- ragem é previsto um adaptador. O adaptador pode ser previsto como com- ponente inteiriço da caixa de engrenagem ou como componente à parte.

Em qualquer caso, o cabo de ativação entre o atuador e a en- grenagem de alavanca de uma sapata de freio é previsto pré-montado de um modo tal que seja racionalizada a etapa de trabalho de um acoplamento entreo cabo de ativação e o freio de roda, e sendo que, além disso, não seja preciso montar nenhum atuador central de cabo de tração no veículo auto- motor. Em outras palavras, a princípio são suficientes conexões meramente elétricas entre o atuador e a unidade de controle eletrônica.

No desenho mostra-se, em parte esquematicamente e em parte emdiferentes escalas, cortes, vistas ou perspectivas: Fig. 1a: placa de ancoragem com atuador, em vista de trás em perspectiva; e Fig. 1b: vista em detalhe do atuador da Fig. 1a; Fig. 2a: corte ao longo da linha de corte II-Il na Fig. 1, com fluxo de força da força de ativação indicado; e Fig. 2b: detalhes do atuador da Fig.

2a ,emcorte; Fig. 3a, 3b: providências de vedação para o atuador, em corte; Fig. 4a-c: detalhes de alternativas de fixação entre o atuador e a placa de ancoragem, respectivamente em corte; Fig. 5a, b: uma engrenagem de alavanca sob tensão prévia, com elasticidade definida; e Fig. 5c: uma alavanca com batente integrado; Fig. 6: uma solução que economiza espaço, com um conversor Rot-Trans, em construção desmembrada, parcialmente dentro de um tambor de freio.

Características coincidentes estão designadas no desenho por números de referência respectivamente coincidentes.

Um módulo de freio a tambor 1, que pode ser ativado por motor elétrico, para a disposição em componentes axiais de um veículo automotor compreende uma placa de ancoragem 2 com sapatas de freio 6a, b aí apoi- adas, as quais são previstas dentro de um tambor de freio não mostrado.

Sobre uma face oposta da placa de ancoragem 2 acha-se fixado um atuador 3 acionado por motor elétrico, atuador este que, através de uma engrena- gemd4e um cabo de ativação 5 conectado em seguida, engata em uma ou mais das sapatas de freio 6a, 6b de um modo tal que essa(s) sapata(s) de freio 6a,b possa(m) executar um movimento de ativação B na direção do tambor de freio, para executar uma função de freio de serviço e/ou de freio de estacionamento.

Entre as sapatas de freio 6a,b pode ser previsto um dis- positivo de apoio 11. A engrenagem 4 abrange uma caixa de engrenagem 8, que aloja o motor 7 ou ao menos sustenta o motor 7. O motor 7 consome tensão em corrente contínua, sendo comutado mecanicamente ou eletroni- camente e é de um tipo padrão disponível a preços baratos.

A Fig. 1a,b mostra que um eixo A1 do motor 7 está disposto a uma distância x, bem como paralelamente a um eixo A2 de uma disposição de fuso 9. Todas as formas de execução ou soluções têm em comum o fato de que entre o atuador 3 e a placa de ancoragem 2 pode ser previsto um adaptador 10, para viabilizar uma adaptação e uma adequação fáceis a dife- rentes condições espaciais e de instalação em um veículo automotor.

O a- daptador 10 é um componente formado por uma só peça da caixa de engre- nagem 8, ou é um componente separado.

Uma outra particularidade de to- das as soluções consiste em que o atuador 3 está disposto no sentido con- trário à direção de deslocamento para a frente de um veículo, ou seja, atrás de um cubo de roda em relação à direção de deslocamento para a frente, aproximadamente em uma posição de 3 horas em relação ao cubo de roda, bem como está disposto comprimido junto à placa de ancoragem 2. Disso resulta uma proteção particularmente satisfatória do atuador 3 contra influ-

ências ambientais, tais como intempéries e chuvas de granizo. O pequeno comprimento estrutural do atuador, com pequena projeção Ú (através do paralelismo dos eixos A1, A2), e a flexibilidade do cabo de ativação 5 possi- bilitam, basicamente, um posicionamento livremente adaptável na placa de ancoragem2.

O tirante de acionamento e o tirante de engrenagem das solu- ções segundo as Fig. 1-4 dispõem, nesse contexto, de uma engrenagem de vários estágios, especialmente uma engrenagem de dois estágios de roda dentada e/ou engrenagem de correia e/ou engrenagem helicoidal e/ou en- grenagem planetária (combinações misturadas dos tipos acima menciona- dos são possíveis e desejáveis), como conversor de momentos do tipo redu- tor. Nesse caso, uma engrenagem de rodas, de preferência com dois está- gios, possibilita uma proporção de redução em uma faixa entre cerca de 7:1 a 25:1. Se a engrenagem de alavanca conectada em seguida na região das sapatas de freio 6a,b permitir uma redução de cerca de 5:1, será obtida uma proporção de redução de cerca de 125:1. Além disso, ocorre uma ação adi- cional de redução do conversor Rot-Trans, o que possibilita um efeito total de redução através de todo o tirante de acionamento, em uma ordem de grandeza de no mínimo cerca de 250:1. Devido ao tirante de engrenagem, asdemandas de custos e de potência para o motor 7 ficam nitidamente re- duzidas ainda mais.

A construção do atuador é visível em detalhes nas Fig. 1-4. Nes- se caso, o atuador 3 é previsto como unidade construtiva manejável separa- damente sobre uma face 12 da placa de ancoragem 2. É possível que o conversor Rot-Trans seja integrado, como disposição de fuso 9, à caixa de engrenagem e, conforme as Fig. 2-4, seja conduzido na caixa de engrena- gem de modo rotacionalmente fixo, facilmente manejável e sem folgas. Uma variação dessa configuração consiste em que o conversor Rot-Trans é pre- visto externamente à caixa de engrenagem 8, dentro do tambor de freio, e contém uma disposição de fuso 9 ou uma alavanca pivotável 50, segundo a Fig. 6, a qual fica apoiada na placa de ancoragem 2. De preferência, a fixa- ção é prevista por meio de flange, podendo ser desfeita. Detalhes da fixação seguem-se com base na descrição seguinte das Fig. 4 a-c.

Como se deduz das Fig. 1a,b, a caixa de engrenagem 8 está construída com várias partes. A caixa de engrenagem 8 aloja vários compo- nentes de engrenagem, que servem primariamente para a conversão de momento de rotação (momento de rotação inicial reduzido, momento de ro- tação de saída elevado) e também podem viabilizar uma função sem corren- te do freio de estacionamento, por meio de autobloqueio. Eixos A1, A2 dos eixos de motor e de engrenagem são previstos paralelamente um ao outro, deslocados mutuamente pela distância X. Pelo menos determinados compo- —nentes de engrenagem podem apresentar, ao menos parcialmente, material sintético barato. De preferência, o autobloqueio sem corrente é previsto no conversor Rot-Trans (disposição de fuso 9), de tal modo que, a princípio, o resto do tirante de engrenagem fique o mais amplamente possível descarre- gado de forças de aperto.

Segundo as Fig. 1-5, a caixa de engrenagem 8 aloja adicional- mente, ao menos parcialmente, um conjunto de conversor Rot-Trans com a disposição de fuso 9 para a conversão do movimento de rotação de aciona- mento rotacional em um movimento de saída de movimento translacional. Consequentemente, para a integração com economia de espaço nas dispo- sições conhecidas de freio a tambor, de modo a economizar espaço (com- pacto) e barato, o conversor é inserido em uma interface entre o atuador 3 e a placa de ancoragem 2 e, ainda assim, é conduzido na caixa de engrena- gem de um modo tal que para uma reequipagem para o sistema de atuador eletromecânico não é necessária nenhuma modificação na mecânica do freio a tambor, especialmente na engrenagem de alavanca ou na placa de ancoragem 2.

Para aquelas aplicações com uma função de freio eletromecâni- ca, com fricção reduzida e particularmente efetiva, vários corpos de rolamen- to se encontram entre uma porca de acionamento 14, a princípio projetada de metal, e uma disposição de fuso 9, a princípio projetada de metal. Nas variantes “solucionadas sem corrente”, uma função de freio de estaciona- mento é viabilizada através de um dispositivo à parte de estacionamento, de travamento ou de bloqueio. Por exemplo, um dispositivo particularmente vantajoso é conhecido a partir do DE 19826785 A1, cujo conteúdo de evi- dência é totalmente incluído aqui, no que se refere aos princípios desse dis- positivo de estacionamento. Conforme indicado na Fig. 2b, o fluxo de força da força de ativa- ção de freio ocorre da maneira a seguir. A partir das sapatas de freio 6a,b e do cabo de ativação 5, a força de tração chega à porca de acionamento 11 através da disposição de fuso 9. A bucha metálica de espaçamento 34 serve para um reforço direto e rígido da força de freio em uma superfície de apoio plana16.Essa bucha apoia um anel externo do mancal 14. De preferência, a bucha de espaçamento 34 encontra-se moldada como peça de inserção de material sintético na caixa de engrenagem 8. O mancal 15 está projetado, vantajosamente, como mancal de rolamento de pouca fricção (mancal de esferas oblíquo, mancal de esferas radial, mancal de esferas axial ou mancal de esferas ranhuradas). O mancal 15 descrito possibilita, também, um apoio dirigido radialmente para a porca de acionamento 14. Em uma variação da configuração, para um apoio particularmente preciso e resistente a tomba- mentos da porca de acionamento 14 podem ser previstos respectivamente um mancal pelo lado do acionamento e, adicionalmente, um mancal pelo ladode saída de acionamento, sem se sair da invenção.

Uma guia 17 e mudança de direção do cabo de ativação 5 acha- se configurada de modo amplamente sem fricção, na medida em que seja prevista um revestimento de material lubrificante e/ou uma instalação cuida- dosamente arredondada do cabo de ativação 5 com ou sem envoltório 18.

Nesse caso, deve-se ajustar uma providência de vedação à construção con- creta do cabo de ativação 5, com ou sem envoltório 18, tal como é mostrado exemplarmente nas Fig. 3a,b.

A disposição de fuso 9 encontra-se engrenada com a porca de acionamento 11 e está posicionada na caixa de engrenagem 8 de modo ro- tacionalmente fixo, bem como axialmente deslocável. Para essa finalidade, a caixa de engrenagem 8 apresenta uma guia 19 prismática ou cilíndrica, com pelo menos um ou mais elementos de corrediça, os quais, como meios atu-

antes pelo ajuste de suas próprias formas, contribuem para a função de se- gurança de guia e de torção. Para se viabilizar uma desconexão elétrica a- propriada do atuador 3, a disposição de fuso 9 está provida de um batente 20, o qual serve para o encosto em um contra-apoio 21 pelo lado da caixa. Alémdisso, entre o contra-apoio 21 e o batente 20 é previsto pelo menos um elemento elastômero 22. O elemento elastômero 22 está configurado, de preferência, como disposição de mola de prato, a qual viabiliza uma curva característica rígida de mola no caso de pouca necessidade de espaço. Em conjunto com a medição e observação da demanda de corrente elétrica do motor7, isso possibilita uma desconexão elétrica apropriada e automática antecipada através da unidade de controle 63.

A construção do atuador de acordo com a invenção e particu- larmente compacta prevê que a disposição de fuso 9 esteja alojada de modo deslocável ao menos parcialmente em uma manga 23 da caixa de engrena- gem8.A manga 23 está disposta de modo centrado em relação a uma aber- tura de passagem 24 da placa de ancoragem 2. De preferência, a manga 23 penetra na abertura de passagem 24 de um modo tal que pelo menos uma parte da disposição de fuso 9 possa ser empurrada para dentro do interior do tambor de freio. Isso também serve para uma centralização automática docabo de ativação 5.

O atuador 3 está totalmente protegido contra a penetração de meios estranhos (sujeira, abrasão, líquido) ou contra a saída de lubrificantes que foram inseridos. Para a vedação da caixa de engrenagem 8, na região de uma abertura de saída 25 do cabo de ativação 5 é previsto pelo menos um elemento de vedação 26. O elemento de vedação 26 inclui pelo menos um corpo básico 27 previsto de modo imóvel e pelo menos um filete de ve- dação, previsto basicamente de modo imóvel, o qual bloqueia uma fenda entre a caixa de engrenagem 8 e o cabo de ativação 5. No caso da disposi- ção estática do elemento de vedação 26, o cabo de ativação 5 — ao exercer olevantamento de ativação — se move em relação ao filete de vedação (cf. Fig. 2a). No caso de uma outra forma de execução de uma vedação segun- do a figura 3a, para a compensação elasticamente niveladora do levanta-

mento de ativação é prevista pelo menos uma seção elástica, um fole de rolamento ou de dobrar, que é móvel juntamente com o cabo de ativação 5. Uma outra variação de uma vedação (Fig. 3b) consiste em que todo o cabo de ativação 5 é provido de um envoltório 18. O envoltório 18 está disposto, basicamente hermético, bem junto à manga 23 e termina com uma disposi- ção hermeticamente vedada na região de uma armação terminal. A vedação está projetada, exatamente como a guia 17 do cabo de ativação 5, o mais amplamente possível sem fricção (revestida com lubrificante ou agente des- lizante).

Interfaces de fixação apropriadas entre a placa de ancoragem 2 e o atuador 3 podem ser deduzidas como exemplos a partir das Fig. 4a-4b. Segundo a Fig. 4, para a adaptação ao atuador 3 em uma abertura de pas- sagem 24 de uma placa de ancoragem 2 do tipo ativado hidraulicamente de modo convencional, acha-se disposto adicionalmente um componente de flange 29 cilíndrico para a admissão do atuador 3. A manga 23 está provida, radialmente por fora, de um elemento de vedação e está inserida, vedada, no componente de flange 29. Para a fixação removível entre o atuador 3 e o componente de flange 29 são empregados vários meios de fixação 30 apa- rafusáveis, os quais, ao lado do atuador 3, ou seja, externamente ao tambor de freio, são acessíveis para fins de manutenção. Essa variante tem a van- tagem de que a placa de ancoragem 2 está adaptada simplesmente para a admissão do atuador 3 através do componente de flange adicional 29, ou seja, são mantidas a produção basicamente sem aparas e a formatação da placa de ancoragem 2 por meio de ferramentas já conhecidas.

Na variante da Fig. 4b, econômica e como exemplo, para a fixa- ção removível entre a manga 23 da caixa de engrenagem 8 e a placa de an- coragem 2 é previsto um meio de fixação 31 que atua pelo ajuste de formas ou por aperto elástico, o qual, de preferência, está projetado como anel elás- tico, o qual agarra em uma ranhura ou similar da manga 23 na região interna do tambor de freio. Para uma desmontagem do atuador 3 é necessário que antes o tambor de freio seja retirado do cubo. Uma tensão prévia elástica e uma vedação são convenientes.

Em uma forma de execução segundo a Fig. 4c, é prevista uma rosca externa 32 na manga 23, sendo que uma porca roscada central 33 está enroscada sobre a manga 23. Subentende-se que é conveniente uma providência de vedação para todas as variantes.

O módulo de freio a tambor 1 acima descrito, com cabo de ativa- ção 5, pode ser combinado com uma engrenagem de alavanca projetada com elasticidade definida, do modo descrito a seguir, sendo que esta é pre- vista como estando integrada dentro do tambor de freio. Nesse caso, a en- grenagem de alavanca dispõe de pelo menos um braço de alavanca 40, pro- jetado com elasticidade e flexibilidade definidas, o qual, por um lado, está articulado ao cabo de ativação 5 e, por outro lado, está articulado a uma sa- pata de freio 6a,b, e sendo que o braço de alavanca 40 apresenta uma curva característica de mola pré-determinada. Quando o freio a tambor, no estado quente, executa uma função de freio de estacionamento e, depois disso, o tambor de freio esfria, o que dispara um processo de contração do tambor de freio, evita-se um processo de aperto ou uma destruição do freio a tambor devido à maleabilidade elástica definida da curva característica de alavanca segundo a figura 5b. O braço de alavanca elástico 40 pode ser previsto es- pecialmente pré-tensionado elasticamente. Para isso, pode ser previsto um elemento de pré-tensão 41, o qual, por exemplo, pode ser projetado como parafuso de um modo tal que seja possível ajustar o efeito de pré-tensão. Ao braço de alavanca 40 pode ser combinado um batente 42, o qual limita a deformação do braço de alavanca elástico 40. Na forma preferida de execu- ção segundo a figura 5b, uma alavanca 40 apresenta duas pernas à parte, emforma de garfo, uma das quais apresenta a função elástica e a outra po- de assumir uma função de batente para a outra perna. Na região do batente 42, as duas pernas estão dispostas a uma distância definida uma em relação à outra. Devido à pré-tensão e ao batente 42 do braço de alavanca 40, tor- na-se possível executar, com meios construtivos simples, uma melhor identi- ficaçãoda força de aperto com base em um monitoramento da demanda de corrente elétrica do motor 7. Pode-se prescindir de um sistema sensor de força especial. Isso porque a pré-tensão e o batente 42, conforme a figura 5b

(imagem do meio), provocam alterações (dobras) nítidas e, portanto, relati- vamente simples de serem identificadas em um diagrama de curso de ativa- ção-força de aperto, o qual, na evolução, coincide, no essencial, com um diagrama de curso de ativação-demanda de corrente. O elemento de pré- tensão41 é previsto pré-tensionado entre as duas pernas. De preferência, o braço de alavanca 40 é constituído de um material achatado plano, especi- almente de chapa de aço, e dispõe de um perfil externo essencialmente em forma de foice, e sendo que para a formação das duas pernas é previsto um rebaixo 43 essencialmente em forma de foice.

Uma correção do desgaste pode ocorrer, em princípio, eletroni- camente com base em uma adequação de uma posição de reajuste do atu- ador 3, sendo que um curso morto com desgaste progressivo do revestimen- to de fricção é reajustado em certa medida sucessivamente.

Caso o módulo de freio a tambor 1, juntamente com uma ativa- ção hidráulica, seja previsto integrado em uma instalação de freio de veículo automotor, sendo que o atuador eletromecânico deve executar exclusiva- mente uma função eletromecânica de freio de estacionamento, e sendo que uma função de freio de serviço é executado, em princípio, hidraulicamente, então são respectivamente previstos adicionalmente pelo menos um cilindro de freio de roda 62 com êmbolo, bem como um dispositivo automático de reajuste, o qual, de preferência, pode ser combinado com um dispositivo de apoio 11. Nesse caso, o cilindro de freio de roda 62 se encontra na região do dispositivo de apoio 11, em certa medida em frente ao atuador eletromotor 3, em relação a um eixo de rotação D do tambor de freio. Os dispositivos de ativação eletromecânicos e hidráulicos/mecânicos, neste caso, estão dispos- tos e direcionados paralelamente um ao outro.

A descrição que se segue se refere a uma outra solução de a- cordo com as Fig. 6a-c. Nesse caso, à parte do atuador 3 é previsto um con- versor Rot-Trans que, juntamente com uma disposição de fuso 52, está po- —sicionado dentro do tambor de freio, o que reduz ainda mais a necessidade de espaço. Nesse contexto, são descritas exclusivamente as diferenças em relação às Fig. 1-5. Características coincidentes nas Fig. 6a-c estão assina-

ladas por números de referência coincidentes.

O conversor Rot-Trans do atuador 3 está projetado sem porca de acionamento. Isso porque no cabo de ativação 5, entre o atuador 3 e as sapatas de freio 6, é previsto um conversor Rot-Trans com pelo menos uma alavanca 50 articulada pivotavelmente à placa de ancoragem, alavanca esta que está totalmente integrada dentro do tambor de freio. Isso reduz ainda mais o comprimento estrutural do atuador 3 e possibilita uma construção desmembrada, na medida em que os componentes de engrenagem para a conversão do momento de rotação estão separados daqueles elementos de engrenagem para a conversão em movimento de translação.

Em outra configuração da invenção, um eixo de saída de movi- mento 51 do atuador 3 está provido de uma disposição de fuso 52 em forma de rosca. A disposição de fuso 52 apresenta uma extremidade 53, que está disposta giratoriamente em um mancal 54 — de preferência, um mancal de rolamentos. O mancal 54 está fixado à ou na placa de ancoragem 2 ou inte- grado à placa de ancoragem 2. Para a configuração de uma engrenagem de alavanca pivotável, a disposição de fuso 52 encontra-se posicionada de tal modo no tambor de freio, que este engrena com uma endentação 55 da ala- vanca 50. A inclinação da endentação 55 está vantajosamente projetada de tal modo que se forma um autobloqueio sem corrente para a função de freio de estacionamento. Uma configuração elástica definida da alavanca articu- lada 40 melhora os processos eletrônicos de comutação e de regulagem, porque desse modo se viabiliza uma mudança da curva característica em função da deformação em uma trajetória da corrente elétrica. À alavanca 40 podem ser combinados um ou mais batentes 42 para a mudança do compor- tamento elástico de deformação, os quais produzem uma mudança da curva característica e, desse modo, viabilizam um controle e uma regulagem sim- plificados — sem sistema sensor de força de medição direta. Um batente 42 pode ser configurado como perna especial da alavanca 40. Para influenciar adicionalmente, à alavanca 40 pode ser combinado um elemento elastômero à parte. Subentende-se que todas as soluções e formas de execução podem apresentar um circuito em série de vários elementos elastômeros.

Para a conexão elétrica com uma unidade de controle eletrônica 63 e/ou um comutador elétrico, o atuador está provido de pelo menos uma interface elétrica de tomada ou interface elétrica de plugue 60. Para a con- dução da corrente em uma caixa de engrenagem 8 de material sintético po- dem ser empregados trilhos metálicos energizados (grelhas estampadas). É possível adequar facilmente a interface elétrica 60, através de um adaptador inserível e substituível que é introduzido, a diferentes requisitos tais como posições, configurações exatas de plugues ou outros desejos dos clientes.

Para uma ativação do freio, o atuador 3 é acionado na direção de ativação do freio. Desse modo, a disposição de fuso 9 nas Fig. 1-4 -ou a alavanca 50 na Fig. 6 — desloca-se contra a força elástica de pré-tensão de um ou mais elementos de mola 61 na direção axial, de tal modo que no cabo de ativação 5 seja formada a força de tração demandada Fs. As sapatas de freio 6a, 6b são encostadas no tambor de freio e a força de aperto é aumen- tada até um momento em que uma unidade de controle eletrônica 63 emita um sinal de desconexão e interrompa o fornecimento de corrente.

Com a finalidade de assegurar uma ativação de freio (processo de freio de estacionamento), o motor 7 pode ser fechado em curto. Se a en- grenagem estiver projetada com autobloqueio, desse modo se obterá um autobloqueio sem corrente. Para outros casos de aplicação pode ser previs- to um dispositivo à parte de travamento de freio de estacionamento.

Para disparar uma ativação de freio de estacionamento, o atua- dor 3 é acionado ao reverso na direção de disparo. Cada processo de dispa- ro é reforçado por uma redeformação elástica — ao menos do elemento de mola61 pré-tensionado — e, por isso, é rapidamente concluído. Uma rede- formação elástica do braço de alavanca 40 ou de outros elementos elastô- meros reforça o processo de disparo basicamente do mesmo modo.

No conjunto, através da invenção torna-se viável a um fabricante de veículos uma instalação simples e particularmente econômica de um mó- dulodefreioa tambor 1, acionável eletromecanicamente, segundo um assim chamado princípio de plug-and-play, na medida em que o módulo de freio a tambor 1 é fixado simplesmente mecanicamente em um componente axial e sendo que é produzida apenas uma interface elétrica 60 para a alimentação elétrica do atuador 3 com uma unidade de controle 63 e/ou com um comuta- dor.

Como resultado, a verticalização necessária da produção no fabricante de veículos é nitidamente reduzida devido a isso.

Listagem de Referência 1 módulo de freio a tambor 2 placa de ancoragem 3 atuador 4 engrenagem 5 cabo de ativação 6 sapata de freio 7 motor 8 caixa de engrenagem 9 disposição de fuso 10 adaptador n dispositivo de apoio 12 face externa 13 face interna 14 porca de acionamento 15 mancal 16 superfície de apoio 17 guia 18 envoltório 19 guia 20 batente 21 contra-apoio 22 elemento elastômero 23 manga 24 abertura de passagem 25 abertura de saída 26 elemento de vedação 27 corpo básico

28 fole de dobrar 29 componente de flange 30 meio de fixação 31 meio de fixação 32 rosca externa 33 porca roscada 34 bucha de espaçamento 40 braço de alavanca 41 elemento de pré-tensão 42 batente 43 rebaixo 50 alavanca 51 eixo de saída de movimento 52 fuso 53 extremidade 54 mancal 55 endentação 60 interface 61 elemento de mola 62 cilindro de freio de roda 63 unidade de controle A1,A2 eixo D eixo de rotação Fs força de tensão 28 S curso a,b ponto de dobra ax axial r radial Ú projeção VV distância XxX distância

Claims (23)

REIVINDICAÇÕES

1. Módulo de freio a tambor (1), que pode ser operado por motor elétrico, para veículos automotores, abrangendo um atuador eletromecânico (3), que está fixado sobre uma face externa (12) da placa de ancoragem (2), parao acionamento de um conversor Rot-Trans para a conversão de um movimento de rotação de acionamento rotatório em um movimento de ati- vação translatório (B) de sapatas de freio (6a,b), que estão dispostas sobre uma face interna (13), de costas para o atuador (3), da placa de ancoragem (2) em um tambor de freio, de tal modo que elas possam executar um movi- mento de ativação na direção do tambor de freio, caracterizado pelo fato de que uma porca de acionamento (14) do conversor Rot-Trans, para reforçar a força de frenagem, está apoiada de modo axialmente firme, bem como gira- tório, na placa de ancoragem (2).

2. Módulo de freio a tambor (1), que pode ser operado por motor elétrico, para veículos automotores, de acordo com a reivindicação 1, carac- terizado pelo fato de que a porca de acionamento (14) aciona uma disposi- ção de fuso (9) que está protegida contra torção, bem como está disposta de modo axialmente deslocável na caixa de engrenagem (8), disposição de fuso esta que, com um cabo de ativação (5), engata em pelo menos uma sapata defreio(6a,b).

3. Módulo de freio a tambor (1), que pode ser operado por motor elétrico, para veículos automotores, de acordo com a reivindicação 1, carac- terizado pelo fato de que pelo menos um mancal (15) está disposto em um fluxo de força entre a placa de ancoragem (2) e a porca de acionamento (14).

4. Módulo de freio a tambor (1), que pode ser operado por motor elétrico, para veículos automotores, de acordo com a reivindicação 3, carac- terizado pelo fato de que o mancal (15) está projetado como mancal de esfe- ras ranhuradas ou como mancal axial.

5. Módulo de freio a tambor (1), que pode ser operado por motor elétrico, para veículos automotores, de acordo com uma ou mais das reivin- dicações anteriores, caracterizado pelo fato de que uma caixa de engrena-

gem (8) apresenta uma manga (23) para a admissão da disposição de fuso (9).

6. Módulo de freio a tambor (1), que pode ser operado por motor elétrico, para veículos automotores, de acordo com a reivindicação 5, carac- terizado pelo fato de que a manga (23), em relação a uma abertura de pas- sagem (24) da placa de ancoragem (2), está disposta centralmente, especi- almente penetrando ao menos parcialmente a abertura de passagem (24).

7. Módulo de freio a tambor (1), que pode ser operado por motor elétrico, para veículos automotores, de acordo com uma ou mais das reivin- dicações anteriores, caracterizado pelo fato de que é prevista pelo menos uma vedação na região do cabo de ativação (5), para evitar a entrada de meios estranhos no atuador (3).

8. Módulo de freio a tambor (1), que pode ser operado por motor elétrico, para veículos automotores, de acordo com a reivindicação 7, carac- terizado pelo fato de que a vedação apresenta pelo menos um corpo básico (27) disposto fixo ao local, com pelo menos um filete de vedação previsto essencialmente fixo ao local, o qual fecha uma fenda entre a caixa de en- grenagem (8) e o cabo de ativação (5).

9. Módulo de freio a tambor (1), que pode ser operado por motor elétrico, para veículos automotores, de acordo com a reivindicação 7 e/ou 8, caracterizado pelo fato de que entre o corpo básico (27) e o lábio de veda- ção é prevista pelo menos uma seção elástica, um fole de enrolar ou de do- brar (28), a qual compensa elasticamente um levantamento de ativação do cabo de ativação (5).

10. Módulo de freio a tambor (1), que pode ser operado por mo- tor elétrico, para veículos automotores, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que em um cabo de ativação (5), entre o atuador (3) e as sapatas de freio (6a,b), é previsto um conversor Rot-Trans com pelo menos uma alavanca (50) articulada pivotavelmente à placa de ancoragem (2)

11. Módulo de freio a tambor (1), que pode ser operado por mo- tor elétrico para veículos automotores, de acordo com a reivindicação 10,

caracterizado pelo fato de que a alavanca pivotável (50) está disposta dentro do tambor de freio.

12. Módulo de freio a tambor (1), que pode ser operado por mo- tor elétrico, para veículos automotores, de acordo com a reivindicação 10 ou 11,caracterizado pelo fato de que a alavanca pivotável (50) apresenta pelo menos uma endentação (55), a qual engrena com uma disposição de fuso (52) do atuador (3), disposição de fuso que está apoiada de modo giratório e axialmente não deslocável.

13. Módulo de freio a tambor (1), que pode ser operado por mo- tor elétrico para veículos automotores, de acordo com uma ou mais das rei- vindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que uma alavanca (40) está projetada de modo elasticamente definido.

14. Módulo de freio a tambor (1), que pode ser operado por mo- tor elétrico para veículos automotores, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que à alavanca (40) estão combinados um ou mais batentes (42) para a alteração de sua deformação elástica.

15. Módulo de freio a tambor (1), que pode ser operado por mo- tor elétrico para veículos automotores, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o batente (42) está projetado como perna es- pecialda alavanca (40).

16. Módulo de freio a tambor (1), que pode ser operado por mo- tor elétrico para veículos automotores, de acordo com uma das reivindica- ções de 10 a 15, caracterizado pelo fato de que à alavanca (40) acha-se combinado um elemento de pré-tensão (41).

17. Módulo de freio a tambor (1), que pode ser operado por mo- tor elétrico para veículos automotores, de acordo com uma das reivindica- ções de 10 a 16, caracterizado pelo fato de que a alavanca (40) é prevista sob pré-tensão elástica.

18. Módulo de freio a tambor (1), que pode ser operado por mo- tor elétrico para veículos automotores, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a disposição de fuso (52) apresenta uma ex- tremidade livre (53), a qual está apoiada giratoriamente em um mancal (54)

na placa de ancoragem (2).

19. Módulo de freio a tambor (1), que pode ser operado por mo- tor elétrico, para veículos automotores, de acordo com uma ou mais das rei- vindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que entre o atuador (3) e a placade ancoragem (2) é previsto um adaptador (10).

20. Módulo de freio a tambor (1), que pode ser operado por mo- tor elétrico para veículos automotores, de acordo com uma ou mais das rei- vindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que ao atuador (3) acha- se combinado um travamento de freio de estacionamento e/ou um conversor RotTrans de autobloqueio sem corrente elétrica.

21. Módulo de freio a tambor (1), que pode ser operado por mo- tor elétrico, para veículos automotores, de acordo com uma ou mais das rei- vindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que entre a porca de acio- namento (14) e a disposição de fuso (9) são previstos corpos de rolamento.

22. Módulo de freio a tambor (1), que pode ser operado por mo- tor elétrico, para veículos automotores, de acordo com uma ou mais das rei- vindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a caixa de engrena- gem (8) ou o motor (7) apresenta pelo menos uma interface elétrica (60), a qual está projetada como plugue ou como tomada, a qual serve para a co- nexão elétrica com uma unidade de controle elétrica (63) e/ou com um co- mutador elétrico.

23. Módulo de freio a tambor (1), que pode ser operado por mo- tor elétrico, para veículos automotores, de acordo com uma ou mais das rei- vindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o atuador (3), para o reajuste, encontra-se sob pré-tensão elástica na direção de disparo, de mo- do permanentemente elástico, através de pelo menos um elemento de mola (61, 40) sob pré-tensão elástica ou através de um circuito em série de vários elementos de mola.