ES2315320T3 - Cilindro de freno de disco con mecanismo de freno de aparcamiento. - Google Patents
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Abstract
Cilindro de freno de disco que comprende un pistón (5) apto para desplazarse axialmente en dirección a un disco, y que contiene un mecanismo de freno de aparcamiento constituido por: - un árbol de entrada (8) que se apoya en un tope axial del cilindro que se opone al desplazamiento del citado árbol en dirección opuesta al disco, siendo el citado árbol susceptible de ser arrastrado en rotación durante un mando del freno de aparcamiento. - un mecanismo de rampas de bolas, que comprende al menos una primera garganta (15) llevada por el árbol de entrada (8), al menos una segunda garganta (15) enfrente de la primera garganta, llevada por un órgano (13) apto para empujar el pistón en dirección al disco y al menos una bola (14) aprisionada entre estas gargantas, comprendiendo cada garganta una zona de escape (16) sobre la cual, cuando el árbol (8) de entrada gira con respecto al citado órgano, la bola rueda y, en un primer tiempo, absorbe las holguras del mecanismo y, en un segundo tiempo, desplaza axialmente el citado órgano (13) en dirección al pistón con respecto al árbol de entrada, caracterizado porque la zona de escape (16) de la garganta presenta un perfil exclusivamente convexo.
Description
Cilindro de freno de disco con mecanismo de
freno de aparcamiento.
La presente invención tiene por objeto un
cilindro de freno de disco con mecanismo de freno de aparcamiento y
un freno de disco que comprende un cilindro de este tipo.
Se sabe que los frenos de disco que están
montados en las ruedas traseras de los vehículos cumplen las
funciones de freno de marcha, que es su destino principal, y de
freno de aparcamiento o freno de estacionamiento.
A tal efecto, los cilindros de los frenos
comprenden un mecanismo interior de freno de aparcamiento que se
acciona por tracción de un cable.
Un ejemplo conocido de un mecanismo de este tipo
es aquél en el cual el cable llega a una palanca que arrastra un
árbol de rotación. Este árbol es solidario de uno de los dos platos
circulares que están situados uno enfrente del otro y que
aprisionan entre ellos bolas de metal alojadas en gargantas para
formar una rampa de bolas. Cuando el plato solidario del árbol,
designado plato de entrada, gira con respecto al segundo plato,
móvil en traslación y designado habitualmente plato móvil, las
bolas ruedan dentro de sus gargantas, primero en el fondo de éstas,
y después subiendo por zonas de escape que bordean las citadas
gargantas. Las bolas, al rodar primero sobre los fondos de las
gargantas, empiezan por absorber las holguras del mecanismo de freno
de aparcamiento. Al rodar a continuación sobre las zonas de escape,
las rampas de bolas separan los dos platos uno respecto del
otro.
Por un apilamiento de piezas, este movimiento
relativo de los dos platos provoca el apriete de las mordazas del
freno alrededor del disco.
Este mecanismo de freno de aparcamiento es
satisfactorio en cuanto a su funcionamiento.
Sin embargo, los inventores en la base de la
presente invención han observado que, durante la fase de rodadura
de las bolas sobre los fondos de las gargantas, el desplazamiento en
traslación del plato móvil es generalmente insuficiente para
absorber completamente las holguras del mecanismo de freno de
aparcamiento.
Por consiguiente, la absorción de esta holgura
se consigue mientras que las bolas ruedan ya sobre sus zonas de
escape.
Cuando la holgura está completamente compensada,
queda únicamente un pequeño recorrido de desplazamiento en
traslación del plato móvil para asegurar el apriete efectivo de las
mordazas sobre el disco.
Este problema es tanto más preocupante cuanto
que el usuario del vehículo tiene tendencia a limitar por sí mismo
un esfuerzo sobre la palanca de accionamiento del freno de
aparcamiento, cuando éste la ha hecho recorrer un cierto
recorrido.
Así, si el usuario consagra, sin saberlo, una
gran parte del recorrido de la palanca de accionamiento a absorber
las holguras mecánicas del mecanismo de freno de aparcamiento, éste
no facilitará un esfuerzo suficiente para conseguir completamente
el apriete del freno de aparcamiento.
La presente invención pretende facilitar una
solución simple y económica al problema expuesto anteriormente.
La presente invención tiene por objeto un
cilindro de freno de disco que contiene un pistón apto para
desplazarse axialmente en dirección a un disco y que contiene un
mecanismo de freno de aparcamiento, constituido por:
- -
- un árbol de entrada que se apoya en un tope axial del cilindro que se opone al desplazamiento del citado árbol en dirección opuesta al disco, siendo el citado árbol susceptible de ser arrastrado en rotación durante un mando del freno de aparcamiento.
- -
- un mecanismo de rampas de bolas que comprende al menos una primera garganta llevada por el árbol de entrada, al menos una segunda garganta enfrente de la primera garganta llevada por un órgano apto para empujar el pistón en dirección al disco y al menos una bola aprisionada entre estas gargantas, comprendiendo cada garganta una zona de escape sobre la cual, cuando el árbol de entrada gira con respecto al citado órgano, la bola rueda y, en un primer tiempo, absorbe las holguras del mecanismo y, en un segundo tiempo, desplaza axialmente el citado órgano en dirección al pistón con respecto al árbol de entrada.
caracterizado porque la zona de escape de la
garganta presenta un perfil exclusivamente convexo.
\vskip1.000000\baselineskip
El cilindro de freno de disco de acuerdo con la
invención es ventajoso porque la forma convexa de la zona de escape
de la garganta permite a la bola absorber muy rápidamente las
holguras existentes en el mecanismo de freno de aparcamiento.
Así, el esfuerzo facilitado por un usuario sobre
una palanca de accionamiento del freno de aparcamiento puede
consagrarse casi íntegramente al apriete del freno de aparcamiento,
sin aumento del recorrido de la palanca de accionamiento del freno.
Además, el perfil convexo de la zona de escape de la garganta está
indicado debido a que el esfuerzo que hay que facilitar por el
usuario durante la absorción de las holguras es relativamente
pequeño en comparación con el esfuerzo necesario para el apriete del
freno. Por consiguiente, durante la absorción de las holguras, no
es redhibitorio provocar un desplazamiento axial importante del
plato móvil para una pequeña rotación del plato de entrada.
El perfil convexo de la zona de escape puede ser
variado. Por ejemplo, puede tratarse de un arco de círculo
prolongado por una recta o por una porción de elipse, o también de
una forma logarítmica, de un polinomio o de una combinación de
cónicas.
La presente invención tiene por objeto,
igualmente, un freno de disco, caracterizado porque comprende un
cilindro como el descrito anteriormente.
Con objeto de hacer comprender mejor la
invención, se va a describir ahora un modo de realización dado a
título de ejemplo no limitativo, refiriéndose a los dibujos anejos,
en los cuales:
- la figura 1 es una vista en corte de un freno
de disco de acuerdo con un modo de realización de la invención,
- la figura 2 es una sección de una garganta de
un plato según una superficie cilíndrica coaxial con el citado
plato,
- la figura 3 es un gráfico que representa el
desplazamiento del plato móvil en función del ángulo de rotación
del plato de entrada.
El freno de disco representado en la figura 1
está constituido por un estribo 1 que comprende una nariz de
estribo 2 unida por una bóveda 3 a un cilindro 4.
El cilindro aloja un pistón 5 que está destinado
a ejercer, por su cara externa 6, una presión dirigida según la
flecha 7 sobre una pastilla de freno (no representada).
Otra pastilla de freno (no representada) es
llevada por la nariz de estribo 2 para aprisionar el disco (no
representado) de la rueda entre las dos pastillas.
El cilindro 5 contiene los medios de
accionamiento que permiten apretar las pastillas sobre el disco, por
una parte, cuando el usuario del vehículo presiona el pedal de
freno y, por otra, cuando el usuario acciona el freno de
aparcamiento.
El mando de pedal pone en práctica medios
hidráulicos bien conocidos por el especialista en la materia, que
no se detallarán en la presente descripción.
Un mecanismo de freno de aparcamiento designado
igualmente freno de mano, se combina con los medios hidráulicos en
el interior del cilindro.
Este mecanismo de freno de aparcamiento
comprende un árbol de entrada 8 del cual una extremidad 9 sobresale
del cilindro en el lado opuesto al disco de freno. Por esta
extremidad 9 en saliente, el árbol de entrada es solidario en
rotación de un brazo pivotante 10 que está unido, por ejemplo por un
cable (no representado), a la palanca de mando del freno de
aparcamiento situada dentro del habitáculo del vehículo.
El árbol de entrada 8 se prolonga en el interior
del cilindro por un plato de entrada 11 de una rampa de bola 12,
constituida a su vez por el citado plato de entrada 11, un plato
móvil 13 y tres bolas 14 intercaladas entre las caras enfrentadas
de los dos platos, en el interior de gargantas 15 en arcos de
círculos centrados alrededor del eje de los platos previstos a tal
efecto.
Como se ve en la figura 2, cada garganta 15 está
bordeada por dos zonas de escape 16 sobre cada una de las cuales la
bola 14 correspondiente rueda durante una rotación del plato de
entrada 11, siendo mantenido el plato móvil 13 fijo en rotación al
tiempo que es libre en traslación axial.
Así, cuando el plato de entrada 11 gira
alrededor del eje del árbol de entrada 8, el plato móvil 13 es
empujado axialmente en dirección al pistón 5.
Un tornillo de bloqueo 17 atraviesa la pared
externa del cilindro 4 para desembocar en el interior de este
último a altura del plato móvil 13 que comprende una ranura 18,
paralela a su eje de traslación, en la cual penetra la extremidad
del tornillo de bloqueo 17.
Así pues, el plato móvil 13 es mantenido en
rotación por el tornillo de bloqueo 17, pero permanece libre de
trasladarse axialmente en el interior del cilindro.
Un manguito roscado 19, designada también
tuerca, se apoya contra la cara del plato móvil 13 en el lado
opuesto al plato de entrada 11 y es solidario de éste en rotación
gracias a dientes 20 del plato móvil que penetran en entalladuras
21 de la tuerca 19. Esta tuerca es empujada contra el plato móvil 13
por un muelle helicoidal 22 contenido en una campana 23 que cubre
el citado muelle y la rampa de bolas.
Un tornillo de regulación 24 está atornillado en
el interior de la tuerca 19. Este tornillo comprende una cabeza 25
en forma conocida de empujador, apta, por una parte, para ejercer
sobre el pistón 5 una fuerza tendente a desplazarle hacia el disco
de freno y, por otra, para solidarizar el tornillo 24 en rotación
con el pistón cuando éste ejerza esta fuerza de apoyo.
El funcionamiento de este mecanismo de freno de
aparcamiento es en sí conocido. Se recuerda brevemente el
principio: cuando el brazo 10 pivota, por ejemplo bajo la acción de
un cable unido a la palanca de freno de mano, el árbol de entrada 8
y, por tanto, el plato de entrada 11, pivotan igualmente, y el plato
móvil 13 es empujado en dirección al disco de freno. La tuerca 19,
así empujada, arrastra con ella al tornillo 24 cuya cabeza 25 que
forma empujador, inmovilizada en rotación dentro del pistón 5,
impide cualquier rotación.
Por consiguiente, el tornillo 24 no puede
desenroscarse de la tuerca 19 y el movimiento de traslación
imprimido a la tuerca 19 por el plato móvil 13 se transmite al
tornillo 24 y después al pistón 25, salvo las holguras
funcionales.
Se va a describir ahora la sección de cada
garganta 15 de la rampa de bolas de la figura 1.
En el ejemplo descrito, la garganta 15 tiene un
fondo plano 26 y dos zonas de escape 16 de sección logarítmica, que
unen el fondo plano 26 a la cara frontal 27 del plato.
Habida cuenta de su diámetro, la bola 14 en el
fondo de la garganta no reposa sobre el fondo plano 26, sino sobre
la base inclinada de las dos zonas de escape 16. Esta posición
denominada de fondo de garganta, representada en la figura 2,
presenta especialmente la ventaja de que la tangente en el contacto
de la bola con el fondo de garganta es favorable a una buena
característica de desplazamiento axial en función de la rotación del
plato, debido a que esta tangente no es paralela al plano de
rotación de los dos platos.
Se elimina, así, cualquier riesgo de que la bola
deslice en el fondo de la garganta sin rodar sobre su zona de
escape, fenómeno que podría producirse si la tangente en el contacto
del fondo de garganta de la bola fuera paralelo al plano de
rotación del plato.
Además, la forma logarítmica de las zonas de
escape 16 genera un desplazamiento axial x del plato móvil 13, con
respecto al ángulo \alpha de rotación del plato de entrada 11, del
cual una representación gráfica es facilitada por el gráfico de la
figura 3, en el cual se ve que, desde el principio de la rotación
del plato de entrada, el plato móvil se desplaza de modo importante
y que este desplazamiento axial es cada vez menos creciente a
medida que la rotación del plato de entrada progresa.
La invención asegura, así, una absorción de las
holguras y permite consagrar la parte principal del esfuerzo
facilitado por el usuario al apriete del freno.
A título de comparación, se ha representado en
trazo interrumpido la característica de desplazamiento axial del
plato móvil con respecto al ángulo de rotación del plato de entrada,
para una rampa de bolas del estado de la técnica, en la cual cada
garganta comprende un fondo de perfil circular prolongado por una
zona de escape del perfil sensiblemente rectilíneo.
En esta característica se ve claramente que la
parte principal del recorrido de la palanca de freno, que
corresponde al ángulo \alpha, es consumida por las primeras
rodaduras de la bola en el fondo de garganta o en las proximidades
de éste.
La invención, como acaba de explicarse, elimina
este inconveniente de los dispositivos anteriores.
La invención no está en modo alguno limitada por
los ejemplos escritos anteriormente.
El alcance de la protección está definido por
las reivindicaciones anejas.
Claims (7)
1. Cilindro de freno de disco que comprende un
pistón (5) apto para desplazarse axialmente en dirección a un
disco, y que contiene un mecanismo de freno de aparcamiento
constituido por:
- un árbol de entrada (8) que se apoya en un
tope axial del cilindro que se opone al desplazamiento del citado
árbol en dirección opuesta al disco, siendo el citado árbol
susceptible de ser arrastrado en rotación durante un mando del
freno de aparcamiento.
- un mecanismo de rampas de bolas, que comprende
al menos una primera garganta (15) llevada por el árbol de entrada
(8), al menos una segunda garganta (15) enfrente de la primera
garganta, llevada por un órgano (13) apto para empujar el pistón en
dirección al disco y al menos una bola (14) aprisionada entre estas
gargantas, comprendiendo cada garganta una zona de escape (16)
sobre la cual, cuando el árbol (8) de entrada gira con respecto al
citado órgano, la bola rueda y, en un primer tiempo, absorbe las
holguras del mecanismo y, en un segundo tiempo, desplaza axialmente
el citado órgano (13) en dirección al pistón con respecto al árbol
de entrada,
caracterizado porque la zona de escape
(16) de la garganta presenta un perfil exclusivamente convexo.
2. Cilindro de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque el órgano (13) es un plato móvil de una
rampa de bolas.
3. Cilindro de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque la zona de
escape de la garganta tiene un perfil logarítmico.
4. Cilindro de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque el perfil de la
zona de escape es un arco de círculo prolongado por una recta.
5. Cilindro de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque el perfil de la
zona de escape forma una porción de elipse.
6. Cilindro de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque el perfil de la
zona de escape forma una combinación de cónicas.
7. Freno de disco, caracterizado porque
comprende un cilindro de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes.
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