ES2318734T3

ES2318734T3 - Freno de rueda.

Info

Publication number: ES2318734T3
Application number: ES06722808T
Authority: ES
Inventors: Gunter Dowe; Christian Abt; Michael Pehle
Original assignee: BPW Bergische Achsen KG
Current assignee: BPW Bergische Achsen KG
Priority date: 2005-04-20
Filing date: 2006-04-19
Publication date: 2009-05-01
Anticipated expiration: 2026-04-19
Also published as: DE502006003326D1; JP5334571B2; BRPI0610508B1; DE202006021050U1; EP1872027A1; JP2008537073A; EP1872026B1; BRPI0610508A2; JP2008537071A; JP4878363B2; WO2006111136A1; DE502006002262D1; WO2006111149A1; EP1872027B1; ES2322098T3; ATE416331T1; BRPI0610541B1; ATE427435T1; BRPI0610541A2; EP1872026A1

Abstract

Freno de rueda con dispositivo de reajuste integrado con un émbolo buzo (2) conducido en una carcasa del freno (1) y que trabaja contra una pastilla de freno (4), un dispositivo de aproximación para el accionamiento del émbolo buzo (2), un elemento de reajuste (10; 110) dispuesto en el flujo de fuerza entre el dispositivo de aproximación y el émbolo buzo (2) dentro de la carcasa del freno, que está unido mediante unión roscada (11; 111) con el émbolo buzo (2), una palanca de aproximación giratoria (13) del dispositivo de aproximación que se apoya por un lado respecto a la carcasa del freno (1) y por otro lado en sentido hacia el émbolo buzo (2), un dispositivo de transmisión de la presión situado en el flujo de fuerza entre la palanca de aproximación (13) y el émbolo buzo (2), compuesto por un primer elemento de presión (60; 122) realizado con movimiento de giro respecto a la palanca de aproximación (13) y que presenta una superficie de presión (60a), así como por un segundo elemento de presión (59; 133) giratorio respecto al primer elemento de presión (60; 122) y que presenta una superficie de contrapresión (12a), caracterizado porque el émbolo buzo (2) es un émbolo doble cuyos dos émbolos individuales están rígidamente unidos entre sí por medio de una culata (2a), encontrándose en el centro de la culata (2a) la unión roscada (11; 111) con el elemento de reajuste (10; 110).

Description

Freno de rueda.

La invención se refiere a un freno de rueda conforme al preámbulo de la reivindicación 1.

En una multitud de publicaciones se han descrito ya frenos de disco que además del dispositivo de aproximación del freno están dotados de un dispositivo de reajuste para compensar el desgaste de las pastillas de freno y/o de los discos de freno, ajustando para ello la distancia entre la pastilla de freno y el disco de freno.

Por el documento DE 29 25 342 A1 se conoce un freno de disco con un dispositivo de reajuste de funcionamiento puramente mecánico. Para accionar el freno se aplica presión a un émbolo buzo junto con una tuerca que lleva un dentado helicoidal exterior y una pieza de presión, por medio de un dispositivo de aproximación del freno, con lo cual se desplazan conjuntamente el émbolo buzo, la tuerca y la pieza de presión en sentido hacia la pastilla de freno. El correspondiente dispositivo de ajuste se extiende transversalmente respecto a la dirección de desplazamiento del émbolo buzo. Un elemento esencial del dispositivo de reajuste es un árbol de reajuste que por su exterior está dotado de un dentado helicoidal, que se corresponde con el dentado helicoidal realizado en el contorno de la tuerca. Por medio de los dos dentados helicoidales que se corresponden y de otros componentes del dispositivo de reajuste dispuestos también en dirección transversal a la de desplazamiento del émbolo buzo, tal como por ejemplo un casquillo, una tuerca, un muelle helicoidal, etc., se provoca el efecto de reajuste propiamente dicho. El freno de rueda presenta una forma de construcción que ocupa relativamente mucho espacio.

Un freno de rueda conforme al preámbulo de la reivindicación 1 se deduce por ejemplo del documento US-B-6 311 809.

Para realizar un freno de rueda para ruedas de vehículo con un dispositivo de reajuste integrado que se caracterice por su forma de construcción compacta se propone de acuerdo con la invención un freno de rueda con las características indicadas en la reivindicación 1.

En un freno de rueda de este tipo y en particular un freno de disco, el dispositivo de reajuste integrado trabaja de forma mecánica e independiente de los sistemas de energía y señalización propios del vehículo, y se caracteriza por una forma de construcción relativamente compacta.

Para conseguir una forma de construcción compacta del freno de rueda es ventajoso que el émbolo buzo sea un émbolo doble, cuyos dos émbolos individuales estén unidos rígidamente entre sí por medio de una culata, en cuyo centro se encuentra la unión roscada con el elemento de reajuste.

Para que después de sustituir las pastillas de freno viejas y desgastadas resulte posible rearmar el dispositivo de reajuste integrado, el elemento de reajuste puede estar dotado de un dentado.

El dentado a su vez puede estar realizado de tal manera que engrane con el dentado de una rueda dentada dispuesta al lado del elemento de reajuste. En esta rueda dentada puede haber entonces medios de acoplamiento para el rearme del elemento de reajuste. La rueda dentada está situada preferentemente de forma giratoria en un ensanchamiento lateral del primer elemento de presión.

A continuación se explican diversas formas de realización del freno de rueda haciendo para ello referencia a los dibujos. Éstos muestran:

Figura 1 una sección a través de la pinza del freno de un freno de disco, incluido el disco de freno y las pastillas de freno;

Figura 2 en una representación únicamente esquemática (que se corresponde aproximadamente al plano de sección II-II de la Figura 1) de la disposición de principio de un dispositivo de reajuste;

Figura 3 el principio del dispositivo de reajuste en varias fases (Figuras 3a a 3e);

Figura 4 otra versión de un dispositivo de reajuste conforme a la invención;

Figura 5 una representación parcialmente seccionada a lo largo del plano de corte V-V de la Figura 4;

Figura 5a un detalle de la Figura 5 representado a mayor escala;

Figura 6 una representación en sección a lo largo del plano de corte VI-VI de la Figura 5;

Figura 7 una vista en despiece ordenado de las distintas piezas del dispositivo de reajuste de la Figura 5;

Figura 8 otra versión de un dispositivo de reajuste conforme a la invención;

Figura 9 un detalle de la Figura 8 representado a mayor escala;

Figura 10 una vista en despiece ordenado de algunas piezas individuales del dispositivo de reajuste de la Figura 8;

Figura 11 una sección a través de la pinza del freno de otra forma de realización de un freno de disco;

Figura 12 un detalle de la Figura 11 representado a mayor escala; y

Figura 13 otro detalle de la Figura 11 representado muy ampliado.

La Figura 1 muestra en una representación simplificada una parte de la carcasa del freno 1, 1a de un freno de disco de vehículo, preferentemente del tipo de pinza flotante. Dos émbolos buzos 2 están unidos entre sí en el interior de la carcasa del freno 1 a través de un yugo 2a que transcurre transversalmente respecto a los émbolos buzos. Los dos émbolos buzos forman por lo tanto, tal como se puede ver muy esquemáticamente en la Figura 2, un doble émbolo que se apoya fuera de la carcasa del freno 1 contra la cara posterior de la placa soporte 3 de la pastilla de freno 4. De la pastilla de freno 4 está representado además en las Figuras 1 y 2 en cada una el forro de fricción 5, así como el disco de freno 6 del freno de disco.

El freno de disco que trabaja con un intersticio de aire L (Figura 2) a ambos lados del disco de freno 6, puede estar dotado de un dispositivo de reajuste de funcionamiento puramente mecánico que a continuación se describirá con mayor detalle. Éste está diseñado de tal modo que aunque se trata de un dispositivo único, sin embargo reajusta ambos émbolos buzos 2.

Para transmitir la fuerza de aproximación generada por un cilindro de freno y preferentemente un cilindro de freno de accionamiento neumático, existe en la carcasa del freno 1 una palanca de aproximación 13 de apoyo giratorio. En el extremo libre A de la palanca se puede apoyar la barra de accionamiento 7 del cilindro de freno representada esquemáticamente. Si se carga éste con aire comprimido, la palanca 13 gira alrededor de su apoyo 66 fijo en la carcasa. De este modo se produce el desplazamiento simultáneo de ambos émbolos buzos 2 en sentido hacia el disco de freno 6, a través de los elementos de presión intercalados 69, 59 y la culata 2a que une rígidamente los émbolos buzos en dirección axial. Los detalles del cojinete y apoyo de la palanca de aproximación 13 así como de la disposición del dispositivo de aproximación se explicarán más adelante con mayor detalle.

De acuerdo con la Figura 2, representada muy simplificada para mostrar el principio de funcionamiento, el doble émbolo buzo 2 está dotado en el centro de su culata 2a de una rosca interior, que junto con una rosca exterior de un elemento de reajuste 10 forma una unión roscada 11 entre el elemento de reajuste 10 y los émbolos buzos 2. El elemento de reajuste 10 dispuesto de esta manera en el centro entre los émbolos buzos rígidos 2, ocupando especialmente poco espacio, está realizado en forma de cazoleta y contiene en su interior los distintos elementos del dispositivo de reajuste.

El dispositivo de aproximación puede estar accionado por ejemplo por aire comprimido, con lo cual la palanca de aproximación 13 ejerce una fuerza sobre el elemento de reajuste 10 a través de unos componentes intercalados. Desde el elemento de reajuste 10 se retransmite la fuerza de aproximación a través de la unión roscada 11 uniformemente a los dos émbolos buzos 2, provocando de este modo el movimiento de aproximación de la pastilla de freno 4 respecto al disco de freno 6.

La palanca de aproximación 13 se apoya en una corredera 14 por medio de una articulación 61 en forma de cazoleta con movimiento de giro. El eje de giro de la articulación de cazoleta 61 se extiende paralelo pero decalado respecto al eje de giro del apoyo 66 fijo en la carcasa, e igualmente se extiende también la culata 2a en dirección paralela a estos dos ejes de giro.

La corredera 14 a su vez se apoya a través de un cojinete plano 15 sobre un elemento de presión 60. La corredera plana 14 tiene holgura hacia arriba y hacia abajo con respecto al elemento de presión 60 para posibilitar así movimientos laterales.

El elemento de presión 60 está dispuesto de tal modo en la carcasa 1 que no es giratorio respecto a la carcasa 1. Para este fin el elemento de presión 60 se puede apoyar por el interior en una guía de la carcasa 1.

Orientado hacia el disco de freno 6 está la pieza de presión 60 dotada de un resalte de centrado 134. En este caso éste es cilíndrico y se apoya con su superficie de presión 60a del lado frontal sobre una superficie de contrapresión redonda 12a, que está realizada en forma de un rebaje redondo en el elemento de reajuste 10. Durante el funcionamiento, el elemento de reajuste 10 puede girar por lo tanto respecto al elemento de presión 60 alrededor de su eje geométrico 62. Para reducir la fricción que aparece durante este movimiento de giro puede haber entre la superficie de presión 60a y la superficie de contrapresión 12a una arandela plana de Teflón® que actúa de cojinete de fricción.

Mediante la Figura 2 se explica a continuación el principio de funcionamiento del dispositivo de reajuste integrado, del que el elemento de reajuste 10 es un componente importante. Otros componentes del dispositivo de reajuste son un elemento roscado 22 realizado a modo de un bulón roscado, así como un elemento roscado 21 realizado a modo de una tuerca roscada. La rosca interior del elemento roscado 21 encaja en la rosca exterior de forma correspondiente del otro elemento roscado 22. La unión roscada 23 formada de este modo entre los dos elementos roscados 21, 22 presenta un paso de rosca relativamente largo, tal como se puede ver en el dibujo. Este paso es en particular notablemente mayor que el paso de rosca de la unión roscada 11 realizada en el mismo sentido, entre el elemento de reajuste 10 en forma de cazoleta y los émbolos buzos 2. La unión roscada 23 está realizada además con un rozamiento sumamente bajo.

El elemento roscado 22 en forma de bulón está dotado en su extremo posterior de un tramo cilíndrico 24, que va guiado en un orificio 25 del elemento de reajuste 10, de dimensiones adecuadas. En su otro extremo orientado hacia la pastilla de freno 4, el elemento roscado 22 está dotado de un seguro contra la torsión y además con medios que limitan el recorrido axial del elemento roscado 22. Como seguro contra el giro, este extremo del elemento roscado 22 está dotado de un cuadradillo 27 que pasa a través del correspondiente orificio cuadrado en la tapa 1a de la carcasa de freno 1, y que si bien permite allí una movilidad axial sin embargo no permite el giro. Para limitar la movilidad del elemento roscado 22 están formados en éste, así como correspondientemente en la tapa fija 1a de la carcasa de freno 1, un primer tope final 28 y un segundo tope final 29. En consecuencia se obtiene un primer intersticio S1 y un segundo intersticio S2 (Figura 3b). Cuando el primer elemento roscado 22 se desplaza en sentido hacia la pastilla de freno 4, se reduce el primer intersticio axial S1 hasta que se alcanza el primer tope extremo 28. A la inversa, si el elemento roscado 22 se separa de la pastilla de freno 4, se supera el segundo intersticio axial S2 hasta que el segundo tope final 29 limita este movimiento axial.

El otro elemento roscado 21 realizado a modo de una tuerca roscada está orientado hacia la pastilla de freno 4, y dotado con una superficie de presión 30 de un acoplamiento de fricción. Con la superficie de presión 30 que sirve de acoplamiento se puede apoyar el elemento roscado 21, con un ajuste de fricción en una superficie de contrapresión 31 del elemento de reajuste 10 que sirve de contra-acoplamiento. En el ejemplo de realización, la superficie de presión y la superficie de contrapresión tienen forma anular, y con el fin de aumentar la fricción en las superficies de acoplamiento 30 y 31, tienen forma ligeramente cónica.

Por el otro lado, es decir el lado alejado de la pastilla de freno 4, un muelle de compresión 33 se apoya contra el elemento roscado 21. En el ejemplo de realización, este muelle de compresión es un muelle de plato que rodea de forma anular al elemento roscado 22. Este muelle a su vez se apoya con su otro extremo en un cojinete axial 34, que a su vez se apoya en el elemento de reajuste 10. En el ejemplo de realización aquí representado, el cojinete axial 34 es un cojinete de rodamiento.

Un segundo cojinete axial 36 en forma de cojinete de rodamiento, se apoya en el elemento de reajuste 10, y está sometido por el otro lado a la fuerza de un muelle de compresión 37, que con su otro extremo se apoya contra la carcasa del freno 1. En el ejemplo de realización, el muelle 37 es un muelle helicoidal que rodea al elemento roscado 22. Por el hecho de que el muelle 37 solamente actúa sobre el elemento de reajuste 10 por intermedio del cojinete axial 36, se obtiene una fuerza axial permanente pero casi sin fricción en el sentido de giro que actúa sobre el elemento de reajuste, con lo cual queda asegurada la seguridad de funcionamiento de su rearme.

Del mismo modo, el apoyo del otro muelle de compresión 33 en el cojinete axial 34 de aquel lado, da lugar a una fuerza axial ejercida de modo permanente sobre el elemento roscado 21, estando también esta fuerza axial casi exenta de fricción en el sentido de giro. Sin embargo, la fricción del acoplamiento de fricción formado por la superficie de presión 30 y la superficie de contrapresión 31 es grande, mientras el elemento roscado 21 se apoya contra el elemento de reajuste 10. La superficie de presión 30 y la superficie de contrapresión 31 son por lo tanto componentes de un mecanismo de acoplamiento que permite realizar una unión entre la rosca exterior del elemento de reajuste 10 y la rosca interior del elemento roscado 21 o une ambos componentes formando una unidad, pudiendo anularse por otra parte esta unión de modo que los dos componentes pueden girar mutuamente entre sí. Los elementos roscados 21, 22 están dispuestos de modo concéntrico con respecto al elemento de reajuste 10, lo que da lugar a una forma de construcción compacta integrada en el émbolo buzo 2.

Mediante las Figuras 3a a 3e se describe a continuación el funcionamiento del dispositivo de reajuste.

La Figura 3a muestra el estado de reposo del freno después de un accionamiento, durante el cual se ha producido el desgaste V de la pastilla del freno, por lo que durante el siguiente proceso de frenado deberá efectuarse un reajuste, al menos parcial. La separación entre el forro de fricción 5 y el disco de freno 6 viene dado por la suma de las medidas del intersticio de aire L deseado y del desgaste V que se ha de compensar.

Por el efecto de la fuerza de aproximación F, al comienzo del proceso de frenado y según la Figura 3b se desplaza el elemento de reajuste 10 junto con los dos elementos roscados 21, 22 y los émbolos buzos 2 en sentido hacia el disco de freno 6 y venciendo la fuerza del muelle 37, hasta que el tope final 28 del primer elemento roscado 22 asienta en la carcasa del freno 1. Esta posición está representada en la Figura 3b. Tal como se puede deducir de la Figura 3b, el primer intersticio axial ha alcanzado en esta posición una magnitud cero, mientras que el segundo intersticio axial S2 ha alcanzado su valor máximo.

Si de acuerdo con la Figura 3c se sigue aplicando la fuerza de aproximación F al elemento de reajuste 10 para salvar el desgaste V, entonces éste se desplaza con relación al primer elemento roscado 22, que ahora está bloqueado axialmente, aproximándose al mismo tiempo el émbolo buzo 2 a la placa soporte de la pastilla de freno 3. El elemento roscado 21 se separa de la superficie de contrapresión 31 del elemento de reajuste 10 debido a su unión con el otro elemento roscado 22. Por el efecto del muelle 33 y debido al gran paso de rosca de la unión atornillada 23 se gira suavemente en el sentido de las agujas del reloj el elemento roscado 21 respecto al elemento roscado 22 fijo, de modo que impulsado por el muelle 33 vuelve a enroscarse contra la superficie de contrapresión 31 del elemento de reajuste 10. En estado separado, el elemento roscado 21 efectúa el mismo movimiento axial que el elemento de reajuste 10, hasta que la pastilla de freno 4 llega a asentar contra el disco de freno 6 después de superar el desgaste V. Esta posición es la representada en la Figura 3c. Al final de la carrera de aproximación se vuelve a apretar firmemente la superficie de acoplamiento 31 del elemento de reajuste 10 contra la superficie de acoplamiento 30 del segundo elemento roscado 21 por medio del primer muelle de compresión 33, por lo que el elemento roscado 21 y el elemento de reajuste 10 vuelven a acoplarse.

Al terminar el proceso de frenado desaparece la fuerza de aproximación F, Figura 3d. Por la fuerza del muelle de compresión 37 se vuelve a empujar hacia atrás primeramente todo el dispositivo de reajuste junto con los émbolos buzos 2 hasta que el elemento roscado 22 tropieza con su tope 29 contra la carcasa de freno 1 que forma el punto fijo. A partir de este momento, el elemento roscado 22 está bloqueado impidiendo un nuevo movimiento de retroceso.

Al continuar según la Figura 3e el movimiento de retroceso del elemento de reajuste 10, la fuerza del muelle de compresión 37 está dimensionada suficientemente para girar entonces el elemento roscado 21 y el elemento de reajuste 10 como una sola unidad en sentido contrario a las agujas del reloj, con relación al elemento roscado 22 que está bloqueado axialmente, Figura 3e. Al mismo tiempo que se gira el elemento de reajuste 10 y debido a la unión roscada 11, se mueve o reajusta la culata 2a con los dos émbolos buzos 2, concretamente en sentido hacia el disco de freno 6.

Debido a la limitada movilidad del elemento roscado 22 entre su primer tope extremo 28 y su segundo tope extremo 29, se puede ajustar el intersticio de aire deseado entre las pastillas de freno 4 y el disco de freno 6, o más bien éste se va reajustando permanentemente durante el funcionamiento del freno de disco. La disposición de los dos topes 28, 29 que sirven como puntos fijos se encuentra en el ejemplo de realización en una zona B de la carcasa del freno 1 (véase también la Figura 2), que se encuentra entre la pastilla de freno y el dispositivo de reajuste. Y es que en esta zona B la carcasa del freno está en gran medida libre de deformaciones de la carcasa causadas por las fuerzas de frenado. Estas deformaciones, que en la práctica apenas se pueden evitar, no influyen por lo tanto en la precisión del reajuste. Por el otro lado del disco de freno 6 hay que superar mediante el reajuste descrito el intersticio de aire que exista allí, puesto que también aquella pastilla de freno está sujeta a desgaste.

Debido a la relación entre el paso de rosca de la unión roscada 11 y el de la unión roscada 23, queda especificado en qué medida se compensa la magnitud de desgaste durante un proceso de frenado o cuánto se desplazan los émbolos buzos 2 con relación al elemento de reajuste en el sentido hacia el disco de freno 6. Por ejemplo, el reajuste de un desgaste V que se haya ido produciendo se puede reajustar distribuido entre varios procesos de frenado.

Otra forma de realización de un dispositivo de reajuste para un freno de disco se describe a continuación sirviéndose de las Figuras 4 a 7. Para la explicación de esta forma de realización tiene especial importancia la Figura 5a con los topes extremos realizados en la rosca.

La Figura 4 muestra esquemáticamente la culata 2a que une rígidamente entre sí los dos émbolos buzos, que vuelve a estar realizado a modo de un travesaño y que en la representación de la Figura 4 se extiende saliendo del plano del dibujo o penetrando en éste. El elemento de reajuste 110 tiene, visto lateralmente, una forma aproximada de seta, y presenta en gran parte de su longitud una rosca exterior que junto con la correspondiente rosca interior del travesaño o culata 2a forma la unión roscada 111. Por el extremo del lado de la aproximación el dispositivo de reajuste presenta un elemento roscado 122 que representa el elemento de presión. En éste está formada una superficie de presión de forma cóncava 112, es decir un rebaje aproximadamente semicilíndrico que se extiende paralelo a la culata 2a y en el cual se apoya con movimiento de giro la palanca de aproximación, por ejemplo una palanca de aproximación tal como la representada en la Figura 1. De este modo se transmite la fuerza de aproximación F al elemento roscado 122 realizado como placa de presión. En la Figura 4 se puede ver además que el dispositivo de reajuste 110 está dotado de un dentado exterior 129 para el fin del rearme Sobre la función de éste se tratará más adelante.

La Figura 5 en combinación con la Figura 5a muestra en sección los elementos esenciales del dispositivo de reajuste, que son el elemento de reajuste 110 propiamente dicho, el primer elemento roscado 121, el otro elemento roscado 122, dos casquillos 125, 126, un embrague unidireccional 138 y un embrague de par 139. También está representada una rueda dentada 140 que sirve para el rearme al efectuar el cambio de pastillas de freno. Estas piezas están dibujadas en sección en la Figura 5. Únicamente no está dibujado seccionado el primer elemento roscado 121, realizado como bulón roscado central. Éste va fijado por uno de sus extremos de tal modo respecto a una tapa 1a de la pinza del freno o de la carcasa del freno que si bien el primer elemento roscado 121 no se mueve en dirección axial, sin embargo pueda girar alrededor de su propio eje. Allí donde se apoya el elemento roscado 121 en forma de bulón, la tapa 1a de la carcasa del freno 1 está dotada de una embutición que ofrece el necesario ajuste positivo. Esta embutición 1b evita que allí haya un orificio en la tapa 1a a través del cual podría penetrar polvo en el interior de la carcasa de freno 1.

Por su otro extremo, el elemento roscado 121 está dotado de un tramo de rosca exterior 121a de paso largo. El otro elemento roscado 122 tiene movilidad axial en la carcasa de la pinza del freno y forma al mismo tiempo la placa de presión mediante la cual se transmite la fuerza de frenado F al elemento de reajuste 110 durante la aproximación. Para formar una unión roscada tal como la unión roscada 123 representada en la Figura 5a, el otro elemento roscado 122 presenta un tramo de rosca interior 122a en el que encaja el tramo de rosca exterior 121a del elemento roscado 121. La unión roscada 123 formada de este modo presenta un paso de rosca largo en comparación con la unión roscada 111. Además de esto, la unión roscada 123 presenta una holgura de rosca axial S3 (Figura 5a) entre los dos topes que están así formados. En cuanto a su magnitud, la holgura de la rosca S3 se corresponde aproximadamente con el intersticio de aire L deseado.

Al iniciarse un proceso de frenado, es decir cuando actúa una fuerza de aproximación F sobre la superficie de presión 112 del elemento roscado 122, éste se desplaza en sentido hacia el disco de freno, junto con el elemento de reajuste 110 adosado al mismo sin holgura axial y arrastrando el émbolo buzo 2 fijado al elemento de reajuste 110 por medio de la unión roscada 111. Pero por ahora la fuerza de aproximación F todavía no se transmite al elemento roscado central 121.

La transmisión de la fuerza de aproximación al elemento roscado 121 tiene lugar más bien después de superar el intersticio de aire S3 (Figura 5a), es decir en cuanto las roscas interiores y exteriores 121a, 122a de los elementos roscados 122, 121 llegan a tener adosados entre sí sus flancos de rosca. Los flancos de rosca 150, 151 del elemento roscado 121 que no tiene movilidad axial, forman los topes finales para el elemento roscado 122 que se puede desplazar axialmente, entre los cuales se puede mover en uno y otro sentido axialmente respecto al elemento roscado 121 sin provocar un movimiento de giro del elemento roscado 121. Debido a la unión roscada 123 de paso relativamente largo entre el elemento roscado 122 desplazable axialmente y el elemento roscado 121 inmóvil axialmente, el elemento roscado 121 comienza a girar debido al efecto de la fuerza de aproximación en cuanto el elemento roscado 122 haya alcanzado un tope final, es decir el flanco de rosca 151 del elemento roscado 121.

El movimiento de giro al que se fuerza de este modo al elemento roscado 121 corresponde al desgaste del freno, y se transmite a través del embrague unidireccional 138 al casquillo interior 126, es decir que el casquillo interior 126 sigue en uno de los sentidos de giro al giro del elemento roscado 121. En cambio en el sentido de giro opuesto, el embrague unidireccional no funciona, y el elemento roscado 121 gira libremente con relación al casquillo interior 126. Como embrague unidireccional 138 puede servir por ejemplo un dispositivo de rueda libre o también un resorte abrazador.

Alternativamente, el embrague unidireccional/el sistema de rueda libre puede estar situado en la vía o flujo de fuerza entre el casquillo exterior 125 y el casquillo interior 126.

Mediante un ajuste positivo de torsión en forma de una guía poligonal 127, el casquillo interior 126 va conducido en el interior de un casquillo exterior 125 más corto, de tal modo que el casquillo exterior y el casquillo interior 125, 126 giran siempre de modo simultáneo, mientras que hay posibilidad de que se produzcan desplazamientos axiales entre los casquillos 125, 126. La guía poligonal 127 es en este caso una guía hexagonal que está conformada en el lado exterior del casquillo interior 126 y correspondientemente también en el lado interior del casquillo exterior 125, véanse al respecto las Figuras 6 y 7.

El casquillo exterior 125 sometido a presión axial por un muelle 137 tiene una sección aproximada en forma de tarro, presentando el fondo del tarro alejado del muelle de compresión 137 un orificio central para el paso del elemento roscado 121. Por el lado frontal, el fondo del casquillo exterior 125 está dotado de una pluralidad de rebajes 132 distribuidos en su perímetro, que junto con los rebajes opuestos 132 que se encuentran en el elemento de reajuste 110 forman cazoletas de cojinete para cuerpos esféricos 130 alojados entre ellos. Los cuerpos esféricos 130 están reunidos en una jaula de bolas común 130a (Figura 7).

Desde el otro lado se aplica una fuerza elástica al casquillo exterior 125 por medio del muelle de compresión 137, que sujeta normalmente los cuerpos esféricos 130 dentro de sus cazoletas de cojinete 132. Por su extremo alejado del casquillo exterior 125, el muelle de compresión 137 está soportado axialmente por medio de un cojinete de rodamiento 131 de bajo rozamiento. De este modo el muelle 137 junto con los cuerpos esféricos 130 es parte de un embrague de par 139 que en función del par acopla al elemento de reajuste 110 con el casquillo exterior 125 y por lo tanto en última instancia con el elemento roscado 121. Los movimientos de giro del elemento roscado 121 y el casquillo exterior 125 solamente se transmiten a la carcasa 113 del elemento de reajuste 110 hasta un determinado valor límite de par, que depende de la constante elástica del muelle de compresión 137 y de la profundidad de las cazoletas 132 para los cuerpos esféricos, con lo cual se reajusta la culata 2a en sentido hacia el disco de freno a través de la unión roscada 111. Si el par rebasa el valor límite en el embrague de par 139, por ejemplo si las pastillas de freno llegan a tocar contra el disco de freno, entonces las bolas 130 salen de sus alojamientos 132, se comprime a tope el muelle de compresión 137 y el casquillo exterior 125 gira con respecto a la carcasa 113. La consecuencia de esto es que el movimiento de giro del elemento roscado 121 no se transmite al elemento de reajuste 110. La constante elástica del muelle de compresión 137, así como la característica de trabajo del embrague de sobrecarga o par 139 están elegidos de tal modo que este último siempre patina cuando los émbolos buzos se han aproximado tanto que las pastillas de freno asientan contra el disco de freno.

Una vez terminado el proceso de frenado, es decir cuando desaparece la fuerza F, el elemento roscado 122 se desplaza hacia atrás a la posición de origen contra el segundo tope final por medio del muelle de compresión 137 y junto con el elemento de reajuste 110.

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Al ir aumentando el desgaste de las pastillas de freno, se va desplazando el travesaño 2a sucesivamente en sentido hacia el disco de freno debido al giro del elemento de reajuste 110 a través de la unión roscada 111. Por eso al realizar un cambio de pastillas de freno es necesario reposicionar el dispositivo de ajuste nuevamente a su posición de origen. Para facilitarle al mecánico el rearme, el elemento de reajuste 110 está dotado de un dentado exterior 129 que engrana con un dentado exterior 141 de una rueda dentada 140 que descansa en un hueco de un ensanche lateral del elemento roscado 122 y puede girar alrededor de un eje de giro D. El engranaje 140 queda fácilmente accesible para el mecánico desde el exterior de la carcasa del freno.

Tal como se puede ver en la Figura 6, el engranaje 140 está dotado de medios de acoplamiento 142 para una herramienta de montaje, por ejemplo un hexágono u otra herramienta estándar similar. Girando la rueda dentada 140 se le imparte un movimiento de giro al elemento de reajuste 110, con lo cual se vuelve a enroscar de nuevo a mayor profundidad dentro de la culata 2a a través de la unión roscada 111, de modo que el travesaño o la culata 2a llega a la posición de origen en la que es máxima la distancia entre los émbolos buzos y el disco de freno. Para ello es preciso vencer el embrague de par 139, lo cual es perfectamente audible por el salto de las bolas 130.

Para reducir el rozamiento que surge durante el giro relativo entre la superficie de presión en el elemento roscado 122 y la correspondiente superficie de contrapresión en el elemento de reajuste 110, se ha colocado entre los dos componentes un cojinete de fricción 133 en forma de disco. Para centrar mejor el elemento de presión respecto al elemento de reajuste 110, hay un resalte de centrado cilíndrico 134 en la placa de presión 122 que forma el elemento de presión que encaja en el correspondiente alojamiento circular en el elemento de reajuste 110.

Otra forma de realización está representada en las Figuras 8 a 10. Esta forma de realización se corresponde en su estructura básica con la de las Figuras 4 a 7, pero existen algunas diferencias de diseño y será solamente de éstas de las que se tratará a continuación. La numeración de los distintos componentes, siempre y cuando realicen la misma función, se corresponde con la forma de realización anterior según las Figuras 4 a 7.

En la forma de realización según las Figuras 8 a 10 se ha intercambiado primeramente la disposición del muelle de compresión 137 y del cojinete de rodamiento axial 131. El cojinete de rodamiento 131 se apoya contra el casquillo exterior 125 mientras que el muelle de compresión 137 se apoya directamente contra la pieza de la culata del freno 128. A diferencia de la forma de realización anterior, el muelle 137 por lo tanto no gira al mismo tiempo.

Otra diferencia está en el apoyo del elemento roscado 121 en forma de bulón dispuesto en posición centrada. Éste termina en su extremo próximo a la tapa 1a de la carcasa del freno en una cabeza esférica 160. La cabeza esférica 160 está alojada en una cazoleta esférica 161, de plástico. La cazoleta esférica 161 va colocada firmemente en la pieza de la culata del freno 128. Para conseguir este asiento firme, la cazoleta esférica 161 puede estar dotada de unos nervios exteriores que asienten con ajuste positivo en una ranura correspondientemente realizada en la pieza de la culata del freno 128. En el dibujo se puede ver que la cazoleta esférica 161 abraza a la cabeza esférica 160 del elemento roscado 121 a lo largo de un sector esférico superior a 180º. El grado de abrazamiento es preferentemente de 200º a 210º. De este modo la cabeza esférica 160 queda asegurada de forma que se impida que se salga axialmente fuera de la cazoleta esférica 161, y al mismo tiempo se puede girar la cabeza esférica 160 en la cazoleta esférica 161. Este giro tiene lugar con un cierto par de fricción cuya magnitud depende del emparejamiento de materiales entre la cabeza esférica y la cazoleta esférica. La magnitud de este rozamiento y con ello una ligera resistencia durante el giro del elemento roscado central 121 alrededor de su eje longitudinal, está afectada de tolerancias exactas.

Otra particularidad de la forma de realización según las Figuras 8 a 10 es la forma más corta en comparación con la forma de realización anterior, del casquillo interior 126 conducido por medio de la guía poligonal 127 en el casquillo exterior 125. El casquillo interior 126 tiene solamente la misma longitud que el embrague unidireccional 138. El casquillo 126 va además unido a prueba de torsión con la carcasa 164 del embrague unidireccional 138, por ejemplo mediante un ligero ajuste a presión.

La Figura 9 muestra detalles del embrague unidireccional 138 utilizado en este caso. Su carcasa 164, asegurada axialmente por un anillo de retención 168, abraza tres secciones longitudinales. En la sección intermedia se encuentran los cuerpos de bloqueo 165 del embrague unidireccional. En la sección izquierda se encuentran varios cuerpos de rodadura 166 en los que se apoya el elemento roscado 121 en esta zona prácticamente sin rozamiento, sin producir ningún efecto de bloqueo en ninguno de los dos sentidos de giro. La sección longitudinal que en la Figura 9 está en el lado derecho lleva un anillo de fricción 167. Éste produce un rozamiento ligero pero exactamente reproducible entre el embrague unidireccional y el elemento roscado central 121. Para este fin el anillo de fricción 167 es preferentemente de plástico. Este rozamiento ligero pero exactamente reproductible contribuye de forma decisiva al reajuste de precisión del elemento de reajuste. Así se impide que los movimientos de sacudida que se producen durante el funcionamiento del freno del vehículo puedan influir en los elementos del dispositivo de reajuste.

Otra forma de realización está representada en la Figura 11. Ésta es muy semejante a la forma de realización según la Figura 2 o según las Figuras 3a a 3e, pero presenta ventajas de tipo constructivo y de fabricación. Sobre el elemento roscado 22, que tiene aquí nuevamente su desplazamiento axial limitado por los intersticios axiales S1 y S2, va un casquillo 50 relativamente largo que de este modo sirve también de alojamiento a una rosca contraria especialmente larga de la unión roscada de paso largo. Unido rígidamente al casquillo 50 está el elemento roscado 21. El casquillo 50 del elemento roscado 21 permite efectuar un giro de rozamiento especialmente bajo y poco propenso al acuñamiento del elemento roscado exterior 21 sobre el elemento roscado interior 22.

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En la Figura 11 también es diferente a la Figura 2 la disposición de la superficie de presión 30 del elemento roscado exterior 21 y de la superficie de contrapresión 31 del elemento de reajuste 10. La superficie de contrapresión 31 tampoco forma aquí una misma parte con el elemento de reajuste 10, sino que va en un postizo 51 de forma anular dotado de un escalón. El postizo 51 se apoya axialmente en un escalón que está realizado en la pared interior del elemento de reajuste 10. El postizo 51 está dispuesto además de forma suficientemente rígida a la torsión en el elemento de reajuste 10. Mientras que el postizo 51 del elemento de reajuste 10 presenta en sentido alejado del disco de freno la superficie de contrapresión 31, el postizo 51 está dotado hacia el lado del disco de freno de una superficie frontal 52 en la que se apoya el cojinete axial 36. En el cojinete axial 36 se apoya a su vez un anillo acodado 52 que aloja la base del muelle de compresión 37. Por su forma de anillo acodado con un tramo cilíndrico conformado en él, el anillo 52 puede centrar el muelle de compresión 37 de modo que éste no se puede acuñar o desplazar lateralmente. El muelle de compresión 37 fija axialmente las piezas del postizo 51, del cojinete axial 36 y del anillo acodado 52.

También contribuye a simplificar el diseño del reajuste el hecho de que el ajuste de los importantes intersticios axiales S1 y S2 se realiza mediante una tuerca 53 que va enroscada sobre una espiga roscada 54 en el extremo del elemento roscado interior 22, y está asegurada allí a prueba de torsión en la posición correspondiente. La cara inferior de la tuerca 53 representa en este caso el segundo tope final 29.

De acuerdo con la Figura 11, el elemento de reajuste 10 forma en su extremo orientado hacia el dispositivo de aproximación el elemento de presión 59 con la superficie de contrapresión 12a realizada en aquél. En este caso la superficie de contrapresión 12a tiene forma cónica con respecto al eje geométrico 62 del reajuste. En la superficie de contrapresión 12a del elemento de reajuste 10 asienta la superficie de presión 60a de forma correspondiente del elemento de presión 60 que a su vez está unido a través de la rótula 61 con movimiento de giro con la palanca de aproximación 13 del dispositivo de aproximación. La superficie de presión 60a del elemento de presión 60 es en este caso cónica, al igual que la superficie de contrapresión cónica 12a del segundo elemento de presión 59.

Las dos superficies de presión 60a, 12a son ante todo coaxiales con el eje geométrico 62 del dispositivo de reajuste y forman de este modo un cojinete axial de fricción y presión. Esto ofrece la gran ventaja de que el elemento de presión 59 conformado en el elemento de reajuste 10 puede girar con relación al elemento de presión 60 alrededor del eje geométrico 62. Además las piezas se pueden centrar mutuamente en cuanto transmitan fuerzas de presión. También es de gran ventaja que las superficies 12a, 60a, que aquí tienen forma cónica, se vuelvan a separar también con seguridad al retirar la palanca de aproximación 13, de modo que después de tal separación ya no se ejerce ningún rozamiento por el elemento de presión 60 sobre el elemento de reajuste 10 que para ello es giratorio. Esto tiene gran importancia, principalmente dentro del marco del reajuste detallado anteriormente, que presupone unas posibilidades de giro con un mínimo de fricción del elemento de reajuste 10.

La rótula 61, realizada de una o varias partes, une el elemento de presión 60 a compresión y preferentemente también a tracción, con la palanca de aproximación 13. Se encuentra sobre el eje geométrico 62 del dispositivo de reajuste y su eje corta al eje geométrico 62 en ángulo recto. La rótula 61 se compone entre otras cosas de un cuerpo de rótula redondo 63 y de dos semicasquetes. Uno de los semicasquetes se encuentra en aquel cuerpo en el que está formada la superficie de compresión 60a mientras que el otro semicasquete está realizado en la palanca de aproximación 13.

En la prolongación de la rótula 61 la palanca de aproximación 13 está apoyada contra la carcasa de freno 1 a través del cojinete 66. En el ejemplo de realización representado, el cojinete 66 está compuesto preferentemente de cuerpos de rodadura cilíndricos 67a, 67b. Los cuerpos de rodadura 67a, 67b ruedan entre una primera pista de rodadura 68 en forma de una superficie cóncava de apoyo curvada de forma circular en la carcasa del freno 1 y una segunda pista de rodadura 69 en la palanca de aproximación 13. La carrera de los cuerpos de rodadura está limitada por un tope 67c.

La pista de rodadura exterior 68 realizada como superficie cóncava presenta la curvatura de un segmento de círculo. El contorno de la pista de rodadura 69 de la palanca de aproximación 13 en cambio tiene forma de evolvente, encontrándose el lugar de referencia de esta evolvente sobre el eje geométrico de la rótula 61. Por lo tanto si se gira la palanca de aproximación 13, por ejemplo mediante un cilindro de freno, entonces los cuerpos de rodadura 67a, 67b ruedan sobre el contorno en forma de evolvente de la pista de rodadura 69, con lo cual se ejerce sobre la rótula 61 un movimiento casi exclusivamente a lo largo del eje geométrico 62, con la consecuencia de que el freno realiza la aproximación sin movimiento basculante del émbolo buzo 2.

La Figura 12 muestra para esto como detalle de la Figura 11 la pista de rodadura 69 en forma de evolvente realizada en la palanca de aproximación 13, con el cuerpo de rodadura 67a, y la Figura 13 muestra un detalle más ampliado todavía de la Figura 11 para el otro cuerpo de rodadura 67b. Ambas representaciones muestran además los cuerpos de rodadura 67a, 67b y la pista de rodadura 69 en posición no girada de la palanca de aproximación 13, y por lo tanto en la situación en la que la palanca de aproximación 13 adopta su posición neutra sin estar accionada, es decir exenta de fuerza de presión. La pista de rodadura interior 69 está dotada de un rebaje o depresión 70 a modo de una cubeta. Con relación al nivel restante de la pista de rodadura, el rebaje está retrasado en la magnitud W representada en las Figuras 12 y 13. La transición del rebaje en forma de cubeta 70 al contorno normal de la pista de rodadura a lo largo del cual se desplazan los cuerpos de rodadura 67a, 67 b durante la aproximación, está realizado como redondeo 71. El redondeo 71 puede presentar por ejemplo un radio de redondeo R.

En la Figura 12 se puede ver para uno de los dos cuerpos de rodadura que la posición final de este cuerpo de rodadura 67a que éste adopta en el caso de no-aproximación, está definida por un saliente de limitación 73, que limita el rebaje 70 en su otro extremo alejado del redondeo 71, y que sobresale netamente por encima del contorno normal de la pista de rodadura 69. El saliente de limitación 73 forma de este modo un tope final definido para el correspondiente cuerpo de rodadura 67a.

Al aproximar el freno, el movimiento de giro de la palanca de aproximación 13 da lugar a que el cuerpo de rodadura 67a, igual que el otro cuerpo de rodadura 67b, primeramente ruede saliendo fuera de su rebaje 70. Debido a la profundidad W del rebaje 70 esto da lugar a una aproximación inmediata. Dicho de otra manera, un pequeño giro inicial de la palanca de aproximación 13 en A ya da lugar a una primera aproximación relativamente grande. La aproximación inicial relativamente grande debida a los rebajes 70 en el contorno de la pista de rodadura ofrece grandes ventajas prácticas. Y es que al comienzo de la aproximación todavía no hay que superar esfuerzos de frenado, sino que en esta fase solamente hay que superar el rozamiento interno de los componentes que intervienen, la fuerza de recuperación del muelle de compresión 37, así como eventualmente el reajuste. Por lo tanto es ventajoso trabajar para este primer recorrido de aproximación con una carrera de reacción grande para superar el intersticio de aire L con un movimiento de giro relativamente pequeño de la palanca de aproximación 13. Además, los cilindros de freno neumático utilizados hoy día para la aproximación del freno presentan una característica de trabajo decreciente al alcanzar su carrera de émbolo máxima, que gracias a las medidas indicadas no se llega a alcanzar. Por lo tanto el campo de trabajo utilizado de la carrera del émbolo se desplaza ventajosamente más en sentido hacia la posición de origen del émbolo.

Lista de referencias

1: Carcasa del freno

1a: Tapa

1b: Embutición en la tapa

2: Émbolo buzo

2a: Culata

3: Placa soporte de la pastilla

4: Pastilla de freno

5: Forro de fricción

6: Disco de freno

7: Barra de accionamiento del cilindro de freno

10: Elemento de reajuste

11: Unión roscada

12: Superficie de presión

12a: Superficie de contrapresión

13: Palanca de aproximación

14: Corredera

15: Cojinete plano

21: Elemento roscado (tuerca roscada)

21a: Elemento roscado

21b: Elemento roscado

22: Elemento roscado (husillo roscado)

23: Unión roscada

24: Tramo cilíndrico

25: Orificio

27: Cuadradillo

28: Primer tope final

29: Segundo tope final

30: Superficie de presión

31: Superficie de contrapresión

33: Muelle de compresión

34: Cojinete axial

35: Cojinete axial

36: Cojinete axial

37: Muelle de compresión

38: Embrague de fricción

39: Embrague de presión

40a: Ranura

40b: Ranura

41: Anillo elástico

41b: Ranura

42: Pasador

43: Muelle de compresión

50: Casquillo

51: Postizo

52: Anillo angular

53: Tuerca

54: Espiga roscada

59: Elemento de presión

60: Elemento de presión

60a: Superficie de presión

61: Rótula

62: Eje geométrico

63: Cuerpo de la rótula

66: Apoyo fijo en la carcasa

67a: Cuerpo de rodadura

67b: Cuerpo de rodadura

67c: Tope

68: Pista de rodadura

69: Pista de rodadura

70: Rebaje

71: Redondeo

73: Saliente de limitación

110: Elemento de reajuste

111: Unión roscada

112: Superficie de presión

113: Carcasa

121: Elemento roscado

121a: Tramo roscado

122: Elemento roscado

122a: Tramo roscado

122b: Ensanche lateral

123: Unión roscada

124: Tramo cilíndrico

125: Casquillo, casquillo exterior

126: Casquillo, casquillo interior

127: Guía poligonal

128: Pieza de la pinza del freno

129: Dentado

130: Cuerpo esférico

130a: Jaula de bolas

131: Cojinete axial

132: Rebaje

133: Cojinete de fricción

134: Saliente de centrado

137: Muelle de compresión

138: Embrague unidireccional

139: Embrague de par

140: Rueda dentada

141: Dentado

142: Medio de acoplamiento

150: Tope final, flanco de la rosca

151: Tope final, flanco de la rosca

160: Cabeza esférica

161: Cazoleta esférica

164: Carcasa del embrague unidireccional

165: Cuerpo de bloqueo

166: Cuerpo de rodadura

167: Anillo de fricción

168: Anillo de retención

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A: Extremo libre de la palanca

B: Zona de eje de giro

F: Fuerza de aproximación

L: Intersticio de aire

R: Radio de redondeo

S1: Primer intersticio axial

S2: Segundo intersticio axial

S3: Intersticio axial, holgura de la rosca

V: Desgaste

W: Rebaje

Claims

1. Freno de rueda con dispositivo de reajuste integrado con

un émbolo buzo (2) conducido en una carcasa del freno (1) y que trabaja contra una pastilla de freno (4),

un dispositivo de aproximación para el accionamiento del émbolo buzo (2),

un elemento de reajuste (10; 110) dispuesto en el flujo de fuerza entre el dispositivo de aproximación y el émbolo buzo (2) dentro de la carcasa del freno, que está unido mediante unión roscada (11; 111) con el émbolo buzo (2),

una palanca de aproximación giratoria (13) del dispositivo de aproximación que se apoya por un lado respecto a la carcasa del freno (1) y por otro lado en sentido hacia el émbolo buzo (2),

un dispositivo de transmisión de la presión situado en el flujo de fuerza entre la palanca de aproximación (13) y el émbolo buzo (2), compuesto por un primer elemento de presión (60; 122) realizado con movimiento de giro respecto a la palanca de aproximación (13) y que presenta una superficie de presión (60a), así como por un segundo elemento de presión (59; 133) giratorio respecto al primer elemento de presión (60; 122) y que presenta una superficie de contrapresión (12a), caracterizado porque

el émbolo buzo (2) es un émbolo doble cuyos dos émbolos individuales están rígidamente unidos entre sí por medio de una culata (2a),

encontrándose en el centro de la culata (2a) la unión roscada (11; 111) con el elemento de reajuste (10; 110).

2. Freno de rueda según la reivindicación 1, caracterizado porque el segundo elemento de presión (59; 133) está conformado en el elemento de reajuste (10; 110).

3. Freno de rueda según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado porque la superficie de presión del primer elemento de presión (60; 122) se apoya contra la superficie de contrapresión del segundo elemento de presión (59; 133) a través de un cojinete de fricción (133).

4. Freno de rueda según la reivindicación 3, caracterizado por emplear como cojinete de fricción un disco plano (133).

5. Freno de rueda según la reivindicación 4, caracterizado porque el disco (133) es un disco perforado y va centrado sobre un saliente de centrado (134) del elemento de presión (60; 122).

6. Freno de rueda según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el elemento de reajuste (110) está provisto de un dentado (129).

7. Freno de rueda según la reivindicación 6, caracterizado porque el dentado (129) engrana con el dentado (141) de una rueda dentada (140) dispuesta junto al elemento de reajuste (110).

8. Freno de rueda según la reivindicación 7, caracterizado porque la rueda dentada (140) está provista de elementos de acoplamiento (142) para el rearme del elemento de reajuste (110).

9. Freno de rueda según la reivindicación 7, caracterizado porque la rueda dentada (140) está situada de forma giratoria en un ensanche lateral (122b) del primer elemento de presión (122).