ES2850203T3 - Disposición de engranaje de ruedas planetarias, en particular para un freno de servicio electromecánico o un freno de estacionamiento electromecánico para un vehículo de motor - Google Patents

Abstract

Disposición de engranaje de ruedas planetarias, en particular para un freno (53) de servicio electromecánico o un freno (81) de estacionamiento electromecánico para un vehículo (64) de motor, que comprende - una rueda (12) principal central, - una serie de ruedas (14) planetarias, que están montadas de manera giratoria sobre un portaplanetas (16), y - una rueda (18) con dentado interior que rodea las ruedas (14) planetarias, y - un árbol (48) de salida, - estando montadas las ruedas (14) planetarias por medio del portaplanetas (16) de tal modo que pueden rodar tanto por la rueda (12) principal como por la rueda (18) con dentado interior, - reteniéndose de manera resistente al giro la rueda (12) principal o el portaplanetas (16) o la rueda (18) con dentado interior por medio de una unidad (24) de retención con un par de retención y estando dispuesto entre la unidad (24) de retención y el elemento retenido de manera resistente al giro o entre la unidad (24) de retención y un componente (20) intermedio unido de manera resistente al giro con el elemento retenido un dispositivo (30) de medición de fuerza para medir la fuerza que actúa entre el elemento retenido y la unidad (24) de retención a consecuencia del par de retención, caracterizada por que la fuerza de acción tiene una relación fija con el par de giro recibido por el árbol (48) de salida.

Description

DESCRIPCIÓN

Disposición de engranaje de ruedas planetarias, en particular para un freno de servicio electromecánico o un freno de estacionamiento electromecánico para un vehículo de motor

La presente invención se refiere a una disposición de engranaje de ruedas planetarias, en particular para un freno de servicio electromecánico o un freno de estacionamiento electromecánico para un vehículo de motor.

En la fecha de prioridad de la presente solicitud, los frenos de servicio de los vehículos de motor se accionan casi exclusivamente mediante sistemas hidráulicos. En cambio, los frenos de estacionamiento, también denominados frenos de bloqueo, funcionan en gran medida de manera electromecánica, lo que permite obtener una serie de ventajas: los frenos de estacionamiento convencionales, también denominados frenos de mano, se accionan manualmente mediante un cable y una palanca de mano. La palanca de mano suele estar dispuesta en la consola central del vehículo de motor y debe ser de libre acceso para su funcionamiento. La palanca de mano ocupa una cantidad de espacio correspondiente, lo que pone ciertos límites al diseño del interior de un vehículo de motor. Por el contrario, un interruptor relativamente pequeño es suficiente para accionar el freno de estacionamiento electromecánico, que no tiene por qué estar dispuesto en la consola central, de modo que el diseño del interior es mucho menos limitado.

Además, al arrancar cuesta arriba, por ejemplo, se requiere cierta práctica para accionar la palanca de mano de manera que el vehículo de motor no ruede hacia atrás por un lado y por otro que el motor no se detenga si el freno de estacionamiento convencional se suelta demasiado tarde. En cambio, un freno de estacionamiento electromecánico puede controlarse por una unidad de control que suelta el freno de estacionamiento electromecánico en el momento adecuado sin que el conductor tenga que intervenir activamente. Por consiguiente, el freno de estacionamiento electromecánico puede utilizarse como ayuda para el arranque. Además, el freno de estacionamiento electromecánico también puede integrarse en un sistema de seguridad mediante una unidad de control que tras un frenado activado de manera autónoma por una situación de peligro bloquea automáticamente el vehículo de motor después de que se haya detenido e impide que se desplace de forma incontrolada. Esto puede ser relevante si el conductor está inconsciente o es incapaz de accionar el freno de estacionamiento debido a sus lesiones.

La única diferencia esencial entre bloqueo y frenado es que el propósito del frenado es reducir la velocidad del vehículo de motor, mientras que con el bloqueo el vehículo de motor está detenido y debe evitarse una aceleración. A menos que se indique lo contrario, las siguientes explicaciones para el frenado se aplican igualmente al bloqueo.

Al igual que los frenos de estacionamiento electromecánicos, también los frenos de servicio electromecánicos presentan una serie de ventajas con respecto a los frenos de servicio convencionales, accionados de manera hidráulica. El mero hecho de que ya no sea necesario un sistema hidráulico significa que puede mejorarse la seguridad de funcionamiento eliminando el riesgo de fallo de los frenos de servicio por mangueras de freno defectuosas o porosas en los frenos electromecánicos. El fluido hidráulico suele ser peligroso para el medio ambiente, por lo que este problema tampoco existe ya. Además, el sistema hidráulico ocupa espacio, que puede ahorrarse al utilizar un freno de servicio electromecánico. Aunque los frenos de servicio convencionales también pueden integrarse en un sistema de seguridad, por ejemplo para evitar que las ruedas se bloqueen durante un frenado de emergencia (sistema de frenado antibloqueo), para ello son necesarios accionadores que acumulen y liberen la presión de frenado en la sección correspondiente del sistema hidráulico. Puede prescindirse de estos actuadores en un freno de servicio electromecánico. Además, la integración en un sistema de seguridad con un freno de servicio electromecánico es más fácil y puede escalarse mejor.

Sin embargo, los frenos de servicio electromecánicos tienen la siguiente desventaja: los frenos de servicio electromecánicos conocidos presentan una unidad de accionamiento electrónica que actúa conjuntamente con un engranaje de ruedas planetarias. En el lado de salida del engranaje de ruedas planetarias está dispuesta una unidad de freno que comprende un forro de fricción que actúa sobre un disco de freno. Tanto el forro de fricción como el disco de freno pueden desgastarse de forma diferente durante el funcionamiento del vehículo de motor. Este desgaste es irrelevante en el caso de los frenos de servicio convencionales, accionados de manera hidráulica, ya que la conexión directa del sistema hidráulico con la unidad de frenado garantiza que siempre se aplique una fuerza de frenado correspondiente al disco de freno con una cierta presión de frenado. Esta realimentación no se da con los frenos de servicio electromecánicos. Por tanto, si se aplica una variable controlada a la unidad de accionamiento electrónica que tiene un cierto valor, no es posible dar información sobre la fuerza de frenado que se aplica realmente al disco de freno. Dado que un vehículo de motor suele tener cuatro ruedas frenadas, no es raro que el disco de freno y el freno de fricción se desgasten de forma diferente en cada rueda. En este caso, las ruedas se frenan con diferente intensidad cuando la unidad de accionamiento electrónica recibe una variable controlada del mismo valor, lo que puede provocar pares de guiñada y, por tanto, movimientos incontrolados del vehículo de motor durante el frenado. Debido a la falta de información sobre el “valor real” de la fuerza de frenado que actúa realmente, no es posible integrar los frenos de servicio electromecánicos en un bucle de control.

Para contrarrestar esta desventaja, los documentos US 6412610 B1, DE 19652230 A1 y DE 102011 002565 A1 proponen integrar en el freno de servicio electromecánico un dispositivo de medición de fuerza para medir la fuerza que actúa sobre el disco de freno, de modo que sea posible realizar una comparación de valor teórico/real de la fuerza de frenado, con lo que también es posible integrar un freno de servicio electromecánico en un bucle de control. En todos los casos se mide una fuerza que actúa a lo largo del eje de giro del engranaje planetario.

Sin embargo, la desventaja de estos frenos de servicio electromecánicos es que su construcción es relativamente más compleja y ocupa más espacio, de modo que estos frenos de servicio electromecánicos sólo han podido establecerse para determinados vehículos de motor.

Las desventajas mencionadas para los frenos de servicio electromecánicos también se aplican, en principio, a los frenos de estacionamiento, que tienen una construcción en gran medida idéntica a la de los frenos de servicio. Para garantizar que un vehículo de motor no empiece a rodar cuando está estacionado en una pendiente, es necesario aplicar una cierta fuerza de frenado al disco de freno. Si se aplica una cierta variable controlada a la unidad de accionamiento electrónica, que aplica una fuerza de frenado al disco de freno, esta fuerza de frenado puede ser suficiente para bloquear el vehículo de motor de manera segura. Sin embargo, la fuerza de frenado puede cambiar con el tiempo. Esto puede ocurrir, por ejemplo, cuando se activa el freno de estacionamiento cuando el disco de freno está muy caliente y a continuación se enfría el disco de freno. Por consiguiente, no es posible dar información sobre qué fuerza de frenado se aplica realmente al disco de freno incluso con los frenos de estacionamiento.

El objetivo de una forma de realización de la presente invención es proporcionar un freno de servicio electromecánico y un freno de estacionamiento electromecánico con los que puedan eliminarse de manera eficaz los inconvenientes mencionados anteriormente. En particular, el freno de servicio electromecánico y el freno de estacionamiento electromecánico tendrán una construcción sencilla y que ahorre espacio y podrán fabricarse de manera sencilla.

Este objetivo se alcanza con las características indicadas en las reivindicaciones 1, 8, 9, 10 y 12. El objeto de las reivindicaciones dependientes son formas de realización ventajosas.

Una forma de realización de la invención se refiere a una disposición de engranaje de ruedas planetarias, en particular, para un freno de servicio electromecánico o un freno de estacionamiento electromecánico para un vehículo de motor, que comprende una rueda principal central, una serie de ruedas planetarias, que están montadas de manera giratoria sobre un portaplanetas, una rueda con dentado interior que rodea las ruedas planetarias, y un árbol de salida, estando montadas las ruedas planetarias por medio del portaplanetas de tal modo que pueden rodar tanto por la rueda principal como por la rueda con dentado interior, reteniéndose de manera resistente al giro la rueda principal o el portaplanetas o la rueda con dentado interior por medio de una unidad de retención con un par de retención y estando dispuesto entre la unidad de retención y el elemento retenido de manera resistente al giro o entre la unidad de retención y un componente intermedio unido de manera resistente al giro con el elemento retenido un dispositivo de medición de fuerza para medir la fuerza que actúa entre el elemento retenido y la unidad de retención a consecuencia del elemento de retención, teniendo la fuerza de acción una relación fija con el par de giro recibido por el árbol de salida.

Por “elemento retenido de manera resistente al giro” se entenderá el elemento del grupo formado por rueda principal, portaplanetas y rueda con dentado interior, que se retiene de manera resistente al giro por medio de la unidad de retención. En función del diseño estructural, la unidad de retención no actúa conjuntamente de manera directa con el elemento retenido de manera resistente al giro, sino que puede ser necesario prever un componente intermedio como un pasador de cojinete y/o un árbol, con el que sea posible transmitir un par de giro del elemento retenido de manera resistente al giro a la unidad de retención.

Por una disposición de engranaje de ruedas planetarias se entenderá una disposición de engranaje que comprende un engranaje de ruedas planetarias, denominado en muchos casos también engranaje planetario, cuya construcción se conoce lo suficiente y no se describirá en más detalle. Para que un engranaje de ruedas planetarias pueda variar el número de revoluciones y el par de giro con respecto al accionamiento y a la salida, es necesario fijar la rueda principal, el portaplanetas o la rueda con dentado interior y el accionamiento y la salida se producirán mediante los elementos no fijados. A este respecto, la invención se basa en el conocimiento de que el par de giro, también denominado par de retención, necesario para fijar el elemento retenido de manera resistente al giro, que aplicará la unidad de retención, será más grande cuanto mayor sea el par de giro recibido por el árbol de salida. Con respecto a un freno de servicio electromecánico o un freno de estacionamiento electromecánico, el par de giro recibido se determina por la fuerza de frenado que actúa sobre el disco de freno. Por consiguiente, mediante el par de retención necesario puede darse información sobre la fuerza de frenado que actúa. Según la invención, el par de retención se determina porque entre el elemento retenido y la unidad de retención está dispuesto un dispositivo de medición de fuerza para medir la fuerza que actúa entre el elemento retenido y la unidad de retención. Mediante la fuerza que actúa entre el elemento retenido y la unidad de retención, con una conversión sencilla, puede determinarse el par de retención y la fuerza de frenado que actúa.

La disposición propuesta del dispositivo de medición de fuerza exige solo variaciones constructivas muy reducidas. Además el dispositivo de medición de fuerza puede disponerse donde, desde el punto de vista de la fabricación, sea particularmente favorable, de modo que la presente disposición de engranaje de ruedas planetarias es sencilla de fabricar. Por ejemplo, el dispositivo de medición de fuerza puede disponerse donde exista espacio libre para la instalación o donde pueda montarse bien. La fabricación de la presente disposición de engranaje de ruedas planetarias puede simplificarse claramente en comparación con los frenos de servicio y frenos de estacionamiento electromecánicos conocidos.

Según otra forma de realización el dispositivo de medición de fuerza presenta un transductor de fuerza. Los transductores de fuerza están disponibles en una variedad de diseños, de modo que puede utilizarse el diseño adecuado para la aplicación. Además se utilizan transductores de fuerza en diferentes campos de aplicación, de modo que son fiables y se dispone de mucha experiencia en el manejo. Estas ventajas simplifican la construcción, la fabricación y el funcionamiento de la disposición de engranaje de ruedas planetarias propuesta.

En una forma de realización mejorada el transductor de fuerza puede estar configurado como transductor de fuerza de cuerpo elástico. Debido a la aplicación de fuerza el cuerpo elástico del transductor de fuerza se deforma elásticamente. La absorción de fuerza debe ser en la dirección especificada. La deformación del cuerpo elástico de metal se convierte en un cambio de una tensión eléctrica utilizando galgas extensiométricas, cuya resistencia eléctrica varía con la extensión. Mediante un amplificador de medición se registran la tensión eléctrica y con ello la variación de la extensión. Por las propiedades elásticas del metal puede convertirse en un valor de medición de fuerza, calibrándose el transductor de fuerza.

Los transductores de fuerza de cuerpo elástico se caracterizan por una robustez particular y una tendencia reducida a sufrir fallos. Por ejemplo, pueden comprender palancas de flexión, resortes de torsión de anillo, cuerpos elásticos en forma de S, cilindros de expansión o cuerpos elásticos de membrana. Así están disponibles diferentes formas de construcción, pudiendo seleccionarse la mejor para el campo de aplicación respectivo. Criterios para la selección pueden ser la aplicación de tracción o presión preferida, las fuerzas de acción y la precisión requerida.

En una forma de realización mejorada el dispositivo de medición de fuerza puede comprender una serie de transductores de fuerza piezoeléctricos. Los transductores de fuerza piezoeléctricos pueden diseñarse con una rigidez muy elevada y en particular medir fuerzas altamente dinámicas que, en función de la realización, pueden ascender a hasta 60 kHz.

En otra forma de realización el dispositivo de medición de fuerza puede comprender una serie de transductores de fuerza con compensación electromagnética. Este tipo de transductores de fuerza es adecuado, en particular, cuando tienen que medirse fuerzas muy pequeñas de manera precisa.

Una forma de realización mejorada/adicional se caracteriza por que el dispositivo de medición de fuerza comprende una serie de elementos magnetostrictivos. Por magnetostricción se entenderá la deformación de materiales magnéticos y en particular ferromagnéticos a consecuencia de la aplicación de un campo magnético. A este respecto, el cuerpo experimenta una variación de longitud elástica con un volumen constante. Este tipo de transductores de fuerza es adecuado, en particular, cuando tienen que medirse fuerzas muy pequeñas de manera precisa.

Una forma de realización mejorada se caracteriza por que la disposición de engranaje de ruedas planetarias comprende una carcasa y la unidad de retención está formada por la carcasa. Las disposiciones de engranaje de ruedas planetarias comprenden habitualmente una carcasa, que de manera conveniente puede utilizarse como unidad de retención. No es necesario ningún componente adicional para dotar a la disposición de engranaje de ruedas planetarias propuesta de una unidad de retención, lo que hace que la construcción y el montaje sean sencillos.

Una configuración de la invención se refiere a un freno de servicio electromecánico para un vehículo de motor, que comprende una unidad de accionamiento electrónica, una disposición de engranaje de ruedas planetarias según una de las formas de realización anteriores, que puede accionarse por medio de la unidad de accionamiento, generando el dispositivo de medición de fuerza para medir la fuerza que actúa entre el elemento retenido y la unidad de retención una señal de valor de fuerza correspondiente, y una unidad de freno para frenar el vehículo de motor, que puede accionarse por medio de la unidad de accionamiento utilizando la disposición de engranaje de ruedas planetarias.

Una configuración de la invención se refiere a un freno de estacionamiento electromecánico para un vehículo de motor, que comprende una unidad de accionamiento electrónica, una disposición de engranaje de ruedas planetarias según una de las formas de realización anteriores, que puede accionarse por medio de la unidad de accionamiento, generando el dispositivo de medición de fuerza para medir la fuerza que actúa entre el elemento retenido y la unidad de retención una señal de valor de fuerza correspondiente, y una unidad de freno para bloquear el vehículo de motor, que puede accionarse por medio de la unidad de accionamiento utilizando la disposición de engranaje de ruedas planetarias.

La unidad de accionamiento electrónica puede comprender un motor eléctrico con un par de salida regulable.

La unidad de freno comprende habitualmente un disco de freno, unido con una rueda del vehículo de motor de manera resistente al giro. Además, la unidad de freno comprende un par de forros de fricción, que mediante un ajuste axial actúan en mayor o menor medida sobre el disco de freno y, por consiguiente, aplican una fuerza de frenado sobre el disco de freno. Además, la unidad de freno presenta un dispositivo de conversión, con el que es posible convertir el movimiento de rotación del árbol de salida de la disposición de engranaje de ruedas planetarias en un movimiento de traslación para un ajuste axial de los forros de fricción. A este respecto, el dispositivo de conversión puede comprender un husillo roscado. En un vehículo de motor habitualmente están montadas varias unidades de freno, por regla general cuatro unidades de freno, que en cada caso pueden controlarse de manera individual e independiente por la unidad de control.

Una configuración de la invención se refiere a un vehículo de motor con un freno de servicio electromecánico según la configuración mencionada anteriormente y/o con un freno de estacionamiento electromecánico según la configuración explicada anteriormente. Según se propone, los frenos de servicio y los frenos de estacionamiento pueden activarse con la misma unidad de accionamiento, lo que reduce el número de componentes en el vehículo de motor. De este modo se ahorra espacio constructivo. Además, la probabilidad de fallo disminuye con el número de piezas instaladas.

En otra realización el vehículo de motor comprende un generador de valores teóricos, con el que puede predeterminarse un valor teórico para la fuerza de frenado, con la que la unidad de freno frenará el vehículo de motor, generando el generador de valores teóricos una señal de valor teórico correspondiente, y una unidad de control, que recibe la señal de valor de fuerza y la señal de valor teórico, a partir de la señal de valor de fuerza calcula el valor real de la fuerza de frenado que actúa en la unidad de freno y lo compara con el valor teórico y en función del resultado de la comparación controla la unidad de accionamiento electrónica de manera correspondiente. El generador de valores teóricos, en el caso del freno de servicio puede ser el pedal de freno del vehículo de motor o en particular, en el caso del freno de estacionamiento, la propia unidad de control, que debido a datos relativos al estado del vehículo, que proporcionan unos sensores correspondientes, predetermina un valor teórico para la fuerza de frenado. Este tipo de sensores pueden medir, por ejemplo, la velocidad de giro de las ruedas, el par de guiñada del vehículo de motor o el deslizamiento en las ruedas del vehículo de motor. A partir de estos datos, la unidad de control puede calcular una fuerza de frenado para cada unidad de freno para estabilizar el estado del vehículo. Una configuración de la invención se refiere a un procedimiento para hacer funcionar un freno de servicio electromecánico y/o un freno de estacionamiento electromecánico para un vehículo de motor, comprendiendo el freno de servicio electromecánico una unidad de accionamiento electrónica, una disposición de engranaje de ruedas planetarias según una de las configuraciones comentadas anteriormente, que puede accionarse por medio de la unidad de accionamiento, una unidad de freno para frenar el vehículo de motor, que puede accionarse por medio de la unidad de accionamiento utilizando la disposición de engranaje de ruedas planetarias, y presentando el vehículo de motor un generador de valores teóricos, con el que puede predeterminarse un valor teórico para la fuerza de frenado, con la que la unidad de freno frenará el vehículo de motor, y una unidad de control, comprendiendo el procedimiento las etapas siguientes:

- generar una señal de valor teórico correspondiente al valor teórico por medio del generador de valores teóricos, - recibir la señal de valor teórico por medio de la unidad de control,

- generar una señal de valor de fuerza correspondiente a la fuerza que actúa entre el elemento retenido y la unidad de retención por medio del dispositivo de medición de fuerza,

- recibir la señal de valor de fuerza y calcular el valor real de la fuerza de frenado que actúa en la unidad de freno por medio de la unidad de control,

- comparar el valor real con el valor teórico por medio de la unidad de control, y

- controlar la unidad de accionamiento electrónica en función del resultado de la comparación por medio de la unidad de control.

Las ventajas y los efectos técnicos que pueden conseguirse con el presente freno de servicio electromecánico, el presente freno de estacionamiento electromecánico, el vehículo de motor propuesto y el procedimiento propuesto se corresponden con aquéllos que se han explicado para la presente disposición de engranaje de ruedas planetarias. Resumiendo cabe indicar que la disposición propuesta del dispositivo de medición de fuerza sólo requiere variaciones constructivas muy reducidas. Además, el dispositivo de medición de fuerza puede disponerse donde, desde el punto de vista de la fabricación, sea particularmente favorable, de modo que la presente disposición de engranaje de ruedas planetarias es sencilla de fabricar. Por ejemplo, el dispositivo de medición de fuerza puede disponerse donde exista espacio libre para la instalación o donde pueda montarse bien. La fabricación de la presente disposición de engranaje de ruedas planetarias puede simplificarse claramente en comparación con los frenos de servicio electromecánicos conocidos. A partir de la fuerza que actúa entre el elemento retenido y la unidad de retención, mediante una conversión relativamente sencilla, puede determinarse la fuerza que actúa en la unidad de freno, de modo que el esfuerzo de cálculo que debe realizar la unidad de control es bajo y se simplifica la programación de la unidad de control.

A continuación, haciendo referencia a los dibujos adjuntos, se explican en más detalle formas de realización a modo de ejemplo de la invención. Muestran

la figura 1 un primer ejemplo de realización de una disposición de engranaje de ruedas planetarias según la invención,

la figura 2a) un primer ejemplo de realización de un dispositivo de medición de fuerza según la invención, la figura 2b) un segundo ejemplo de realización de un dispositivo de medición de fuerza según la invención, la figura 2c) un tercer ejemplo de realización de un dispositivo de medición de fuerza según la invención, la figura 3 un segundo ejemplo de realización de una disposición de engranaje de ruedas planetarias según la invención,

la figura 4 un tercer ejemplo de realización de una disposición de engranaje de ruedas planetarias según la invención,

la figura 5 un ejemplo de realización de un freno de servicio electromecánico según la invención, y

la figura 6 una vista en planta de un vehículo de motor con dos frenos de servicio electromecánicos y dos frenos de estacionamiento electromecánicos, en cada caso mediante bocetos esquemáticos.

En la figura 1 se representa un primer ejemplo de realización de una disposición 101 de engranaje de ruedas planetarias según la invención mediante un dibujo seccional básico. La disposición 101 de engranaje de ruedas planetarias comprende una rueda 12 principal, sobre la que en el ejemplo representado ruedan tres ruedas 14 planetarias, que están montadas de manera giratoria sobre un portaplanetas 16 no representado en la figura 1 (véanse las figuras 3 y 4). Además, la disposición 101 de engranaje de ruedas planetarias comprende una rueda 18 con dentado interior, que está dispuesta de manera concéntrica con respecto a la rueda 12 principal y que rodea tanto la rueda 12 principal como las ruedas 14 planetarias. A este respecto, las ruedas 14 planetarias ruedan no sólo por la rueda 12 principal, sino también por la rueda 18 con dentado interior. Tanto la rueda 12 principal como las ruedas 14 planetarias y la rueda 18 con dentado interior presentan dentados no representados en este caso. Mientras que la rueda 12 principal y las ruedas 14 planetarias presentan, en cada caso, un dentado externo, la rueda 18 con dentado interior presenta un dentado interno.

La rueda 18 con dentado interior está unida con un componente 20 intermedio, que en este ejemplo de realización está realizado como primer saliente 22 y sobresale radialmente hacia fuera desde la rueda 18 con dentado interior. Alternativamente, el primer saliente 22 también puede integrarse directamente en la rueda 18 con dentado interior o la rueda 18 con dentado interior puede dotarse de una depresión, de modo que no sea necesario un componente 20 intermedio separado.

Además la disposición 101 de engranaje de ruedas planetarias comprende una unidad 24 de retención, que en el ejemplo de realización representado está configurada como segundo saliente 28 fijado a una carcasa 26, que se adentra radialmente. Entre el componente 20 intermedio y la unidad 24 de retención está dispuesto un dispositivo 30 de medición de fuerza.

La disposición 101 de engranaje de ruedas planetarias puede hacerse funcionar por ejemplo de la siguiente manera: la rueda 12 principal se hace girar de una manera no mostrada en más detalle sobre un eje de giro T, que discurre en perpendicular al plano de corte de la figura 1, lo que tiene como consecuencia que las ruedas 14 planetarias rueden por la rueda 18 con dentado interior, retenida de manera resistente al giro por medio de la unidad 24 de retención. De este modo, el portaplanetas 16, no representado, gira sobre su propio eje, que coincide con el eje de giro T de la rueda 12 principal. En función de la magnitud del par de giro recibido por el portaplanetas 16, la rueda 18 con dentado interior tiene que retenerse de manera resistente al giro con un mayor o menor par de giro, también denominado par de retención, de modo que entre el componente 20 intermedio y la unidad 24 de retención actúe una fuerza correspondiente. En función del sentido de giro, sobre el dispositivo 30 de medición de fuerza actúa una fuerza de tracción o presión, que tiene una relación fija con el par de giro recibido por el portaplanetas 16. Esta fuerza de tracción o presión se mide por el dispositivo 30 de medición de fuerza, de modo que así puede determinarse el par de giro recibido.

En la figura 2a) se representa un primer ejemplo de realización del dispositivo 30 de medición de fuerza, que comprende un transductor 32 de fuerza. El transductor 32 de fuerza puede estar configurado como transductor 34 de fuerza de cuerpo elástico y presentar una palanca de flexión, un resorte de torsión de anillo, un cuerpo elástico en forma de S, un cilindro de expansión y/o un cuerpo elástico de membrana.

En la figura 2b) se representa un segundo ejemplo de realización del dispositivo 30 de medición de fuerza según la invención, que en conjunto presenta cuatro transductores 36 de fuerza piezoeléctricos.

En la figura 2c) se representa un tercer ejemplo de realización de un dispositivo 30 de medición de fuerza según la invención mediante un boceto esquemático, que en conjunto comprende dos transductores de fuerza con compensación 38 eléctrica y dos elementos 40 magnetostrictivos.

En la figura 3 se muestra un segundo ejemplo de realización de la disposición 102 de engranaje de ruedas planetarias según la invención mediante una representación en sección básica, discurriendo el eje de giro T de la rueda 12 principal en el plano de corte de la figura 3. La construcción es esencialmente igual a la del primer ejemplo de realización, que se representa en la figura 1. Sin embargo, por el contrario, el portaplanetas 16 está sujeto de manera resistente al giro. El portaplanetas 16 presenta por cada rueda 14 planetaria un pasador 42 de cojinete, en el que están montadas las ruedas 14 planetarias de manera giratoria. En el ejemplo representado los pasadores 42 de cojinete entran en cada caso en una perforación 44 de la carcasa 26 que funciona como unidad 24 de retención. El dispositivo 30 de medición de fuerza está dispuesto entre el pasador 42 de cojinete y la pared de la perforación 44. A este respecto, el dispositivo 30 de medición de fuerza puede rodear el pasador 42 de cojinete de forma anular. Como los pasadores 42 de cojinete forman parte de cada portaplanetas 16, en este ejemplo de realización no es necesario ningún componente 20 intermedio para retener el portaplanetas 16 de manera resistente al giro.

Cuando se hace girar la rueda 12 principal mediante un árbol 46 de accionamiento sobre el eje de giro T, se transmite el giro de la rueda 12 principal a las ruedas 14 planetarias, que sin embargo sólo pueden girarse de manera estacionaria sobre los pasadores 42 de cojinete del portaplanetas 16 retenido de manera resistente al giro, con lo que se produce un giro de la rueda 18 con dentado interior sobre el eje de giro T. La rueda 18 con dentado interior está unida con un árbol 48 de salida, que de una manera no mostrada en más detalle recibe un par de giro. A este respecto, el dispositivo 30 de medición de fuerza mide la fuerza, que actúa entre el pasador 42 de cojinete y las perforaciones 44. Esta fuerza tiene una relación fija con el par de giro recibido por el árbol 48 de salida.

En la figura 4 se muestra un tercer ejemplo de realización de la disposición 103 de engranaje de ruedas planetarias según la invención también mediante una representación en sección. La construcción es esencialmente igual a la del primer y la del segundo ejemplo de realización, no obstante, en este caso la rueda 12 principal está retenida de manera resistente al giro, para lo cual el componente 20 intermedio comprende un árbol 50 unido de manera resistente al giro con la rueda 12 principal y un pasador 52 de retención que atraviesa el árbol 50. El pasador 52 de retención entra en una perforación 44 de la carcasa 26. De manera similar al segundo ejemplo de realización, el dispositivo 30 de medición de fuerza rodea el pasador 52 de retención de forma anular y está dispuesto entre el pasador 52 de retención y la pared de la perforación 44.

Cuando, por ejemplo, se hace girar la rueda 18 con dentado interior de una manera no representada en más detalle por medio del árbol 46 de accionamiento realizado como árbol hueco sobre el eje de giro T, entonces se convierte este giro en un giro del portaplanetas 16, que está unido con el árbol 48 de salida de manera resistente al giro. El par de retención, que es necesario para sujetar la rueda 12 principal y que puede determinarse con el dispositivo 30 de medición de fuerza, tiene una relación fija con el par de giro recibido por el árbol 48 de salida.

En la figura 5 se representa un boceto esquemático de un ejemplo de realización de un freno 53 de servicio electromagnético de un vehículo 55 de motor (véase la figura 6). El freno 53 de servicio electromagnético presenta una unidad 54 de accionamiento electrónica que, en el ejemplo de realización representado, comprende un motor 56 eléctrico. El motor 56 eléctrico, a través del árbol 46 de accionamiento, proporciona un par de giro a la rueda 12 principal de la disposición 102 de engranaje de ruedas planetarias, que está realizada según el segundo ejemplo de realización (véase la figura 3). Como ya se ha mencionado, el portaplanetas 16 se retiene de manera resistente al giro por medio de la unidad 24 de retención, de modo que a consecuencia del giro de la rueda 12 principal se hace girar la rueda 18 con dentado interior. El giro de la rueda 18 con dentado interior se transmite a través del árbol 48 de salida a una unidad 58 de freno para frenar el vehículo 55 de motor que, en este ejemplo de realización, comprende un disco 60 de freno, que está unido de manera resistente al giro con una rueda 62 no representada del vehículo 55 de motor (véase la figura 6). Además, la unidad 58 de freno comprende dos forros 66 de fricción, que pueden desplazarse axialmente, con lo que entran en contacto con el disco 60 de freno y aplican una fuerza de frenado sobre el disco 60 de freno, tras lo cual se frenan el disco 60 de freno y con ello la rueda 62 del vehículo 55 de motor. Para convertir el giro de la rueda 18 con dentado interior y del árbol 48 de salida unido de manera resistente al giro con la rueda 18 con dentado interior en un movimiento de traslación para un ajuste axial de los forros 66 de fricción, la unidad 58 de freno presenta un dispositivo 68 de conversión que, en el ejemplo representado, está realizado como husillo 70 roscado.

Además, el freno 53 de servicio electromecánico presenta una interfaz 72 con la que puede unirse con un generador 74 de valores teóricos, que normalmente puede comprender un pedal 76 de freno. Además, el freno 53 de servicio electromecánico puede conectarse a una unidad 78 de control mediante la interfaz 72. En función de la configuración, la unidad 78 de control y/o el generador 74 de valores teóricos pueden juntarse para formar un sistema de freno de servicio electromecánico.

El freno 53 de servicio electromecánico se hace funcionar de la siguiente manera: el conductor del vehículo 55 de motor acciona el pedal 76 de freno con una cierta fuerza, con lo que predetermina un valor teórico para la fuerza de frenado, con la que la unidad 58 de freno frenará el vehículo 55 de motor. El generador 74 de valores teóricos genera una señal de valor teórico SSW correspondiente y la transmite a través de conducciones 79 eléctricas a la unidad 78 de control. La unidad 78 de control controla el motor 56 eléctrico de manera correspondiente, de modo que transmite un par de giro correspondiente al árbol 46 de accionamiento y por consiguiente a la rueda 12 principal. Como ya se ha mencionado, el giro de la rueda 12 principal provoca un giro de la rueda 18 con dentado interior y del árbol 48 de salida unido con la misma, que mediante el dispositivo 68 de conversión se convierte en un movimiento de traslación, de modo que se desplazan los forros 66 de fricción con una fuerza de frenado correspondiente hacia el disco 60 de freno. La fuerza de frenado, que actúa entre los forros de fricción y el disco 60 de freno, determina el par de giro recibido por el árbol 48 de salida de la rueda 18 con dentado interior, que a su vez determina el par de retención con el que tiene que retenerse el portaplanetas 16 de manera resistente al giro. El par de retención determina la fuerza que actúa entre la unidad 24 de retención y el pasador 42 de cojinete del portaplanetas 16, que se mide por el dispositivo 30 de medición de fuerza. El dispositivo 30 de medición de fuerza genera una señal de valor de fuerza SKW correspondiente y también la transmite a través de conducciones 79 eléctricas a la unidad 78 de control. Ahora, la unidad 78 de control puede convertir la señal de valor de fuerza SKW en el valor real de la fuerza de frenado que actúa en la unidad 58 de freno y compararla con el valor teórico contenido en la señal de valor teórico SSW y en caso de ser diferente, controlar el motor 56 eléctrico de manera correspondiente. En caso de que el valor real sea menor que el valor teórico de la fuerza de frenado, la unidad 78 de control hace que el motor 56 eléctrico proporcione un par de giro mayor, mientras que en el caso contrario, la unidad 78 de control hace que el motor 56 eléctrico proporcione un par de giro menor. Así, el freno 53 de servicio electromecánico según la invención es regulable.

En la figura 6 se representa una vista en planta básica de un vehículo 55 de motor, que en conjunto presenta dos frenos 53 de servicio electromecánicos según la invención y dos frenos 81 de estacionamiento electromecánicos, que se accionan mediante la misma unidad 78 de control central. Como la figura 6 sólo muestra la construcción básica de los frenos 53 de servicio y los frenos 81 de estacionamiento, no se realiza una diferenciación gráfica entre ellos, aunque en detalle sí se diferencie su construcción.

Cada uno de los frenos 53 de servicio electromecánicos y cada uno de los frenos 81 de estacionamiento electromecánicos puede controlarse o regularse independientemente del otro freno 53 de servicio electromecánico, de modo que, por ejemplo, pueden implementarse sistemas de seguridad como un sistema de frenado antibloqueo o un programa de estabilidad electrónico, en los que cada rueda 62 se frena de manera específica. Para ello, el vehículo 55 de motor puede comprender una serie de sensores 80, que recopilan información sobre el estado de conducción del vehículo 55 de motor, la convierten en señales correspondientes y transmiten a la unidad 78 de control. Estos sensores 80 pueden detectar, por ejemplo, la velocidad de giro, la velocidad de guiñada del vehículo 55 de motor o el deslizamiento de las ruedas 62. En función del estado de conducción la unidad 78 de control en sí misma puede dar lugar a un frenado de una o varias de las ruedas 62, sin que el conductor accione el pedal 76 de freno. En este caso, la unidad 78 de control en sí misma actúa como generador 74 de valores teóricos. También en caso de que el vehículo 55 de motor se haya bloqueado por medio del freno 81 de estacionamiento y el dispositivo de medición de fuerza registre una disminución de la fuerza de frenado, por ejemplo, a consecuencia de un enfriamiento del disco 60 de freno, la unidad 78 de control puede aumentar (reajustar) el valor teórico y así garantizar que el vehículo de motor no empiece a rodar.

Lista de símbolos de referencia

10, 101 - 103 disposición de engranaje de ruedas planetarias

12 rueda principal

14 rueda planetaria

16 portaplanetas

18 rueda con dentado interior

20 componente intermedio

22 primer saliente

24 unidad de retención

26 carcasa

28 segundo saliente

30 dispositivo de medición de fuerza

32 transductor de fuerza

34 transductor de fuerza de cuerpo elástico

36 transductor de fuerza piezoeléctrico

38 transductor de fuerza con compensación electromagnética 40 elemento magnetostrictivo

42 pasador de cojinete

44 perforación

46 árbol de accionamiento

48 árbol de salida

50 árbol

52 pasador de retención

53 freno de servicio electromecánico

54 unidad de accionamiento

55 vehículo de motor

56 motor eléctrico

58 unidad de freno

60 disco de freno

62 rueda

64 vehículo de motor

66 forro de fricción

68 dispositivo de conversión

70 husillo roscado

72 interfaz

74 generador de valores teóricos

76 pedal de freno

78 unidad de control

79 conducción eléctrica

80 sensores

81 freno de estacionamiento electromecánico

SKW señal de valor de fuerza (real)

SSW señal de valor teórico T eje de giro

Claims (12)

REIVINDICACIONES

1. Disposición de engranaje de ruedas planetarias, en particular para un freno (53) de servicio electromecánico o un freno (81) de estacionamiento electromecánico para un vehículo (64) de motor, que comprende

- una rueda (12) principal central,

- una serie de ruedas (14) planetarias, que están montadas de manera giratoria sobre un portaplanetas (16), y - una rueda (18) con dentado interior que rodea las ruedas (14) planetarias, y

- un árbol (48) de salida,

- estando montadas las ruedas (14) planetarias por medio del portaplanetas (16) de tal modo que pueden rodar tanto por la rueda (12) principal como por la rueda (18) con dentado interior,

- reteniéndose de manera resistente al giro la rueda (12) principal o el portaplanetas (16) o la rueda (18) con dentado interior por medio de una unidad (24) de retención con un par de retención y estando dispuesto entre la unidad (24) de retención y el elemento retenido de manera resistente al giro o entre la unidad (24) de retención y un componente (20) intermedio unido de manera resistente al giro con el elemento retenido un dispositivo (30) de medición de fuerza para medir la fuerza que actúa entre el elemento retenido y la unidad (24) de retención a consecuencia del par de retención, caracterizada por que la fuerza de acción tiene una relación fija con el par de giro recibido por el árbol (48) de salida.

2. Disposición de engranaje de ruedas planetarias según la reivindicación 1,

caracterizada por que el dispositivo (30) de medición de fuerza presenta un transductor (32) de fuerza.

3. Disposición de engranaje de ruedas planetarias según la reivindicación 2,

caracterizada por que el transductor (32) de fuerza está configurado como un transductor (34) de fuerza de cuerpo elástico.

4. Disposición de engranaje de ruedas planetarias según una de las reivindicaciones 2 o 3,

caracterizada por que el dispositivo (30) de medición de fuerza comprende una serie de transductores (36) de fuerza piezoeléctricos.

5. Disposición de engranaje de ruedas planetarias según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el dispositivo (30) de medición de fuerza comprende una serie de transductores de fuerza con compensación (38) electromagnética.

6. Disposición de engranaje de ruedas planetarias según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el dispositivo (30) de medición de fuerza comprende una serie de elementos (40) magnetostrictivos.

7. Disposición de engranaje de ruedas planetarias según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la disposición (10) de engranaje de ruedas planetarias comprende una carcasa (26) y la unidad (24) de retención se forma por la carcasa (26).

8. Freno (53) de servicio electromecánico para un vehículo (64) de motor, que comprende

- una unidad (54) de accionamiento electrónica,

-una disposición (10) de engranaje de ruedas planetarias según una de las reivindicaciones 1 a 7, que puede accionarse por medio de la unidad (54) de accionamiento, generando el dispositivo (30) de medición de fuerza para medir la fuerza que actúa entre el elemento retenido y la unidad (24) de retención una señal de valor de fuerza (SKW) correspondiente, y

- una unidad (58) de freno para frenar el vehículo (64) de motor, que puede accionarse por medio de la unidad (54) de accionamiento utilizando la disposición (10) de engranaje de ruedas planetarias.

9. Freno (81) de estacionamiento electromecánico para un vehículo (64) de motor, que comprende

- una unidad (54) de accionamiento electrónica,

-una disposición (10) de engranaje de ruedas planetarias según una de las reivindicaciones 1 a 7, que puede accionarse por medio de la unidad (54) de accionamiento, generando el dispositivo (30) de medición de fuerza para medir la fuerza que actúa entre el elemento retenido y la unidad (24) de retención una señal de valor de fuerza (SKW) correspondiente, y

- una unidad (58) de freno para bloquear el vehículo (64) de motor, que puede accionarse por medio de la unidad (54) de accionamiento utilizando la disposición (10) de engranaje de ruedas planetarias.

10. Vehículo (64) de motor con un freno (53) de servicio electromecánico según la reivindicación 8 y/o un freno (81) de estacionamiento electromecánico según la reivindicación 9.

11. Vehículo (64) de motor según la reivindicación 9 o según la reivindicación 10, que comprende

- un generador (74) de valores teóricos, con el que puede predeterminarse un valor teórico para la fuerza de frenado, con la que la unidad (58) de freno frenará el vehículo (64) de motor, generando el generador (74) de valores teóricos una señal de valor teórico (SSW) correspondiente, y

- una unidad (78) de control, que recibe la señal de valor de fuerza (SKW) y la señal de valor teórico (SSW), a partir de la señal de valor de fuerza (SKW) calcula el valor real de la fuerza de frenado que actúa en la unidad (58) de freno y lo compara con el valor teórico y en función del resultado de la comparación controla la unidad (54) de accionamiento electrónica de manera correspondiente.

12. Procedimiento para hacer funcionar un freno (53) de servicio electromecánico y/o un freno de estacionamiento electromecánico para un vehículo (64) de motor, presentando el freno (53) de servicio electromecánico

- una unidad (54) de accionamiento electrónica,

-una disposición (10) de engranaje de ruedas planetarias según una de las reivindicaciones 1 a 7, que puede accionarse por medio de la unidad (54) de accionamiento, y (74)

- una unidad (58) de freno para frenar el vehículo, que puede accionarse por medio de la unidad (54) de accionamiento utilizando la disposición de engranaje de ruedas planetarias, y presentando el vehículo (64) de motor - un generador (74) de valores teóricos, con el que puede predeterminarse un valor teórico para la fuerza de frenado, con la que la unidad (58) de freno frenará el vehículo (64) de motor, y

- una unidad (78) de control, comprendiendo el procedimiento las etapas siguientes:

- generar una señal de valor de fuerza (SKW) correspondiente a la fuerza que actúa entre el elemento retenido y la unidad (24) de retención por medio del dispositivo (30) de medición de fuerza,

- recibir la señal de valor de fuerza (SKW) y calcular el valor real de la fuerza de frenado que actúa en la unidad (58) de freno por medio de la unidad (78) de control,

- generar una señal de valor teórico (SSW) correspondiente al valor teórico por medio del generador (74) de valores teóricos,

- recibir la señal de valor teórico (SSW) y comparar el valor real con el valor teórico por medio de la unidad (78) de control, y

- controlar la unidad (54) de accionamiento electrónica en función del resultado de la comparación por medio de la unidad (78) de control.