IT201900013512A1

IT201900013512A1 - Freno a disco di servizio e di stazionamento idraulico e elettromeccanico

Info

Publication number: IT201900013512A1
Application number: IT102019000013512A
Authority: IT
Inventors: Paolo Sala; Martina Truffello; Corrado Manzoni
Original assignee: Freni Brembo Spa
Priority date: 2019-07-31
Filing date: 2019-07-31
Publication date: 2021-01-31
Also published as: EP4004394B1; WO2021019380A1; EP4004394A1; CN114423962A; KR20220038122A; US20220266808A1; JP2022543003A

Description

DESCRIZIONE

“FRENO A DISCO DI SERVIZIO E DI STAZIONAMENTO IDRAULICO

E ELETTROMECCANICO”

[0001] Forma oggetto della presente invenzione un freno a disco di servizio e di stazionamento idraulico ed elettro-meccanico, in particolare per un’automobile.

[0002] Sono noti freni di stazionamento e freni di emergenza elettromeccanici, dotati di un attuatore elettrico rotativo ed un gruppo di spinta a vitemadrevite che agisce sul pistone idraulico del freno a disco di servizio o su un apposito pistone di stazionamento, nel caso in cui il freno di stazionamento costituisca un'unità costruttiva autonoma.

[0003] Sono inoltre noti freni a disco elettromeccanici con un corpo pinza avente due pareti disposte su entrambi i lati del disco freno e tra loro collegate mediante due o più ponti di collegamento che si estendono a cavallo del disco. La parete del corpo pinza rivolta verso l'interno del veicolo comprende fori per accogliere rispettive viti di fissaggio per il fissaggio solidale in rotazione ed in traslazione del corpo pinza alla sospensione del veicolo. In entrambe le pareti del corpo pinza è ricavata una sede per accogliere una pastiglia recante un rivestimento di materiale d'attrito rivolto verso il disco freno ed almeno una delle pareti delimita una o più sedi per un pistone atto a serrare le pastiglie contro il disco freno per generare la forza frenante. Il pistone a sua volta è collegato con un attuatore elettromeccanico. L'attuatore elettromeccanico comprende ad esempio un motore elettrico, una trasmissione ed un riduttore, il quale fa girare una vite che impegna una corrispondente madrevite. La madrevite è bloccata in rotazione e libera di traslare e impegna il pistone o forma parte integrale di esso. In questo modo, una rotazione della vite comporta una traslazione del pistone e della corrispondente pastiglia contro il disco freno.

[0004] L’impegno tra vite e madrevite dell’attuatore elettro-meccanico (di stazionamento) può essere configurato con irreversibilità meccanica di trasmissione, vale a dire un momento di rotazione in ingresso provoca un moto traslatorio in uscita ma (nel verso opposto) una forza di traslazione in ingresso non provoca una rotazione in uscita. Di conseguenza, a seguito dell’applicazione della coppia motore richiesta per serrare il pistone e la pastiglia contro la fascia frenante del disco freno, tale serraggio rimane autobloccato anche in assenza di alimentazione elettrica del motore.

[0005] L’irreversibilità meccanica di trasmissione è realizzata mediante una scelta dell’angolo di attrito e della pendenza del punto di contatto dei filetti o dentature di due organi d’ingranaggio, tale da impedire un trasferimento del moto dall’elemento traslante all’elemento rotante. Questo concetto verrà applicato anche nel freno secondo la presente invenzione.

[0006] Il motore elettrico e la trasmissione devono essere dimensionati elettricamente e meccanicamente per poter erogare una coppia tale da applicare sul pistone, al netto degli attriti, la forza di stazionamento richiesta.

[0007] Per via del notevole ingombro dell’attuatore elettro-meccanico (di stazionamento), nella tecnica nota il freno di stazionamento elettro-meccanico è solitamente integrato in pinze cosiddette flottanti, caratterizzate da un attuatore idraulico ed elettromeccanico unilaterale, permettendo l’installazione dell’attuatore elettro-meccanico su un solo lato interno della pinza, rivolto verso l’interno del veicolo e che presenta meno problemi di spazio.

[0008] L’integrazione di attuatori elettro-meccanici di stazionamento in cosiddette pinze fisse con attuatore idraulico bilaterale risulta ad oggi problematica per la necessità di dover prevedere, oltre all’attuatore idraulico, anche l’attuatore elettro-meccanico aggiuntivo su entrambi i lati della pinza e, quindi, anche sul lato rivolto verso l’esterno del veicolo e direttamente affacciato al cerchione della ruota. Il concetto di pinza fissa con attuatore idraulico bilaterale e con attuatore elettro-meccanico bilaterale incontra ad oggi forti pregiudizi tecnici, principalmente a causa del peso elevato e degli ingombri considerevoli.

[0009] Un’ulteriore problematica della tecnica nota riguarda il meccanismo che trasforma il moto rotatorio del motore elettrico in un moto traslatorio applicato sul pistone. L’elemento traslante (vite o madrevite) è bloccato in rotazione mediante un accoppiamento di forma con il pistone, la cui rotazione è impedita soltanto per via dell’attrito con la guarnizione e con la piastra della pastiglia contro la quale si attesta. L’intensità dell’attrito “anti-rotazione” del pistone è a volte insufficiente a impedire la rotazione del pistone e, quindi, dell’elemento traslante del meccanismo di stazionamento. Ne consegue una possibile riduzione dell’avanzamento del pistone e una corrispondente diminuzione della forza di stazionamento risultante.

[0010] Inoltre, l’accoppiamento di forma tra l’elemento traslante e il pistone deve realizzare una corsa di scorrimento traslatorio lunga almeno quanto lo spessore del materiale d’attrito presente sulla pastiglia e conseguentemente almeno quanto la corsa pistone. La previsione della zona di scorrimento traslatorio in serie con il meccanismo vite-madrevite comporta un ingombro assiale aggiuntivo, indesiderabilmente grande.

[0011] Lo scopo della presente invenzione è pertanto quello di fornire un freno a disco di servizio e di stazionamento idraulico ed elettromeccanico, avente caratteristiche tali da ovviare ad almeno alcuni degli inconvenienti citati con riferimento alla tecnica nota.

[0012] Nell'ambito dello scopo generale, uno scopo particolare della presente invenzione è quello di fornire un freno a disco di servizio e di stazionamento idraulico ed elettromeccanico, idoneo all’implementazione con una pinza fissa.

[0013] Un ulteriore scopo particolare della presente invenzione è quello di fornire un freno a disco di servizio e di stazionamento idraulico ed elettromeccanico avente ingombri inferiori all’ingombro delle soluzioni della tecnica nota.

[0014] Un ulteriore scopo particolare della presente invenzione è quello di fornire un freno a disco di servizio e di stazionamento idraulico ed elettromeccanico avente un peso complessivo ridotto rispetto al peso delle soluzioni della tecnica nota.

[0015] Un ulteriore scopo particolare della presente invenzione è quello di fornire un freno a disco di servizio e di stazionamento idraulico ed elettromeccanico in cui la corsa traslatoria del meccanismo di stazionamento non viene alterata da slittamenti rotativi non pianificati del pistone.

[0016] Un ulteriore scopo particolare della presente invenzione è quello di fornire un freno a disco di servizio e di stazionamento idraulico ed elettromeccanico in cui il meccanismo di conversione rotazione – traslazione all’interno del gruppo cilindro pistone idraulico è migliorato rispetto alla tecnica nota.

[0017] Un ulteriore scopo particolare della presente invenzione è quello di fornire un freno a disco di servizio e di stazionamento idraulico ed elettromeccanico avente caratteristiche tali da ottenere una maggiore certezza di corsa traslatoria del pistone in dipendenza della corsa rotatoria eseguita dal motore elettrico.

[0018] Almeno alcuni degli scopi citati vengono raggiunti mediante un freno a disco di servizio e di stazionamento idraulico ed elettromeccanico secondo la rivendicazione 1. Forme di realizzazione vantaggiose sono oggetto delle rivendicazioni dipendenti.

[0019] Per meglio comprendere l’invenzione ed apprezzarne i vantaggi, verranno di seguito descritte alcune sue forme di realizzazione esemplificative non limitative, facendo riferimento alle figure annesse, in cui:

[0020] la figura 1 è una vista in prospettiva di un freno a disco secondo una forma di realizzazione dell'invenzione;

[0021] la figura 2 è una vista in sezione del freno a disco in figura 1;

[0022] la figura 3 è un’ulteriore vista in sezione del freno a disco in figura 1;

[0023] la figura 4 è una vista ingrandita di un particolare in figura 2;

[0024] la figura 5 è una vista ingrandita di un particolare in figura 3;

[0025] la figura 6 è una vista in sezione di un gruppo costruttivo, pre-assemblato, del freno a disco secondo una forma di realizzazione;

[0026] le figure 7 e 8 sono viste in prospettiva, esplose, di parti del freno a disco secondo una forma di realizzazione,

[0027] le figure 9 e 10 sono viste esplose di un particolare di un meccanismo elettro-meccanico di stazionamento del freno a disco secondo una forma di realizzazione,

[0028] la figura 11 è una vista esplosa di un meccanismo elettro-meccanico di stazionamento del freno a disco secondo una forma di realizzazione,

[0029] le figure 12 e 13 mostrano il meccanismo elettromeccanico di stazionamento in figura 11 in configurazione assemblata,

[0030] la figura 14 è una vista dall’alto del freno a disco secondo una forma di realizzazione.

[0031] Descrizione generale della pinza 2

[0032] Con riferimento alle figure, un freno a disco di servizio e di stazionamento idraulico ed elettromeccanico è complessivamente indicato con il riferimento 1. Il freno 1 comprende una pinza 2 con due pareti laterali 3 tra loro distanziate che delimitano uno spazio disco 4 per accogliere una porzione di un disco freno 5 (tratteggiato in figura 2). Il freno 1 comprende inoltre mezzi per il fissaggio della pinza 2 alla sospensione del veicolo. Ad esempio, questi mezzi di fissaggio comprendono almeno due fori delimitati da una delle pareti laterali 3 ed atti ad accogliere rispettive viti di fissaggio.

[0033] Le due pareti 3 della pinza 2 sono tra loro collegate mediante almeno una struttura di collegamento 6 che si estende a cavallo dello spazio disco 4 e ciascuna delle pareti 3 o una porzione di supporto ad esse collegata delimita almeno una sede per accogliere o supportare una pastiglia 7.

[0034] In accordo con una forma di realizzazione, la porzione di supporto comprende un perno di supporto 8 collegato ad entrambe le pareti laterali 3 ed esteso a cavallo dello spazio disco 4. Le piastre di supporto delle pastiglie 7 delimitano, nella loro parte superiore (radialmente esterna con riferimento all'asse del disco freno) un foro o una sede 9 che riceve il perno di supporto 8 per vincolare le pastiglie 7 in modo appeso alla pinza 2.

[0035] Descrizione generale del sistema frenante di servizio 20

[0036] Il freno 1 comprende inoltre un sistema frenante di servizio 20, avente (in particolare nel caso in cui la pinza 2 è una pinza fissa) due attuatori idraulici 65 posizionati ciascuno in rispettivamente una delle pareti laterali 3 ed attivabili per spingere le pastiglie 7 contro il disco freno 5 per serrarlo.

[0037] Ciascuno degli attuatori idraulici 65 comprende un cilindro idraulico 10 formato nella parete laterale 3 e un pistone 11 accolto in modo scorrevole nel cilindro idraulico 10 ed avente un’estremità libera 14 affacciata sulla pastiglia 7. Uno spazio interno 12 del cilindro idraulico 10 è in comunicazione con un sistema 13 di alimentazione e pressurizzazione di un fluido idraulico per applicare una pressione idraulica sul pistone 11 e fare traslare il pistone 11 in una direzione di azionamento 19 verso il disco freno 5 e spingere la pastiglia 7 contro il disco freno 5.

[0038] Secondo una forma di realizzazione alternativa, ad esempio nel caso in cui la pinza 2 è una pinza cosiddetta flottante, il sistema frenante di servizio 20 può comprende un solo attuatore idraulico 65 posizionato in una sola parete laterale 3 ed attivabile per spingere la pastiglia 7 contro il disco freno 5 per serrarlo. In questo caso, l’attuatore idraulico 65 può essere configurato come descritto in precedenza.

[0039] Descrizione generale del sistema frenante di stazionamento 21

[0040] Il freno 1 comprende inoltre un sistema frenante di stazionamento 21 avente due attuatori elettromeccanici 64 posizionati ciascuno in corrispondenza di rispettivamente una delle pareti laterali 3 ed attivabili per bloccare le pastiglie 7 contro il disco freno 5.

[0041] Ciascuno degli attuatori elettromeccanici 64 comprende:

[0042] – un gruppo vite-madrevite 17, 18 avente un organo rotatorio 18 ed un organo traslatorio 17 e configurato per convertire un moto rotatorio dell’organo rotatorio 18 in un moto traslatorio dell’organo traslatorio 17, in cui il gruppo vite-madrevite 17, 18 è collegato nel cilindro idraulico 10 in modo tale da poter traslare e serrare l’organo traslatorio 17 nella direzione di azionamento 19 contro il pistone 11 per bloccarlo,

[0043] - un motore elettrico 15 vincolato alla parete laterale 3 e collegato ad un’alimentazione elettrica 26 per azionare il gruppo vite-madrevite 17, 18,

[0044] – un meccanismo di trasmissione 16 collegato tra il motore elettrico 15 e l’organo rotatorio 18,

[0045] in cui gli attuatori elettromeccanici 64 sono autobloccanti per via di una loro irreversibilità di trasmissione (descritta più in dettaglio nell’introduzione) cosicché, a motore elettrico 15 spento, una sollecitazione traslatoria dell’organo traslatorio 17 non può fare ruotare l’organo rotatorio 18 e non può fare retrocedere l’organo traslatorio 17 in allontanamento dal disco freno 5.

[0046] Secondo una forma di realizzazione alternativa, ad esempio nel caso in cui la pinza 2 è una pinza cosiddetta flottante, il sistema frenante di stazionamento 21 può comprendere un solo attuatore elettro-meccanico 64 posizionato in corrispondenza di una sola delle pareti laterali 3 ed attivabile per bloccare le pastiglie 7 contro il disco freno 5. In questo caso, l’attuatore elettro-meccanico 64 singolo può essere configurato come descritto sopra.

[0047] Descrizione del sistema di controllo 22

[0048] Il freno 1 comprende inoltre un sistema di controllo 22 collegato con il sistema frenante di servizio 20, con il sistema di stazionamento 21 e con un’interfaccia utente 23 avente ad esempio un’interfaccia di comando frenata di servizio 24, ad esempio un pedale di servizio o un pulsante di servizio o una leva di servizio, e un’interfaccia di comando frenata di stazionamento 25, ad esempio un pedale di stazionamento o un pulsante di stazionamento o una leva di stazionamento.

[0049] Il sistema di controllo 22 può comprendere un sistema di controllo elettrico, elettromeccanico, elettroidraulico e/o elettronico idoneo a comandare la pressurizzazione del fluido idraulico e l’azionamento del motore elettrico 15. Il sistema di controllo 22 è configurato e/o programmato per svolgere le funzioni di controllo del freno 1 in modo desiderato.

[0050] Secondo un aspetto dell’invenzione, in risposta di un comando utente di frenata di stazionamento (anche in assenza di contemporaneo comando utente di frenata di servizio), il sistema di controllo 22 aziona il sistema di frenata di stazionamento 21 (più precisamente il motore elettrico 15 in un verso di avanzamento) ed anche il sistema di frenata di servizio 20 (più precisamente il sistema 13 di alimentazione del fluido idraulico), utilizzando il sistema di frenata di servizio 20 per muovere il pistone 11 nella direzione di azionamento 19 verso il disco freno 5 in una posizione di stazionamento in cui serra la pastiglia 7 contro il disco freno 5, ed utilizzando il sistema di frenata di stazionamento 21 per bloccare il pistone 11 nella posizione di stazionamento e impedire un suo movimento di ritorno.

[0051] Ciò permette di dimensionare il motore elettrico 15 per una potenza elettrica assorbita e per una coppia molto inferiori a quelle necessarie per spingere il pistone 11 lungo la sua corsa di azionamento da una posizione retratta, allontanata dal disco freno 5, fino in una posizione protratta di stazionamento in cui serra la pastiglia 7 contro il disco freno 5, in quanto l’avanzamento del pistone 11 ed il serraggio del disco freno 5 vengono, almeno in parte o completamente, eseguiti mediante il sistema di frenata di servizio 20.

[0052] Per lo stesso motivo, anche almeno parte del meccanismo di trasmissione 16 può essere progettata per sollecitazioni meccaniche molto inferiori a quelle richieste per muovere e serrare il pistone 11 nella posizione di stazionamento. Con riferimento ad una forma di realizzazione (figure 9 – 13) che verrà descritta in dettaglio più avanti, il pignone motore 55 del motore elettrico 15 e un riduttore epicicloidale 58, composto da un piatto porta satelliti 61, ruote dentate 57 e corona dentata 60 possono essere progettati per sollecitazioni meccaniche molto inferiori a quelle richieste per muovere e serrare il pistone 11 nella posizione di stazionamento.

[0053] Ciò risulta in un dimensionamento geometrico ed in un peso dell’attuatore elettromeccanico 64 ridotto rispetto alle soluzioni della tecnica nota, ed in particolare si ottiene un ingombro assiale ridotto sul lato esterno del veicolo, vale a dire sul lato cerchione della ruota, necessario per un’implementazione del concetto in una pinza fissa.

[0054] Dall’altro canto, l’utilizzo dell’attuatore idraulico 65 insieme all’attuatore elettromeccanico 64 durante un’attivazione del freno 1 come freno di stazionamento, non comporta alcuna necessità di sovradimensionare l’attuatore idraulico 65 il quale è già necessariamente progettato per applicare coppie frenanti di servizio che sono molto più elevate delle coppie frenanti di stazionamento.

[0055] Il rilascio del blocco di stazionamento non può avvenire solamente per effetto del motore elettrico 15, perché il carico e l’attrito sull’organo traslatorio sono pari al carico/attrito totale di stazionamento. L’attrito nel punto di irreversibilità di trasmissione è pertanto notevolmente alto e il motore 15 non è, preferibilmente, dimensionato per vincere quell’attrito. Per questo motivo, in risposta di un comando utente di rilascio dello stazionamento, il sistema di controllo 22:

- aziona prima l’attuatore idraulico 65 per fornire pressione al pistone 11 e scaricare il gruppo vitemadrevite 17, 18 dell’attuatore elettromeccanico 64, - a gruppo vite-madrevite 17, 18 scarico (e, quindi in presenza di attriti notevolmente ridotti) aziona (il motore 15 del)l’attuatore elettromeccanico 64 per distaccare l’organo traslatorio 17 dal pistone 11,

- a organo traslatorio 17 distaccato dal pistone 11, aziona l’attuatore idraulico 65 per riabbassare la pressione idraulica ed interrompere lo stazionamento (fase di rilascio effettivo).

[0056] Il rilascio del blocco del pistone 11 nella posizione di stazionamento avviene tramite disimpegno ed allontanamento dell’organo traslatorio 17 dal pistone 11.

[0057] Secondo una forma di realizzazione, nel caso di un comando utente di frenata di servizio e in assenza di comando utente di frenata di stazionamento, il sistema di controllo aziona il solo sistema di frenata di servizio 20 senza attivazione del sistema di frenata di stazionamento 21.

[0058] Ciò assicura che il pistone 11 può essere rapidamente spostato in avanti e indietro per eseguire le frenate di servizio a veicolo in movimento, senza rischio di impedimento del movimento di ritorno del pistone 11.

[0059] In accordo con una forma di realizzazione, in risposta di un comando utente di frenata di stazionamento (anche in assenza di contemporaneo comando di frenata di servizio), il sistema di controllo 22:

[0060] - aziona il sistema di frenata di servizio 20 (più precisamente il sistema 13 di alimentazione del fluido idraulico), spostando il pistone 11 nella posizione di stazionamento in cui spinge la pastiglia 7 contro il disco freno 5,

[0061] – aziona il sistema di frenata di stazionamento 21 (più precisamente il motore elettrico 15 nel verso di avanzamento) solo dopo l’azionamento del sistema di frenata di servizio 20 e a pistone 11 già nella posizione di stazionamento, vale a dire a disco freno 5 già serrato, traslando l’organo traslatorio 17 nella direzione di azionamento 19 contro il pistone 11 per bloccarlo nella posizione di stazionamento e impedire un suo movimento di ritorno,

[0062] – dopo il bloccaggio del pistone 11 nella posizione di stazionamento, disattiva il sistema di frenata di servizio 20 (più precisamente il sistema 13 di alimentazione del fluido idraulico, riducendo la pressione del fluido idraulico) e spegne il motore elettrico 15.

[0063] Il pistone 11 rimane bloccato tramite l’irreversibilità di trasmissione dell’attuatore elettromeccanico 64.

[0064] Questa particolare sequenza di attivazione della frenata di stazionamento permette una precisa e vantaggiosa assegnazione delle funzioni di raggiungimento del serraggio del disco freno 5 e di conservazione del serraggio, allo scopo di ridurre al minimo o almeno il più possibile la resistenza meccanica e la potenza elettrica, richieste all’attuatore elettromeccanico 64.

[0065] In una forma di realizzazione particolarmente vantaggiosa, in cui la pinza 2 è una pinza fissa:

[0066] - l’azionamento del sistema di frenata di stazionamento 21 comprende l’azionamento contemporaneo di entrambi i motori elettrici 15 sui due lati opposti della pinza 2,

[0067] - l’azionamento del sistema di frenata di servizio 20 comprende l’azionamento contemporaneo del sistema 13 di alimentazione del fluido idraulico sui due lati opposti della pinza 2,

[0068] – la disattivazione del sistema di frenata di stazionamento 21 comprende lo spegnimento di entrambi i motori elettrici 15 sui due lati opposti della pinza 2, [0069] – la disattivazione del sistema di frenata di servizio 20 comprende la disattivazione del sistema 13 di alimentazione del fluido idraulico sui due lati opposti della pinza 2.

[0070] Alternativamente, in una forma di realizzazione in cui la pinza 2 è ad esempio una pinza flottante:

[0071] - l’azionamento del sistema di frenata di stazionamento 21 comprende l’azionamento del motore elettrico 15 su un solo lato di azionamento della pinza 2,

[0072] - l’azionamento del sistema di frenata di servizio 20 comprende l’azionamento del sistema 13 di alimentazione del fluido idraulico sul solo lato di azionamento della pinza 2,

[0073] – la disattivazione del sistema di frenata di stazionamento 21 comprende lo spegnimento del motore elettrico 15 singolo sul solo lato di azionamento della pinza 2,

[0074] – la disattivazione del sistema di frenata di servizio 20 comprende la disattivazione del sistema 13 di alimentazione del fluido idraulico sul solo lato di azionamento della pinza 2.

[0075] In accordo con una forma di realizzazione (figura 3), vantaggiosa anche indipendentemente dal sistema di controllo 22, il motore elettrico 15 dell’attuatore elettromeccanico 64 è fissato alla parete laterale 3 in una posizione motore in cui un’asse motore 27 (asse di rotazione dell’albero rotore) è orientato trasversale, preferibilmente perpendicolare o tangente ma distanziato, rispetto ad un asse centrale 34 del pistone 11 che definisce la suddetta direzione di azionamento 19. Ciò riduce l’ingombro del freno 1 in direzione assiale del disco freno 5.

[0076] L’asse motore 27 è vantaggiosamente tangente ad una corona dentata 42 dell’organo rotatorio 18 che verrà descritta più avanti.

[0077] Con ulteriore vantaggio, l’asse motore 27 si estende in un piano motore 28 (figura 2) sostanzialmente parallelo ad un piano disco 29 del disco freno 5, oppure inclinato di meno di 15° rispetto al piano disco 29.

[0078] Inoltre, l’asse motore 27 è inclinato di meno di 30°, preferibilmente di meno di 20° oppure di meno di 15°, rispetto ad un piano pinza 30 perpendicolare al piano disco 29 e esteso tra due estremità longitudinali 31 opposte della pinza 2 (figura 3).

[0079] Il posizionamento del motore elettrico 15 descritto riduce ulteriormente l’ingombro del freno 1 anche in direzione radiale del disco freno 5.

[0080] Vantaggiosamente, i due motori elettrici 15 su entrambi i lati della pinza 2 sono disposti in modo non simmetrico rispetto al piano disco 29 e in modo non simmetrico rispetto ad un qualsiasi piano radiale all’asse di rotazione del disco freno 5 (figure 7, 14). Ciò permette di non dover modificare l’interfaccia veicolo sul lato interno e per adattarsi più agevolmente all’area d’installazione lato cerchio ruota.

[0081] Un lato di azionamento 32 del o dei motori elettrici 15, sul quale il motore elettrico 15 è collegato con il meccanismo di trasmissione 16, è radialmente più interno rispetto all’asse di rotazione del disco freno 5, mentre un lato posteriore 33 del o dei motori elettrici 15, opposto al lato di azionamento 32, è radialmente più esterno rispetto all’asse di rotazione del disco freno 5. Questo posizionamento dei motori lascia da un lato più spazio per ulteriori gruppi cilindro-pistone idraulici e, dall’altro lato, permette di avvicinare il meccanismo di trasmissione 16 più all’asse centrale 34 del pistone 11.

[0082] Vantaggiosamente, i due motori elettrici 15 sui due lati opposti della pinza 2 sono rivolti con i loro lati di azionamento 32 in direzioni circonferenziali (rispetto all’asse di rotazione del disco freno 5) opposti. Anche questo contribuisce ad un’ulteriore compattazione del freno 1, in particolare quando l’asse centrale 34 dei due pistoni 11 opposti, a cui è associato il sistema frenante di stazionamento 21, non si trova in una posizione centrale della pinza, come mostrato ad esempio nelle figure 7 e 14.

[0083] Secondo un’ulteriore aspetto dell’invenzione, vantaggioso anche indipendentemente dal sistema di controllo 22 o dal posizionamento del motore elettrico 15, l’organo traslatorio 17 è vincolato contro rotazioni rispetto alla pinza 2 tramite un accoppiamento di forma anti-rotazione con una porzione di guida 35 solidale con la pinza 2 e posizionata su un lato posteriore dell’organo traslatorio 17 opposto all’estremità libera 14 del pistone 11.

[0084] Ciò ovvia alla necessità di un accoppiamento di forma anti-rotazione tra l’organo traslatorio 17 e il pistone 11 ed alle relative problematiche di incertezza della corsa dell’organo traslatorio e di ingombro assiale aggiuntivo, descritte con riferimento alla tecnica nota.

[0085] Secondo una forma di realizzazione (figure 2, 4, 6), la porzione di guida 35 sporge da un fondo 39 del cilindro idraulico 10, preferibilmente lungo l’asse centrale 34 del pistone 11, ed è accolta scorrevolmente ma senza possibilità di rotazione relativa (intorno all’asse centrale 34) in una corrispondente sede di guida 36 formata nell’organo traslatorio 17.

[0086] L’accoppiamento di forma anti-rotazione può essere ottenuto mediante forme di sezione complementari, non circolari, ad esempio poligonali o dentati, della porzione di guida 35 e della sede di guida 36.

[0087] Vantaggiosamente, la porzione di guida 35 è formata in un tappo cilindro 37, ad es. esternamente filettato, ed avvitabile in una corrispondente sede tappo 38, ad esempio internamente filettata, della pinza 2. Il tappo cilindro 37 è avvitabile nella sede tappo 38 per chiudere il cilindro idraulico 10 verso l’esterno della pinza 2 e per formare il fondo 39 del cilindro idraulico 10.

[0088] Secondo una forma di realizzazione, il tappo cilindro 37 comprende una piastra di base 52 sostanzialmente planare e circolare, e preferibilmente coassiale con l’asse centrale 34 del pistone 11. Dalla piastra di base 52 sporge la porzione di guida 35 verso il disco freno 5.

[0089] La forma planare e circolare della piastra di base 52 permette un fissaggio del tappo cilindro 37, ad esempio mediante avvitamento, in posizioni angolari differenti senza alterare l’aspetto esterno della pinza 2 e la configurazione meccanica interna dell’attuatore elettro-meccanico 64.

[0090] Secondo una forma di realizzazione, il tappo cilindro 37 supporta e posiziona un gruppo di conversione moto 40, preferibilmente prefabbricato e autoportante, che comprende:

[0091] - il tappo cilindro 37 stesso,

[0092] - l’organo traslatorio 17 solidale in rotazione con il tappo cilindro 37 mediante l’accoppiamento nongirevole ma traslabile con la porzione di guida 35,

[0093] – l’organo rotatorio 18 vincolato al tappo cilindro 37 in modo girevole intorno all’asse centrale 34 ma non traslabile lungo l’asse centrale 34, ad esempio tramite un cuscinetto 41 fissato al tappo cilindro 37, preferibilmente in corrispondenza del fondo 39 del cilindro idraulico 10, in cui l’organo rotatorio 18 è avvitato direttamente o indirettamente (ad esempio tramite l’interposizione di sfere o di corpi volventi satelliti) con l’organo traslatorio 17,

[0094] – una corona dentata 42 formata o fissata all’organo rotatorio 18, preferibilmente in immediata adiacenza al cuscinetto 41.

[0095] Il gruppo di conversione moto 40 è agevolmente e rapidamente collegabile alla e scollegabile dalla pinza 2 in un’unica operazione di montaggio/smontaggio, mentre l’assemblaggio dei suoi singoli componenti può essere effettuato e testato indipendentemente dal montaggio alla pinza 2.

[0096] Inoltre, come si vede dalle figure 6 e 8, il gruppo di conversione moto 40 così configurato è particolarmente compatto, sia assialmente sia radialmente e può essere quindi facilmente posizionato all’interno del gruppo cilindro 10 – pistone 11.

[0097] Secondo una forma di realizzazione, la sede di guida 36 comprende una bussola di scorrimento 43 fabbricata separatamente dall’organo traslatorio 17, possibilmente in un materiale differente, e montata con interferenza in un foro assiale 44 dell’organo traslatorio 17. L’accoppiamento di forma assialmente scorrevole e solidale in rotazione tra l’organo traslatorio 17 e la pinza 2 avviene (esclusivamente) in un’interfaccia di scorrimento 45 tra la bussola di scorrimento 43 e la porzione di guida 35.

[0098] Ciò ovvia a lavorazioni meccaniche complesse dell’organo rotatorio 17 e permette di differenziare e ottimizzare il materiale e la dimensione delle differenti porzioni funzionali del gruppo di conversione moto 40.

[0099] Secondo una forma di realizzazione (figure 4, 6, 9), il cuscinetto 41 comprende:

[00100] un anello esterno 45 formante una pista di rotolamento esterna e montato, preferibilmente per interferenza, in una sede cuscinetto 47 del tappo cilindro 37,

[00101] un primo semi-anello interno 48 formato di pezzo con l’organo rotatorio 18,

[00102] un secondo semi-anello interno 49 fabbricato separatamente dal primo semi-anello interno 48 e che forma insieme al primo semi-anello interno 48 una pista di rotolamento interna,

[00103] una boccola di unione 50 avente una prima porzione terminale montata, preferibilmente per interferenza, nel primo semi-anello interno 48 ed una seconda porzione terminale montata, preferibilmente per interferenza, nel secondo semi-anello interno 49, per collegare il primo e secondo semi-anello interno 48, 49 tra loro.

[00104] Ciò concilia le esigenze di assemblaggio con l’esigenza di compattazione del meccanismo.

[00105] Vantaggiosamente, la sede cuscinetto 47 è formata da una parete anulare 51 concentrica con la porzione di guida 35 e sporgente dalla piastra di base 52 del tappo cilindro 37 verso il disco freno 5.

[00106] Secondo una forma di realizzazione preferita, l’organo traslatorio 17 è una vite interna e l’organo rotatorio 18 è una madrevite esterna 18 del gruppo vite – madrevite 17, 18.

[00107] Il montaggio del gruppo di conversione moto 40 può essere vantaggiosamente, precisamente e semplicemente, eseguito con la sequenza di fasi:

[00108] – avvitamento dell’organo traslatorio (vite 17) nell’organo rotatorio (madrevite 18),

[00109] – montaggio per interferenza della bussola di scorrimento 43 nel foro assiale 44 dell’organo traslatorio 17,

[00110] - montaggio per interferenza della corona dentata 42 sull’organo rotatorio 18,

[00111] - montaggio per interferenza della boccola d’unione 50 nell’organo traslatorio 17,

[00112] - montaggio per interferenza dell’insieme di anello esterno 46, organi volventi e secondo semi-anello interno 49 sulla boccola d’unione 50 per completare il cuscinetto 41,

[00113] - montaggio per interferenza del tappo cilindro 37 sull’anello esterno 46 del cuscinetto 41,

[00114] – montaggio del tappo cilindro 37 nella parete laterale 3 della pinza 2 tramite avvitamento.

[00115] In accordo con un’ulteriore forma di realizzazione, il motore elettrico 15 è almeno parzialmente accolto in un alloggiamento motore 53 formato di pezzo con la pinza 2 e, vantaggiosamente, non è previsto alcun alloggiamento o involucro motore aggiuntivo, distinto dalla pinza 2 e ad essa collegato. Al contrario, una struttura di supporto 55 del motore 15 (che è inseparabile dal motore 15) è direttamente avvitata alla pinza 2.

[00116] L’eliminazione di un alloggiamento motore distinto dalla pinza 2 riduce ulteriormente l’ingombro, il peso e il costo del freno 1.

[00117] Come descritto in precedenza, il gruppo di conversione moto 40 oppure il gruppo vite-madrevite 17, 18 è coassiale con l’asse centrale 34 del pistone 11.

[00118] Diversamente il motore elettrico 15 e il meccanismo di trasmissione 16 sono orientati trasversalmente o in una direzione tangente all’asse centrale 34.

[00119] Secondo una forma di realizzazione, il meccanismo di trasmissione 16 comprende un riduttore epicicloidale 58 ad un solo stadio collegato al motore 15, ed una vite senza fine 69 collegata al riduttore epicicloidale 58 e che ingrana con la corona dentata 42 dell’organo rotatorio 18. Il motore 15, il riduttore epicicloidale 58 e la vite senza fine 59 sono coassiali tra loro e all’asse motore 27. Ciò riduce ulteriormente gli ingombri complessivi del freno 1, per i motivi già descritti in relazione al posizionamento del solo motore elettrico 15.

[00120] Secondo una forma di realizzazione preferita, un pignone motore 55 formato sull'estremità dell'albero motore 56 ingrana con ruote dentate satelliti 57 del riduttore epicicloidale 58, in modo tale che il pignone motore 55 formi il pignone centrale del primo stadio di riduzione del riduttore epicicloidale 58. Le ruote dentate satelliti 57 ingranano con una corona internamente dentata 60 bloccata in modo stazionario nella parete laterale 3 della pinza 2. Le ruote dentate satelliti 57 sono supportate da un piatto porta -satelliti 61 fissato alla vite senza fine 59 che, a sua volta, è supportata girevolmente, tramite un cuscinetto 62, nella parete laterale 3 della pinza 2. Secondo una forma di realizzazione preferita, in cui il punto di irreversibilità di trasmissione è realizzato nella regione di impegno tra la vite senza fine 59 e la corona dentata 52, il motore elettrico 15 e la trasmissione dal motore elettrico 15 fino al punto di irreversibilità di trasmissione, vale a dire fino alla vite senza fine 59 possono essere dimensionati per le sole (ridotte) sollecitazioni necessarie per movimentare l’organo traslatorio del gruppo vite-madrevite fino a battuta sul pistone 11. Il gruppo vite-madrevite e corona dentata, ovvero fino al punto di irreversibilità partendo dal pistone, deve invece essere dimensionato per reggere tutto il carico di serraggio di stazionamento.

[00121] L’attuatore elettromeccanico 64 è accolto in una cavità 63 formata nella parete laterale 3 della pinza 2 ed estesa dall’alloggiamento motore 53 fino al cilindro idraulico 10, in cui una guarnizione di tenuta 67 tra la cavità 63 e una porzione di tenuta 66 della vite senza fine 59 separa a tenuta lo spazio interno 12 del cilindro idraulico 10 dall’alloggiamento motore 53, preferibilmente in una posizione di tenuta tra il riduttore epicicloidale 58 e una zona di ingranaggio della vite senza fine 59 con la corona dentata 52 dell’organo rotatorio 18.

[00122] Nelle forme di realizzazione in cui sono previsti due motori elettrici 15, detti motori elettrici possono essere collegati elettricamente nei seguenti modi:

- indipendentemente, cioè ogni motore è collegato all’alimentazione elettrica in via diretta;

- in un circuito parallelo, cioè tutti i poli positivi e, rispettivamente, tutti i poli negativi sono tra loro collegati tra loro verso l’alimentazione elettrica;

- in un circuito in serie, cioè il polo negativo di un motore è collegato al polo positivo del successivo.

[00123] Al freno 1 secondo la presente invenzione, un tecnico del ramo, allo scopo di soddisfare esigenze contingenti e specifiche, potrà apportare ulteriori modifiche e varianti, tutte peraltro contenute nell’ambito di protezione dell’invenzione, quale definito dalle seguenti rivendicazioni.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Freno a disco (1) di servizio e di stazionamento idraulico ed elettromeccanico, comprendente: - una pinza (2) con due pareti laterali (3) che delimitano tra loro uno spazio disco (4) per accogliere una porzione di un disco freno (5), - mezzi per il fissaggio della pinza (2) alla sospensione di un veicolo. - almeno due pastiglie (7) supportate ciascuna a rispettivamente una delle pareti laterali (3), - un sistema frenante di servizio (20), avente almeno un attuatore idraulico (65) posizionato in rispettivamente una delle pareti laterali (3), in cui l’attuatore idraulico (65) comprende un cilindro idraulico (10) formato nella parete laterale (3) e un pistone (11) accolto nel cilindro idraulico (10) ed avente un’estremità libera (14) affacciata sulla pastiglia (7), in cui il cilindro idraulico (10) è in comunicazione con un sistema (13) di alimentazione e pressurizzazione di un fluido idraulico per applicare una pressione idraulica sul pistone (11) e fare traslare il pistone (11) in una direzione di azionamento (19) verso il disco freno (5) e serrare la pastiglia (7) contro il disco freno (5), - un sistema frenante di stazionamento (21) avente almeno un attuatore elettro-meccanico (64) posizionato in corrispondenza di rispettivamente una delle pareti laterali (3). in cui l’attuatore elettromeccanico (64) comprende: un gruppo vite-madrevite (17, 18) avente un organo rotatorio (18) ed un organo traslatorio (17) e configurato per convertire un moto rotatorio dell’organo rotatorio (18) in un moto traslatorio dell’organo traslatorio (17), in cui il gruppo vite-madrevite (17, 18) è collegato nel cilindro idraulico (10) in modo tale da poter traslare e serrare l’organo traslatorio (17) nella direzione di azionamento (19) contro il pistone (11) per bloccarlo, un motore elettrico (15) collegato ad un’alimentazione elettrica (26) per azionare il gruppo vite-madrevite (17, 18), un meccanismo di trasmissione (16) collegato tra il motore elettrico (15) e l’organo rotatorio (18), in cui detto almeno un attuatore elettromeccanico (64) è autobloccante per via di una sua irreversibilità di trasmissione cosicché, a motore elettrico (15) spento, una sollecitazione traslatoria dell’organo traslatorio (17) non può fare retrocedere l’organo traslatorio (17) in allontanamento dal disco freno (5), - un sistema di controllo (22) collegato con il sistema frenante di servizio (20), con il sistema di stazionamento (21) e con un’interfaccia utente (23), caratterizzato dal fatto che l’organo traslatorio (17) è vincolato solidale in rotazione rispetto alla pinza (2) tramite un accoppiamento di forma anti-rotazione con una porzione di guida (35) solidale con la pinza (2) e disposto su un lato posteriore dell’organo traslatorio (17) opposto all’estremità libera (14) del pistone (11).
2. Freno a disco (1) secondo la rivendicazione 1, in cui la porzione di guida (35) sporge da un fondo (39) del cilindro idraulico (10) ed è accolta scorrevolmente ma senza possibilità di rotazione relativa in una sede di guida (36) formata nell’organo traslatorio (17).
3. Freno a disco (1) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui la porzione di guida (35) è formata in un tappo cilindro (37) avvitato in una sede tappo (38) della pinza (2), in cui il tappo cilindro (37) chiude il cilindro idraulico (10) e forma il fondo (39) del cilindro idraulico (10).
4. Freno a disco (1) secondo la rivendicazione 3, in cui il tappo cilindro (37) supporta un gruppo di conversione moto (40), pre-assemblato e autoportante, comprendente: - il tappo cilindro (37), - l’organo traslatorio (17) solidale in rotazione con il tappo cilindro (37) mediante l’accoppiamento nongirevole ma traslabile con la porzione di guida (35), – l’organo rotatorio (18) vincolato al tappo cilindro (37) in modo girevole ma non traslabile, tramite un cuscinetto (41) fissato al tappo cilindro (37) in corrispondenza del fondo (39) del cilindro idraulico (10), in cui l’organo rotatorio (18) è avvitato con l’organo traslatorio (17), – una corona dentata (42) formata all’organo rotatorio (18) in adiacenza al cuscinetto (41).
5. Freno a disco (1) secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui il motore elettrico (15) è fissato alla parete laterale (3) in una posizione motore in cui un’asse motore (27) è orientato trasversale ma distanziato, preferibilmente perpendicolare o tangente, rispetto ad un asse centrale (34) del pistone (11) che definisce la direzione di azionamento (19).
6. Freno a disco (1) secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui: - l’asse motore (27) è tangente ad una corona dentata (42) dell’organo rotatorio (18), - l’asse motore (27) si estende in un piano motore (28) sostanzialmente parallelo ad un piano disco (29) del disco freno (5), - l’asse motore (27) è inclinato di meno di 30°, o meno di 20° oppure meno di 15°, rispetto ad un piano pinza (30) perpendicolare al piano disco (29) e esteso tra due estremità longitudinali (31) opposte della pinza (2).
7. Freno a disco (1) secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui: - i due motori elettrici (15) su entrambi i lati della pinza (2) sono disposti in modo non simmetrico rispetto al piano disco (29) e in modo non simmetrico rispetto ad un qualsiasi piano radiale all’asse di rotazione del disco freno (5). - un lato di azionamento (32) del motore elettrico (15), collegato con il meccanismo di trasmissione (16), è radialmente più interno di un lato posteriore (33) del motore elettrico (15), rispetto all’asse di rotazione del disco freno (5), - i due motori elettrici (15) sui due lati opposti della pinza (2) sono rivolti con i loro lati di azionamento (32) in direzioni circonferenziali del disco freno (5) opposti.
8. Freno a disco (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui: - il motore elettrico (15) è almeno parzialmente accolto in un alloggiamento motore (53) formato di pezzo con la pinza (2), e - una struttura di supporto (55) del motore (15) e inseparabile dal motore (15) è direttamente avvitata alla pinza (2),
9. Freno a disco (1) secondo una delle rivendicazioni da 5 a 7, in cui il meccanismo di trasmissione (16) è coassiale all’asse motore (27).
10. Freno a disco (1) secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui il meccanismo di trasmissione (16) comprende: - un riduttore epicicloidale (58) avente un solo stadio di riduzione, collegato al motore (15), e - una vite senza fine (69) collegata al riduttore epicicloidale (58) e che ingrana con una corona dentata (42) dell’organo rotatorio (18),
11. Freno a disco (1) secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui: - l’attuatore elettromeccanico (64) è accolto in una cavità (63) formata nella parete laterale (3) della pinza (2) ed estesa da un alloggiamento motore (53) fino al cilindro idraulico (10), - una guarnizione di tenuta (67) tra la cavità (63) e una porzione di tenuta (66) dell’attuatore elettromeccanico (64) separa a tenuta lo spazio interno (12) del cilindro idraulico (10) dall’alloggiamento motore (53).
12. Freno a disco (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui: - la pinza (2) è una pinza fissa, e - il sistema frenante di servizio (20) comprende due di detti attuatori idraulici (65) posizionati ciascuno in rispettivamente una delle pareti laterali (3), - il sistema frenante di stazionamento (21) comprende due di detti attuatori elettro-meccanici (64) posizionati ciascuno in corrispondenza di rispettivamente una delle pareti laterali (3).
13. Freno a disco (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui in risposta di un comando utente di frenata di stazionamento, il sistema di controllo (22) aziona: - il sistema di frenata di servizio (20) per muovere il pistone (11) nella direzione di azionamento (19) verso il disco freno (5) in una posizione di stazionamento in cui serra la pastiglia (7) contro il disco freno (5), e - il sistema di frenata di stazionamento (21) per bloccare il pistone (11) nella posizione di stazionamento e per impedire un movimento di ritorno del pistone (11).
14. Freno a disco (1) secondo la rivendicazione 13, in cui, in risposta di un comando utente di rilascio dello stazionamento, il sistema di controllo (22): - aziona prima l’attuatore idraulico (65) per fornire pressione al pistone (11) e scaricare il gruppo vitemadrevite (17, 18) dell’attuatore elettromeccanico (64), - a gruppo vite-madrevite (17, 18) scarico, aziona l’attuatore elettromeccanico (64) per distaccare l’organo traslatorio (17) dal pistone (11), - a organo traslatorio (17) distaccato dal pistone (11), aziona l’attuatore idraulico (65) per riabbassare la pressione idraulica ed interrompere lo stazionamento.
15. Freno a disco (1) secondo la rivendicazione 13 o 14, in cui, in risposta del comando utente di frenata di stazionamento, il sistema di controllo (22): - aziona il sistema di frenata di servizio (20), spostando il pistone (11) nella posizione di stazionamento in cui spinge la pastiglia (7) contro il disco freno (5), – aziona il motore elettrico (15) in un verso di avanzamento solo dopo l’azionamento del sistema di frenata di servizio (20) e a pistone (11) già nella posizione di stazionamento, traslando l’organo traslatorio (17) nella direzione di azionamento (19) contro il pistone (11) per bloccarlo nella posizione di stazionamento e impedire un suo movimento di ritorno, – dopo il bloccaggio del pistone (11) nella posizione di stazionamento, disattiva il sistema di frenata di servizio (20), riducendo la pressione del fluido idraulico, e spegne il motore elettrico (15), in cui il pistone (11) rimane bloccato tramite l’irreversibilità di trasmissione dell’attuatore elettromeccanico (64).