ES2250904T3 - Freno de disco provisto de, al menos, una pastilla de freno inclinable. - Google Patents
Freno de disco provisto de, al menos, una pastilla de freno inclinable.Info
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Abstract
Un dispositivo de frenado para vehículo automóvil que comprende un primer elemento (4) de fricción susceptible de venir a aplicarse por una primera cara (9) sobre una primera cara (11) de un segundo elemento (2) solidario de una rueda del vehículo automóvil a fin de ralentizar o decelerar ésta, un tercer elemento (12) de aplicación de un esfuerzo de frenado en apoyo por una primer extremidad (18) sobre una segunda cara del primer elemento de fricción opuesta a la primera cara (9) del primer elemento de fricción (4) y susceptible de aplicar el primer elemento de fricción (4) sobre el segundo elemento (2) caracterizado porque el dispositivo comprende igualmente un medio amplificador (22) pivotante para modificar la orientación de un plano inclinable (S) que contiene el apoyo entre el primer elemento (4) de fricción y el tercer elemento (12) de aplicación con relación a un plano (Q) que contiene la primera cara (11) del segundo elemento (2).
Description
Freno de disco provisto de, al menos, una
pastilla de freno inclinable.
El presente invento se refiere principalmente a
un dispositivo de frenado para un vehículo automóvil y a un sistema
de frenado que comprende tal dispositivo.
Los dispositivos de frenado para vehículo
automóvil del tipo conocido comprenden un elemento de fricción
llamado pastilla de freno susceptible de venir a aplicarse bajo la
acción de un pistón contra un disco de freno solidario en rotación
de una rueda del vehículo.
El pistón está en contacto con una cara posterior
de la pastilla de freno según un plano sensiblemente paralelo al
plano del disco de freno.
El pistón es desplazado en dirección del disco de
freno por ejemplo por medio de un fluido hidráulico a presión o de
un motor eléctrico.
El documento WO 98/14715 describe un freno de
disco eléctrico que comprende un motor eléctrico que desplaza un
pistón en dirección de una pastilla de freno y que aplica la
pastilla de freno contra un disco de freno en el momento de una
orden de frenado. El plano de apoyo entre el pistón y la pastilla de
freno forman un ángulo no nulo con el plano que contiene el disco de
freno según un radio del disco de freno, de manera que la
inclinación del plano de apoyo esté orientada en el sentido de
rotación del disco de freno durante una marcha hacia delante del
vehículo automóvil.
Así durante una acción de frenado, cuando la
pastilla de freno es aplicada contra el disco de freno, el esfuerzo
de frenado proporcionado por el motor eléctrico es amplificado por
un efecto de cuña sufrido por la pastilla entre el disco de freno y
el pistón ofreciendo así una asistencia o ayuda al frenado. El
efecto de cuña es debido al par ejercido sobre la pastilla por el
disco por el hecho de la rotación del disco, la pastilla es entonces
apretada entre el disco y la cara del pistón en apoyo contra la cara
al bies de la pastilla.
El efecto de cuña bien conocido en el campo de
los frenos permite amplificar de manera muy importante el esfuerzo
de frenado aplicado al pistón, sin embargo este fenómeno corre el
riesgo de entrañar el bloqueo de la rueda perjudicial para la
estabilidad del vehículo. Además esta amplificación no es necesaria
para pequeños niveles de frenado, o en el modo de realización
descrito en el documento WO 98/14715, esta amplificación está
presente en cada acción de frenado.
Otro freno eléctrico con amplificación por efecto
de cuña está descrito en el documento DE 10046177. La relación de
amplificación de este freno es variable.
Es por consiguiente un propósito del presente
invento ofrecer un dispositivo de frenado eficaz y seguro.
Es igualmente un objetivo del presente invento
ofrecer un dispositivo de frenado que permita una amplificación
controlada y variable, en particular continuamente variable del
esfuerzo de frenado proporcionado por la orden de frenado.
Es igualmente un propósito del presente invento
ofrecer un dispositivo de frenado que pueda adaptarse a todos los
sistemas de frenado existentes sin necesitar una modificación
particular de éstos y permitir la puesta en práctica de las
funciones de control del comportamiento del vehículo por medio del
sistema de frenado.
Estos propósitos son alcanzados por un
dispositivo de frenado que comprende, un primer elemento de fricción
susceptible de ser aplicado contra un segundo elemento solidario en
rotación de la rueda del vehículo por apoyo de un tercer elemento
contra el primer elemento, comprendiendo igualmente dicho
dispositivo un medio de amplificación del esfuerzo de frenado
ejercido por el tercer elemento sobre el primer elemento utilizando
el efecto de cuña, proporcionando dicho amplificador una relación de
amplificación variable.
En otros términos, el amplificador de esfuerzo de
frenado funciona por el acuñamiento controlado y modificable de la
pastilla de freno entre el disco de freno y el pistón por el hecho
del par sufrido por la pastilla que hace contacto con el disco de
freno en rotación, el control del acuñamiento se efectúa haciendo
variar el ángulo de inclinación del plano de apoyo entre el pistón y
la pastilla con relación al plano que contiene el disco de
freno.
Se entiende por amplificación, la utilización de
la energía cinética del vehículo para frenarlo.
El presente invento tiene principalmente por
objeto un dispositivo de frenado para vehículo automóvil que
comprende un primer elemento de fricción susceptible de venir a
aplicarse por una primera cara sobre una primera cara de un segundo
elemento solidario de una rueda del vehículo automóvil a fin de
ralentizarle o decelerarle, un tercer elemento de aplicación de un
esfuerzo de frenado en apoyo por una primer extremidad sobre una
segunda cara del primer elemento de fricción opuesta a la primera
cara del primer elemento de fricción y susceptible de aplicar el
primer elemento de fricción sobre el segundo elemento caracterizado
porque el dispositivo comprende igualmente un medio amplificador
pivotante para modificar la orientación de un plano inclinable que
contiene el apoyo entre el primer elemento de fricción y el tercer
elemento de aplicación con relación a un plano que contiene la
primera cara del segundo elemento.
El presente invento tiene igualmente por objeto
un dispositivo de frenado caracterizado porque el medio amplificador
permite modificar continuamente la inclinación del plano que
contiene el apoyo entre el primer elemento de fricción y el tercer
elemento de aplicación con relación al plano que contiene la primera
cara del segundo elemento.
El presente invento tiene igualmente por objeto
un dispositivo caracterizado porque el primer medio es una pastilla
de freno que comprende un soporte rígido que lleva la segunda cara y
una guarnición provista de la primera cara susceptible de venir a
contacto con una primera cara del disco de freno y porque el tercer
elemento comprende un pistón provisto de la primera cara en contacto
con la segunda cara del soporte rígido por medio del medio
amplificador y un generador susceptible de aplicar un esfuerzo de
frenado al pistón.
El presente invento tiene igualmente por objeto
un dispositivo caracterizado porque el generador de esfuerzo de
frenado es un cilindro maestro.
El presente invento tiene igualmente por objeto
un dispositivo caracterizado porque el generador de esfuerzo de
frenado es un motor eléctrico.
El presente invento tiene igualmente por objeto
un dispositivo caracterizado porque el generador de esfuerzo de
frenado es una bomba hidráulica.
El presente invento tiene igualmente por objeto
un dispositivo caracterizado porque el medio amplificador comprende
una primera pieza móvil en rotación en el pistón del lado de la
primera extremidad del pistón, una segunda pieza móvil en rotación
en el primer elemento de fricción del lado de la segunda cara del
primer elemento de fricción, porque la primera y la segunda piezas
están en apoyo respectivamente por una primera y una segunda caras
planas, siendo dichas caras paralelas al plano inclinable.
El presente invento tiene igualmente por objeto
un dispositivo caracterizado porque la primera pieza tiene
sensiblemente la forma de un semicilindro dispuesto en una cavidad
semicilíndrica solidaria del pistón y porque la segunda pieza tiene
sensiblemente la forma de un semicilindro dispuesto en una cavidad
semicilíndrica solidaria del primer elemento de fricción.
El presente invento tiene igualmente por objeto
un dispositivo caracterizado porque la primera pieza tiene
sensiblemente la forma de una semiesfera dispuesta en una cavidad
semiesférica solidaria del pistón y porque la segunda pieza tiene
sensiblemente la forma de una semiesfera dispuesta en una cavidad
semiesférica solidaria del primer elemento de fricción.
El presente invento tiene igualmente por objeto
un dispositivo caracterizado porque el medio amplificador comprende
igualmente medios para reducir el rozamiento entre la primera, la
segunda piezas, y respectivamente la primera y la segunda cavidad, e
igualmente entre la primera y segunda cara de la primera y segunda
pieza.
El presente invento tiene igualmente por objeto
un dispositivo caracterizado porque los medios para reducir el
rozamiento son rodamientos de bolas.
El presente invento tiene igualmente por objeto
un dispositivo caracterizado porque el medio amplificador es
activador por un motor eléctrico.
El presente invento tiene igualmente por objeto
un dispositivo caracterizado porque comprende igualmente un
mecanismo de freno de estacionamiento que coopera con el medio
amplificador de forma que el plano inclinable esté inclinado en el
sentido de la pendiente sobre la que el vehículo está
estacionado.
El presente invento tiene igualmente por objeto
un dispositivo caracterizado porque comprende un medio suplementario
de aplicación de un esfuerzo de frenado sobre el primer elemento de
fricción.
El presente invento tiene igualmente por objeto
un dispositivo caracterizado porque el medio suplementario es un
medio elástico que ejerce un esfuerzo sobre el pistón de manera que
aplique el primer elemento de fricción sobre el segundo elemento en
caso de fallo del generador.
El presente invento tiene igualmente por objeto
un dispositivo caracterizado porque el medio amplificador permite
igualmente la aplicación del primer elemento de fricción sobre el
segundo elemento.
El presente invento tiene igualmente por objeto
un dispositivo caracterizado porque el conjunto formado por la
primera y segunda parte forma una excéntrica de eje de rotación
Y'.
El presente invento tiene igualmente por objeto
un dispositivo caracterizado porque el conjunto formado por la
primera y segunda parte tiene una sección sensiblemente
elipsoidal.
El presente invento tiene igualmente por objeto
un sistema de frenado que comprende un calculador electrónico, un
mando de frenado accionable por un conductor, medios de detección de
un accionamiento de dicho mando de frenado, medios de detección de
la velocidad de al menos una rueda caracterizado porque comprende
igualmente al menos un dispositivo de frenado según el presente
invento aplicado a dicha rueda, siendo mandado el medio amplificador
por el calculador electrónico.
El presente invento tiene igualmente por objeto
unsistema caracterizado porque el medio amplificador del
dispositivo es activado en caso de detección de un accionamiento del
mando de frenado correspondiente a un nivel de deceleración superior
a un valor predeterminado.
El presente invento tiene igualmente por objeto
un sistema caracterizado porque el medio amplificador es accionado
por un valor de deceleración a alcanzar superior a un valor
predeterminado.
El presente invento tiene igualmente por objeto
un sistema caracterizado porque el medio es activado en caso de
detección de una necesidad de decelerar dicha rueda.
El presente invento tiene por ventaja permitir la
utilización de elementos de frenado de dimensiones reducidas que
serán compensadas por el efecto de cuña controlado entre el disco de
freno y la pastilla de freno.
El presente invento será mejor comprendido con la
ayuda de la descripción que sigue y de las figuras adjuntas, en las
que:
La fig. 1 es una vista superior de un modo de
realización de un dispositivo de frenado según el presente
invento;
La fig. 2 es una vista esquemática en corte
longitudinal de una primera variante de un dispositivo según el
presente invento en un primer modo de funcionamiento;
La fig. 3 es una vista esquemática en corte
longitudinal de la primera variante de un dispositivo según el
presente invento en un segundo modo de funcionamiento;
La fig. 4 es un diagrama que representa un primer
ejemplo de frenado que pone en práctica un dispositivo de frenado
según el presente invento;
La fig. 5 es un diagrama que representa un
segundo ejemplo de frenado que pone en práctica un dispositivo de
frenado según el presente invento;
La fig. 6 es un diagrama que representa un tercer
ejemplo de frenado que pone en práctica un dispositivo de frenado
según el presente invento;
La fig. 7 es una vista esquemática en corte
longitudinal de una segunda variante de realización de un
dispositivo según el presente invento;
La fig. 8 es una vista esquemática en corte
longitudinal de una tercera variante de realización de un
dispositivo según el presente invento;
La fig. 9 es un esquema de un sistema de frenado
según el presente invento.
En la fig. 1, se puede ver un dispositivo según
el presente invento que comprende un primer elemento 4 o pastilla de
freno provista de una primera cara 9 de aplicación contra un segundo
elemento 2 o disco de freno solidario en rotación de una rueda (no
representada) de un vehículo automóvil susceptible de ser arrastrado
en rotación en un sentido A o un sentido B alrededor de un eje Z. La
pastilla está provista de una segunda cara opuesta a la primera
cara, típica pero no limitativamente las dos caras son
paralelas.
La segunda cara es llevada por un soporte rígido
6, por ejemplo de chapa de acero y la primera capa 9 de aplicación
es llevada por un elemento de fricción 8 de coeficiente de fricción
\mu o guarnición fijada sobre el soporte 6 por pegado y
susceptible de hacer contacto con una cara 11 del disco de freno 2
durante una acción de frenado y así ralentizar la velocidad de
rotación de éste. La cara 9 de la guarnición 8 susceptible de hacer
contacto con la cara 11 del disco está contenida en un plano P.
La pastilla está montada a deslizamiento según un
eje X perpendicular al plano P en una brida 10 solidaria de un porta
cubos del vehículo.
Puede considerarse de la misma manera prever una
pastilla que desliza en un estribo de freno.
De manera ventajosa, el dispositivo comprende dos
pastillas de freno a uno y otro lado del disco de freno en dos
planos sensiblemente paralelos y susceptible de aplicarse cada una
sobre una cara opuesta del disco de freno durante una fase de
frenado.
El dispositivo de frenado según la fig. 1
comprende igualmente un estribo 14 móvil con relación a la brida 10,
llamado "estribo flotante" y montado a deslizamiento alrededor
de la brida por columnitas 16.
Queda bien entendido que el dispositivo de
frenado según el presente invento no está limitado a un dispositivo
que comprende un estribo deslizante con relación a una brida sino a
cualquier dispositivo de frenado que permita aplicar al menos una
pastilla de freno contra un disco de freno.
En las figs. 2 y 3, se puede ver el dispositivo
según el presente invento que comprende igualmente un tercer
elemento 12 de aplicación de un esfuerzo de frenado sobre la
pastilla de manera que aplique la pastilla de freno sobre el disco
de freno.
El tercer medio 12 de aplicación del esfuerzo de
frenado comprende una pieza, llamada pistón 13 que transmite el
esfuerzo de frenado y un generador GN de un esfuerzo de frenado.
El pistón 13 de freno está montado a
deslizamiento en el estribo 14 montado deslizante según el eje X por
medio de las columnitas 16.
El pistón 13 es de forma sensiblemente cilíndrica
y está apoyado por una primera extremidad 18 longitudinal según el
eje X contra el soporte rígido 6 en un plano R. En la fig. 2, el
plano R es paralelo a los planos P, en la fig. 3 el apoyo del pistón
contra el soporte rígido 6 se efectúa en un plano S que forma un
ángulo \alpha con el plano R según un eje Y perpendicular al plano
de corte de las figs. 2 y 3.
El pistón 13 está sometido por una segunda
extremidad longitudinal 20 a un esfuerzo de frenado EF ejercido por
el generador GN que permite al pistón 13 aplicar la pastilla 4 sobre
el disco de freno 2.
El generador GN del esfuerzo de frenado es por
ejemplo una bomba hidráulica y mandada por un calculador electrónico
o un cilindro maestro accionado por un pedal 70 de freno desplazado
por el conductor del vehículo automóvil, que envía un fluido
hidráulico a presión en el dispositivo de frenado o igualmente por
ejemplo un conjunto de motor eléctrico M1 giratorio y dispositivo de
tornillo-tuerca que permite un desplazamiento axial
según el eje X del pistón en dirección del disco de freno durante el
funcionamiento del motor eléctrico.
El apoyo del pistón 13 sobre la pastilla 6 es
realizado mediante un medio amplificador 22 que comprende una
primera parte 24 solidaria del pistón 13 y una segunda parte 28
solidaria de la pastilla de freno 6, estando la primera parte
apoyada sobre la segunda parte según el plano S, siendo dicho plano
S móvil en rotación en un ángulo \alpha según el eje Y en una
primera o una segunda dirección +\theta, -\theta, por ejemplo
por un motor eléctrico M2 mandado por el calculador electrónico.
En el modo de realización representado en las
figs. 2 y 3, la primera parte 24 tiene la forma de un semicilindro o
de una semiesfera 24' montada de forma pivotante alrededor del eje Y
en una cavidad semicilíndrica 26, o semiesférica 26' correspondiente
practicada en el pistón 13 por la primera extremidad 18. Un
rodamiento 35, por ejemplo de bolas, está ventajosamente interpuesto
entre la primera parte 24 y la cavidad 26 del pistón.
La segunda parte 28 tiene igualmente la forma de
un semicilindro (o una semiesfera 28') montada pivotante alrededor
del eje Y en una cavidad 30 semicilíndrica (o semiesférica 30')
correspondiente practicada en un elemento (no representado)
solidario de la pastilla 6. Un rodamiento, por ejemplo de bolas 37,
está ventajosamente interpuesto entre la segunda parte 28 y la
cavidad 30 del pistón.
El elemento solidario de la pastilla está
ventajosamente dispuesto en una cavidad prevista en el soporte
rígido de la pastilla de freno, lo que permite durante el cambio de
la pastilla de freno no tener que reemplazar el medio amplificador
22.
Queda bien entendido que se puede igualmente
prever una cavidad 26 practicada en un elemento colocado sobre la
cara 18 del pistón.
Queda sin embargo bien entendido que se podrá
prever una pastilla provista de un soporte rígido en la que sería
directamente montada a rotación la segunda parte 28 del medio
amplificador 22.
El primer y segundo semicilindro 24, 28
(respectivamente la primera y segunda semiesfera 24', 28')
comprenden respectivamente una extremidad plana 32, 34 por las que
son montados a deslizamiento uno con relación al otro en el plano
inclinable S.
En el modo de realización representado un
rodamiento de bolas o de rodillos 39 está interpuesto entre las
extremidades planas 32, 34.
Las extremidades planas 32, 34 son paralelas al
plano R cuando el medio amplificador 22 no está activado.
\alpha está ventajosamente comprendido entre 0º
y 5º de manera preferida entre 0º y 4º.
Queda bien entendido que la puesta en práctica de
cualquier otro medio que permita facilitar el movimiento de los
semicilindros 24, 28 (respectivamente de las semiesferas 24', 28')
uno con relación al otro, así como su movimiento de rotación
respectivamente en las cavidades 26, 30 (respectivamente las
cavidades 26', 30') no sale del marco del presente invento, por
ejemplo empleando materiales autolubricantes para realizar el medio
amplificador 22.
El presente invento se aplica igualmente a un
dispositivo de frenado que puede comprender un estribo fijo en el
que están montados a deslizamiento dos pistones a uno y otro lado
del disco de freno y susceptibles durante una fase de frenado de
venir a aplicarse a cada una de las pastillas contra las caras
opuestas del disco de reacción.
En lo sucesivo no consideraremos más que un
dispositivo de un único pistón, pero queda bien entendido que el
presente invento se refiere igualmente a los dispositivos de frenado
de dos pistones o más.
La brida en la que la pastilla desliza según el
eje X tiene una elasticidad estructural simbolizada en las figs. 2 y
3 por un resorte 36 de rigidez K1.
Vamos a continuación a explicar el funcionamiento
del dispositivo de frenado según el presente invento:
Según el modo de funcionamiento representado en
la fig. 2, el dispositivo de frenado funciona como un dispositivo
de tipo clásico. El plano S al que son paralelas las extremidades
planas 32, 34 y el plano R están confundidos, por consiguiente el
plano S es paralelo al plano Q del disco de freno.
Cuando un esfuerzo de frenado EF es proporcionado
por el generador GN sobre la segunda extremidad 20 del pistón 13,
éste desliza según el eje X según la dirección de la flecha F y
arrastra en traslación la pastilla de freno que entra en contacto
con la superficie del disco de freno arrastrado en rotación
alrededor del eje Z en la dirección A. Por el hecho del movimiento
de rotación del disco de freno, la pastilla sufre un par E en la
dirección A debido a la deformación elástica de la brida. En
particular, la extremidad plana 34 de la segunda semiesfera 30
desliza (o rueda) con relación a la extremidad plana 32 de la
primera semiesfera.
La pastilla 6 en contacto con el disco de freno,
se desplaza sensiblemente de modo lateral en un plano paralelo al
plano del disco de freno 2 bajo la acción del par E y por la
deformación elástica de la brida.
Según el modo de funcionamiento representado en
la fig. 3, los semicilindros (respectivamente las semiesferas) han
girado según el eje Y en la dirección +\theta, el plano S forma
entonces un ángulo \alpha con relación al plano R según el eje Y.
El disco de freno está en rotación en el sentido A.
Cuando un esfuerzo de frenado proporcionado por
el generador GN es ejercido sobre el pistón 13 éste se desplaza
según el eje X arrastrando la pastilla 6. La pastilla 6 viene a
aplicarse sobre el disco de freno y es arrastrada en la dirección A
por el par E. La pastilla 4 se desplaza entonces lateralmente en un
plano paralelo al plano del disco en la dirección A, en particular,
la extremidad plana 34 del segundo semicilindro 30 (respectivamente
de la segunda semiesfera) desliza relativamente a la extremidad
plana 32 del primer semicilindro (respectivamente la primera
semiesfera). Ahora bien por el hecho de la inclinación del plano S
con relación al plano del disco de freno, la pastilla 4 se encuentra
"acuñada" entre el disco y el pistón, el esfuerzo de frenado EF
es entonces amplificado proporcionalmente al ángulo \alpha.
El dispositivo de frenado según el presente
invento coopera ventajosamente con medios de medida de diferentes
parámetros como por ejemplo la deformación DF de la brida y/o la
velocidad de la rueda y/o el desplazamiento de un pedal de freno
provocando la aplicación de un esfuerzo de frenado sobre el
pistón.
pistón.
La medida de la deformación DF de la brida
permite cuantificar el efecto de cuña y así poder regular éste
modificando el ángulo \alpha.
La medida del desplazamiento del pedal de freno y
en particular de la velocidad de desplazamiento de éste o la medida
de la fuerza aplicada sobre el pedal de freno permite determinar si
el frenado deseado por el conductor corresponde a un frenado de
fuerte intensidad, a un frenado de urgencia y así amplificar el
esfuerzo de frenado proporcionado por el generador por ejemplo por
el conductor por medio de un cilindro-maestro o por
una bomba hidráulica en el caso de un sistema de frenado
electrohidraúlico haciendo variar el ángulo \alpha.
Ya que aproximadamente el 80% de las acciones de
frenado corresponden a una deceleración inferior a 0,3 G, el umbral
por debajo del cual no es necesaria una asistencia al frenado, se
puede contemplar ventajosamente que el medio amplificador 22 no sea
activado más que para una deceleración deseada superior a 0,3 G por
ejemplo.
El dispositivo de frenado según el presente
invento permite igualmente modificar la relación de amplificación
del esfuerzo de frenado ejercido sobre el pistón en una fase de
regulación por un sistema de control dinámico de trayectoria del
vehículo por ejemplo en el caso de un bloqueo de rueda o de una
pérdida de adherencia.
En la fig. 4, se puede ver un primer ejemplo de
un diagrama que representa las diferentes etapas de una acción de
frenado que pone en práctica un sistema de frenado según el presente
invento. El sistema de frenado es por ejemplo y sistema de frenado
electrohidraúlico o completamente eléctrico. En el caso de un
sistema de frenado electrohidraúlico, un
cilindro-maestro simula en funcionamiento normal la
reacción del circuito de frenado al pedal de freno, el esfuerzo de
frenado aplicado sobre el pistón es ejercido por líquido de freno
enviado por una bomba electrohidraúlica mandada por un calculador
electrónico como consecuencia de la detección del desplazamiento del
pedal de freno.
En el caso de un sistema de frenado eléctrico, un
motor eléctrico M1 de aplicación aplicado por medio por ejemplo de
un conjunto de tornillo-tuerca un esfuerzo de
frenado al pistón, estando mandado el motor de aplicación M1 por un
calculador electrónico como consecuencia de la detección del
desplazamiento del pedal de freno.
En lo que sigue de la descripción, cuando
hablemos de esfuerzo de frenado EF sin otra precisión, se tratará de
un esfuerzo ejercido por un fluido hidráulico, neumático o por un
motor eléctrico.
En la etapa 102, una acción de frenado AF es
detectada por ejemplo por un captador de carrera o recorrido 40
dispuesto al nivel del pedal de freno, en 104 la información es
enviada a un calculador electrónico 42 que determina el valor DS de
deceleración deseado por el conductor.
En la etapa 106, el calculador compara el valor
de deceleración DSn con un valor de umbral Vs.
Es considerable prever un valor de Vs determinado
y no modificable o un valor de Vs modificado por el calculador
electrónico según las condiciones de circulación.
Para la continuación de la descripción, la
referencia DSn designará el primer valor de DS medido y la
referencia DSn+1 el valor DS siguiente.
Si DSn es inferior a Vs, en la etapa 108, el
calculador genera una orden al generador GN de esfuerzo de ejercer
un esfuerzo de frenado EF sobre el pistón.
En la etapa 128, el calculador verifica la
evolución de DS, midiendo DSn+1.
Si DSn+1 es inferior a Vs, se va a la etapa
130.
En la etapa 130, el calculador compara DSn+1 con
DSn.
Si DSn+1 es inferior a DSn, en la etapa 132, el
calculador verifica si DSn+1 es nulo.
Si DSn+1 es nulo, en la etapa 134 el calculador
genera la orden al generador GN de presión de anular el esfuerzo de
frenado EF.
Si DSn+1 no es nulo, en la etapa 136, el
calculador genera la orden de modificar EF a fin de adaptar el
frenado al nivel de deceleración deseado DSn+1, y luego se vuelve a
la etapa 108.
Si DSn+1 es superior a DSn, se va a 108.
Si DSn+1 es superior a Vs, se va a 110.
La descripción siguiente hace intervenir DSn pero
se aplica igualmente a DSn+1 que proviene de la etapa 128.
Si DSn es superior a Vs, se va a la etapa
110.
En la etapa 110, el calculador genera una orden
al generador GN de esfuerzo de ejercer un esfuerzo de frenado EF
sobre el pistón y al medio amplificador 22 de hacer pivotar el plano
S alrededor del eje Y de un ángulo \alpha determinado con la ayuda
de modelos introducidos en la memoria del calculador 42.
En la etapa 112, medios de detección de la
estabilidad de la rueda, por ejemplo un captador de deformación 46
de la brida y/o un captador de velocidad de la rueda 48 transmiten
sus medidas al calculador 42 que determina si hay un riesgo de
bloqueo de las ruedas, los captadores 46 y 48 están ventajosamente
asociados a fin de poder correlacionar sus medidas.
Si no se ha detectado ningún riesgo de bloqueo,
en la etapa 116 el calculador manda al motor eléctrico reducir el
ángulo \alpha y si la disminución del ángulo de acuñamiento a no
es suficiente, el calculador manda al generador GN reducir el
esfuerzo de frenado sobre el pistón 13. Esto se efectúa en varias
etapas de verificación del riesgo de bloqueo de las ruedas y de
modificaciones del ángulo \alpha.
Si no hay riesgo de bloqueo, el frenado es
mantenido en la etapa 114.
En la etapa 120, el calculador determina un nuevo
valor de DS, DSn+1 con los medios de detección dispuestos en el
pedal de freno y compara DSn+1 con Dsn.
Si DSn+1 es superior a Dsn, en la etapa 122 el
calculador manda al medio 22 aumentar el ángulo \alpha, el riesgo
de bloqueo de la rueda es verificado simultáneamente en la etapa
112.
Si DSn+1 es inferior a DSn, en la etapa 124, el
calculador verifica si DSn+1 es igual a DSn.
Si DSn+1 es igual a DSn, en la etapa 123, el
calculador genera la orden al medio 22 de conservar el ángulo
\alpha.
Si DSn+1 es diferente de DSn, en 118, el
calculador verifica si DSn+1 es nulo.
Si DSn+1 es nulo, en la etapa 126 el calculador
genera la orden al medio 22 de anular \alpha y al generador GN de
anular el esfuerzo de frenado EF.
Si DSn+1 no es nulo, en la etapa 127 el
calculador genera la orden al medio 22 de modificar \alpha y
luego se va a la etapa 120.
En la fig. 5, se puede ver el diagrama
correspondiente a un funcionamiento del sistema de frenado sin
detección de una acción sobre el pedal de freno y esto en el caso de
una detección por ejemplo por medios dispuestos al nivel de las
ruedas y/o en la carrocería del vehículo automóvil de una necesidad
de ralentizar al menos una rueda, por ejemplo en el caso de una
falta de adherencia de la rueda o en caso de detección de un
obstáculo que implique la necesidad de ralentizar el vehículo a fin
de evitar un choque entre el vehículo y los obstáculos.
Llamaremos entonces el valor de deceleración
detectado al valor de deceleración necesario DN para corregir la
trayectoria del vehículo.
En la etapa 202, son medidos diferentes
parámetros por ejemplo la velocidad de rotación de las ruedas, la
trayectoria prevista del vehículo en función de la posición del
volante de dirección y las distancias a las que se encuentran los
obstáculos que rodean al vehículo y transmitidas al calculador.
En la etapa 204, el calculador determina si una o
varias ruedas deben ser ralentizadas.
Si ninguna rueda debe ser ralentizada, la fase de
frenado se termina en 212.
En la etapa 206, el calculador determina el nivel
de deceleración necesario DN.
Si DN es inferior a un valor de deceleración
predeterminado Vx, el calculador genera en la etapa 208 una orden a
un generador GN de aplicar un esfuerzo de frenado al pistón, luego
se va a la etapa 202 para verificar si la situación es de nuevo
normal.
Si DN es superior a Vx, el calculador genera en
la etapa 210 una orden al generador de aplicar un esfuerzo de
frenado al pistón 13 y al medio amplificador 22 de aumentar el
ángulo a haciendo pivotar el plano S, más precisamente la primera y
segunda parte 24, 28 móviles en rotación en las cavidades 26,
30.
Luego se vuelve a la etapa 202 para controlar el
efecto de las acciones de frenado y si es necesario de nuevo
provocar la deceleración de una o varias ruedas.
En la fig. 6, se puede ver un diagrama de
funcionamiento de un sistema de frenado hidráulico clásico para el
que, el apoyo sobre el pedal provoca el envío de líquido de freno a
presión del cilindro maestro a los dispositivos de frenado situados
al nivel de las ruedas, la situación descrita corresponde a una
situación de frenado de urgencia.
En la etapa 302, la velocidad de desplazamiento
del pedal de freno y/o el esfuerzo aplicado el pedal de freno H es
medido Hn.
En la etapa 304, el calculador compara el o los
valores H con valores predeterminados Hs.
Si Hn es inferior a Hs, se trata de una acción de
frenado clásico, el diagrama 140 se aplica entonces (diagrama
representado en la fig. 4).
Si Hn es superior a Hs, esta acción de frenado es
entonces tratada como un frenado de urgencia, el calculador genera
la orden de cerrar electroválvulas que interrumpen la comunicación
entre el cilindro maestro y los dispositivos de frenado, lo que
corresponde a la etapa 308.
En la etapa 310, el calculador genera la orden al
medio amplificador 22 de aumentar el ángulo \alpha.
En la etapa 312, los parámetros permiten evaluar
la estabilidad de la rueda equipada con el freno y por consiguiente
la estabilidad del vehículo automóvil por ejemplo los parámetros de
velocidad de rotación de la ruedas, de deformación de la brida son
medidos y se verifica el riesgo de bloqueo de las ruedas en la etapa
313, esta etapa es equivalente a la etapa 112 del diagrama de la
fig. 4.
En la etapa 314, el calculador compara un nuevo
valor de H, Hn+1 y compara Hn+1 con Hn.
Si Hn+1 es inferior a Hs, es la etapa 140 la que
se aplica (véase fig. 4).
Si no, es la etapa 308 la que se aplica.
Se puede sin embargo prever que no hay
electroválvulas que separan el cilindro maestro de los dispositivos
de frenado y que el calculador gestiona igualmente los efectos de
las acciones de frenado del conductor sobre el frenado del
vehículo.
Queda bien entendido que los diagramas de
funcionamiento representados en las figs. 4, 5 y 6 no están dados
más que a título de ejemplos y no son en ninguna forma limitativos.
Además son susceptibles de aplicarse simultáneamente y serán en este
caso modificados para permitir una buena cooperación entre ellos sin
que las diferentes acciones interfieran entre sí.
Queda bien entendido que los ejemplos de
diagramas de funcionamiento no son limitativos y que el experto en
la técnica puede igualmente modificarlos y adaptarlos a fin de poder
resolver problemas para los que el dispositivo de frenado según el
presente invento participa en su resolución.
En la fig. 7, se puede ver un segundo modo de
realización para el que el medio amplificador 22 permite igualmente
mejorar la seguridad de funcionamiento de un dispositivo de frenado
eléctrico.
El dispositivo comprende un generador GN de
esfuerzo de frenado formado por ejemplo por un motor M1 que aplica
un esfuerzo de frenado al pistón 13 durante una fase de frenado a
fin de aplicar al menos una pastilla de freno contra el disco de
freno.
El medio amplificador 22 está interpuesto entre
el pistón y la pastilla.
El dispositivo de frenado comprende igualmente un
medio de aplicación suplementario 50 de la pastilla de freno sobre
el disco en caso de fallo del generador GN o M1.
El medio de aplicación comprende por ejemplo un
medio elástico, por ejemplo un resorte dispuesto entre el pistón y
un elemento fijo aguas arriba del pistón a lo largo del eje X.
En caso de fallo del motor M1, el resorte 50 es
liberado y aplica al menos una pastilla de freno contra el disco de
freno. El medio amplificador 22 y en particular el motor M2 desplaza
en rotación los semicilindros (respectivamente semiesferas) de
manera que amplifique la fuerza de frenado aplicada por el
resorte.
Puede considerarse igualmente prever que el medio
de aplicación suplementario 50 aplique un pequeño esfuerzo de
frenado pero permanente, permitiendo lo que se llama corrientemente
el "lamido" del disco por la pastilla. Queda bien entendido que
ello no es posible más que si este par residual no perturba el buen
funcionamiento del vehículo automóvil.
Se podría igualmente prever suprimir el generador
de esfuerzo de frenado proporcional al frenado deseado, por ejemplo
un motor eléctrico o un fluido hidráulico a presión, asegurar el
"lamido" permanente del disco por el menos una pastilla y
regular el nivel de deceleración únicamente con ayuda del medio
amplificador 22.
En la fig. 8, se puede ver un detalle de un
cuarto modo realización del dispositivo de frenado según el presente
invento que comprende un medio amplificador 22 que forma el
generador GN de esfuerzo de frenado EF y el amplificador de dicho
esfuerzo de frenado.
La primera y segunda parte 24, 28 son de forma
que permite durante su rotación permitir la aproximación de la
pastilla 4 al disco de freno 2.
Por ejemplo, el primer y segundo semicilindro
(respectivamente la primera y la segunda semiesfera) forman una
excéntrica de eje Y' diferente del eje Y dispuesto en un alojamiento
de sección sensiblemente circular, estando formado el alojamiento
por una primera cavidad semicilíndrica (respectivamente
semiesférica) llevada por un elemento fijo con relación a la
pastilla de freno y por una segunda cavidad semicilíndrica
(respectivamente semiesférica) practicada directamente en el soporte
rígido 6 de la pastilla o en un elemento solidario de dicha pastilla
pero sin embargo susceptible de ser desolidarizado de la pastilla
durante un cambio de la pastilla de freno.
Puede considerarse igualmente que el conjunto
formado por la primera y la segunda partes 24, 28 sea de forma
sensiblemente elipsoidal en rotación alrededor del eje Y o del eje
Y' de manera que formen igualmente una excéntrica tal como se ha
representado en la fig. 8.
Así por ejemplo cuando una detección de una
acción de frenado es transmitida al calculador, éste da la orden al
motor M1 de desplazar en rotación la excéntrica, lo que tiene por
efecto separar la pastilla del elemento fijo y así aplicar la
pastilla 4 contra el disco de freno 2 e igualmente amplificar el
esfuerzo de frenado ejercido por la excéntrica sobre la pastilla por
efecto de cuña.
Este modo realización particular tiene como
ventaja ser particularmente poco voluminoso.
Se puede igualmente considerar un dispositivo de
frenado según el presente invento que permite utilizarlo como freno
de estacionamiento que comprende medios para aplicar un esfuerzo de
frenado de modo continuo cuando el vehículo está detenido y según la
legislación que regula los frenos de estacionamiento, por ejemplo un
dispositivo "Bola en Rampa" (BIR) aplicando durante una
tracción sobre cables unidos al dispositivo BIR por ejemplo con
ayuda de una palanca de freno de estacionamiento dispuesto en el
interior del habitáculo del vehículo un esfuerzo de frenado sobre el
pistón de manera que aplique la pastilla sobre el disco de freno. El
sistema que manda el medio amplificador 22 comprende medios de
detección de la pendiente sobre la que se desea inmovilizar el
vehículo automóvil.
Durante una activación del freno de
estacionamiento, las pastillas son aplicadas contra el disco de
freno, los medios de detección detectan la orientación de la
pendiente. En un suelo sensiblemente horizontal, el calculador
genera la orden al motor M2 si es necesario amplificar el esfuerzo
de frenado ejercido por los medios de freno de estacionamiento.
En un suelo inclinado, el calculador genera la
orden al motor de orientar el plano S en el sentido de la pendiente
así el esfuerzo de frenado será amplificado, ya que la pastilla
sufre un par por la parte del disco de freno en el sentido de la
pendiente por la aparición del efecto de cuña.
Si embargo será preciso tener en cuenta por el
hecho de que hay una ligera rodadura relativa entre los dos
semicilindros (respectivamente las dos semiesferas) durante el
accionamiento del medio amplificador 22 y por tanto que la posición
de parada será modificada en el valor de rodadura en el seno del
medio amplificador 22.
El presente invento tiene por ventaja permitir
emplear generadores de esfuerzo de frenado de menor potencia, ya que
ésta es amplificada por el medio amplificador 22, lo que es
particularmente interesante en el marco de dispositivos eléctricos
de frenado.
El motor empleado para hacer girar las
semiesferas o semicilindros debe permitir su rotación rápida a fin
de adaptar el ángulo \alpha a la situación de frenado e igualmente
permitir la desaplicación de la pastilla de freno cuando la
amplificación proporcionada por el medio amplificador 22 no es ya
deseada.
Queda bien entendido que todas la medidas de
parámetros de frenado son efectuadas a intervalos de tiempos
predeterminados y ventajosamente regulares permitiendo una ejecución
de los diagramas sensiblemente en continuo si ello se revela
necesario.
Se ha realizado un dispositivo de frenado que
comprende un medio de amplificación del esfuerzo de frenado
proporcionado por un generador, siendo controlada la amplificación y
siendo continuamente variable.
El presente invento se aplica en particular a la
industria automóvil.
El presente invento se aplica en particular a la
industria del frenado para vehículo automóvil y en particular a la
industria del frenado para turismos.
Claims (22)
1. Un dispositivo de frenado para vehículo
automóvil que comprende un primer elemento (4) de fricción
susceptible de venir a aplicarse por una primera cara (9) sobre una
primera cara (11) de un segundo elemento (2) solidario de una rueda
del vehículo automóvil a fin de ralentizar o decelerar ésta, un
tercer elemento (12) de aplicación de un esfuerzo de frenado en
apoyo por una primer extremidad (18) sobre una segunda cara del
primer elemento de fricción opuesta a la primera cara (9) del primer
elemento de fricción (4) y susceptible de aplicar el primer elemento
de fricción (4) sobre el segundo elemento (2) caracterizado
porque el dispositivo comprende igualmente un medio amplificador
(22) pivotante para modificar la orientación de un plano inclinable
(S) que contiene el apoyo entre el primer elemento (4) de fricción y
el tercer elemento (12) de aplicación con relación a un plano (Q)
que contiene la primera cara (11) del segundo elemento (2).
2. Un dispositivo de frenado según la
reivindicación 1ª, caracterizado porque el medio
amplificador (22) permite modificar continuamente la inclinación del
plano (S) que contiene el apoyo entre el primer elemento de fricción
(4) y el tercer elemento de aplicación (12) con relación al plano
(Q) que contiene la primera cara (11) del segundo elemento (2).
3. Un dispositivo de frenado según la
reivindicación 1ª o 2ª, caracterizado porque el primer medio
es una pastilla de freno que comprende un soporte rígido (6) que
lleva la segunda cara y una guarnición (8) provista de la primera
cara (9) susceptible de venir a contacto con una primera cara (11)
del disco de freno y porque el tercer elemento (12) comprende un
pistón (13) provisto de la primera cara (18) en contacto con la
segunda cara del soporte rígido mediante el medio amplificador (22)
y un generador (GN) susceptible de aplicar un esfuerzo de frenado
(EF) al pistón.
4. Un dispositivo según la reivindicación
precedente caracterizado porque el generador (GN) de
esfuerzo de frenado es un cilindro maestro.
5. Un dispositivo según la reivindicación 3ª,
caracterizado porque el generador (GN) de esfuerzo de
frenado es un motor eléctrico (M1).
6. Un dispositivo según la reivindicación 3ª,
caracterizado porque el generador (GN) de esfuerzo de
frenado es una bomba hidráulica.
7. Un dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones 1ª a 6ª, caracterizado porque el medio
amplificador (22) comprende una primera pieza (24, 24') móvil en
rotación en el pistón (13) por el lado de la primera extremidad (18)
del pistón (13), una segunda pieza (28, 28') móvil en rotación en el
primer elemento de fricción (4) por el lado de la segunda cara del
primer elemento de fricción, porque la primera y la segunda pieza
(24, 24', 28, 28') están en apoyo respectivamente por una primera y
una segunda cara plana (32, 34), siendo dichas caras (32, 34)
paralelas al plano (S) inclinable.
8. Un dispositivo según la reivindicación 7ª,
caracterizado porque la primera pieza (24) tiene
sensiblemente la forma de un semicilindro dispuesto en una cavidad
semicilíndrica (26) solidaria del pistón (13) y porque la segunda
pieza (28) tiene sensiblemente la forma de un semicilindro dispuesto
en una cavidad semicilíndrica (30) solidaria del primer elemento de
fricción (4).
9. Un dispositivo según la reivindicación 7ª,
caracterizado porque la primera pieza (24') tiene
sensiblemente la forma de una semiesfera dispuesta en una cavidad
semiesférica (26') solidaria del pistón (13) y porque la segunda
pieza (28') tiene sensiblemente la forma de una semiesfera dispuesta
en una cavidad semiesférica (30') solidaria del primer elemento de
fricción (4).
10. Un dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones 7ª a 9ª, caracterizado porque el medio
amplificador (22) comprende igualmente medios para reducir el
rozamiento (35, 37, 39) entre la primera, la segunda pieza (24, 24',
28, 28'), y respectivamente la primera y la segunda cavidad (26,
26', 30, 30'), e igualmente entre la primera y segunda cara (32, 34)
de la primera y segunda pieza (24, 24', 28, 28').
11. Un dispositivo según la reivindicación 10ª,
caracterizado porque los medios para reducir (35, 37, 39) el
rozamiento son rodamientos de bolas.
12. Un dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes caracterizado porque el medio
amplificador (22) es activado por un motor eléctrico (M2).
13. Un dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes caracterizado porque comprende
igualmente un mecanismo de freno de estacionamiento que coopera con
el medio amplificador (22) de forma que el plano inclinable (S) esté
inclinado en el sentido de la pendiente sobre la que el vehículo
está estacionado.
14. Un dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes caracterizado porque comprende
un medio suplementario (50) de aplicación de un esfuerzo de frenado
sobre el primer elemento de fricción (4).
15. Un dispositivo según la reivindicación
precedente en combinación con la reivindicación 3ª,
caracterizado porque el medio suplementario (50) es un medio
elástico que ejerce un esfuerzo sobre el pistón (13) de manera que
aplique el primer elemento de fricción sobre el segundo elemento (2)
en caso de fallo del generador (GN).
16. Un dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes caracterizado porque el medio
amplificador (22) permite igualmente la aplicación del primer
elemento de fricción (4) sobre el segundo elemento (2).
17. Un dispositivo según la reivindicación
precedente en combinación con la reivindicación 7ª,
caracterizado porque el conjunto formado por la primera y
segunda parte (24, 24', 28, 28') forman una excéntrica de eje de
rotación (Y').
18. Un dispositivo según la reivindicación
precedente en combinación con la reivindicación 7ª,
caracterizado porque el conjunto formado por la primera y
segunda parte (24, 24', 28, 28') tiene una sección sensiblemente
elipsoidal.
19. Un sistema de frenado que comprende un
calculador electrónico (42), un mando de frenado accionable por un
conductor, medios de detección de un accionamiento de dicho mando de
frenado, medios de detección de la velocidad de al menos una rueda
caracterizado porque comprende igualmente al menos un
dispositivo de frenado según una cualquiera de las reivindicaciones
precedentes aplicado a dicha rueda, siendo mandado el medio
amplificador (22) por el calculador electrónico (42).
20. Un sistema según la reivindicación precedente
caracterizado porque el medio amplificador (22) del
dispositivo es activado en caso de detección de un accionamiento del
mando de frenado correspondiente a un nivel de deceleración superior
a un valor predeterminado (Hs).
21. Un sistema según la reivindicación 19ª,
caracterizado porque el medio amplificador (22) es accionado
por un valor de deceleración a alcanzar superior a un valor
predeterminado (Vs, Vx).
22. Un sistema según la reivindicación 19ª,
caracterizado porque el medio amplificador (22) es activado
en caso de detección de una necesidad de decelerar dicha rueda.
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