BRPI0614451A2

BRPI0614451A2 - freio de disco eletromecánico com auto-reforço

Info

Publication number: BRPI0614451A2
Application number: BRPI0614451-9A
Authority: BR
Inventors: Chi-Thuan Cao; Dietmar Baumann; Dirk Hofmann; Herbert Vollert; Willi Nagel; Andreas Henke; Bertram Foitzig; Bernd Goetzelmann; Hans Frick
Original assignee: Bosch Gmbh Robert
Priority date: 2005-08-05
Filing date: 2006-07-12
Publication date: 2011-03-29
Also published as: EP1913281A1; JP2009503411A; US20080185240A1; CN101233340A; EP1913281B1; DE102005037009A1; JP4834095B2; WO2007017333A1

Abstract

FREIO DE DISCO ELETROMECáNICO COM AUTO- REFORçO. A presente invenção refere-se a um freio de disco eletromecânico com auto-reforço. A invenção propõe fabricar uma placa (9) portadora da pastilha (1), de um material composto de fibras. Deste modo pode ser produzida, de maneira favorável em termos de preço, uma placa portadora da pastilha (9) resistente à flexão. Além de material plástico reforçado com fibras, também pode ser utilizado concreto com uma armação de aço, como material composto para a placa portadora da pastilha (9).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para um "FREIO DEDISCO ELETROMECÂNICO COM AUTO-REFORÇO".

ESTADO DA TÉCNICA

A presente invenção refere-se a um freio de disco eletromecâni-co com auto-reforço, de acordo com o termo genérico da reivindicação 1.

Freios de disco eletromecânicos são em princípio conhecidos.Estes apresentam um dispositivo de acionamento eletromecânico, com oqual para o acionamento do freio de disco, por conseguinte para a freagem,uma pastilha do freio de fricção pode ser apertada contra um disco do freio.

O dispositivo de acionamento eletromecânico apresenta usualmente um mo-tor elétrico, com o qual por meio de uma engrenagem de conversão de rota-ção/translação, por exemplo uma transmissão de rosca, a pastilha do freiode fricção pode ser apertada contra o disco do freio. Freqüentemente umaengrenagem redutora está intercalada ao motor elétrico e à engrenagem deconversão de rotação/translação. Existem também outras possibilidades deuma engrenagem de conversão de rotação/translação, por exemplo, pormeio de um motor elétrico, de preferência por meio de uma engrenagem re-dutora, pode ser girada um carne, que aperta a pastilha do freio de fricçãocontra o disco do freio, ou se utiliza uma engrenagem de cremalheira, naqual uma roda dentada movimenta uma cremalheira, que desloca a pastilhado freio de fricção. A cremalheira não tem que ser necessariamente reta.

Para a obtenção de um auto-reforço são conhecidos mecanis-mos de rampa, com uma rampa ou um jogo de rampas, que apresentamuma inclinação com respeito ao disco do freio, isto é uma distância entre arampa ou as rampas e o disco do freio se diminui em uma direção tangencialou circunferencial do disco do freio. As rampas podem apresentar por exem-plo um decurso em forma de linha helicoidal. A inclinação da rampa ou dasrampas pode mudar no decurso da rampa ou das rampas, a fim de que mu-de a altura do auto-reforço na ocasião do acionamento do freio de disco.

Deste modo, a rampa ou as rampas podem apresentar no início uma inclina-ção grande, com o intuito de vencer rapidamente um jogo do freio entre apastilha do freio de fricção e o disco do freio no início do acionamento, e noseu fim a rampa ou as rampas podem apresentar uma inclinação pequena,com o intuito de obter na ocasião de uma alta força de acionamento e defreagem, um auto-reforço alto. Caso a rampa ou as rampas apresentaremuma inclinação constante ao longo de seu comprimento, então fala-se tam-bém de uma cunha ou de cunhas e de um mecanismo de cunha. A rampa ouas rampas podem ser dispostas no conjunto de pinça do freio e/ou na pasti-lha do freio de fricção, e lá de preferência em seu lado posterior, afastado dodisco do freio.

A pastilha do freio de fricção se escora através da rampa ou dasrampas em um conjunto de pinça do freio, do freio de disco. Para o aciona-mento do freio de disco, a pastilha do freio de fricção é deslocada com o dis-positivo de acionamento eletromecânico ao longo da rampa ou das rampas,até que esta se encoste ao disco do freio e aperte contra o disco do freio. Odisco do freio que gira, exerce uma força de fricção sobre a pastilha do freiode fricção, a qual solicita esta em direção à rampa ou às rampas que sobem.

O escoramento da pastilha do freio de fricção na rampa ou nas rampas, cau-sa de acordo com o princípio da cunha uma força normal em relação àsrampas sobre a pastilha do freio de fricção, que exerce um componente deforça normal em relação ao disco do freio sobre a pastilha do freio de fricção,e aperta a pastilha do freio de fricção adicionalmente a uma força de encos-to, causada pelo dispositivo de acionamento, contra o disco do freio. Destamaneira, a força de encosto e de freagem do freio de disco é reforçada. U-sualmente a pastilha do freio de fricção está disposta de maneira destacávelou não destacável, em um lado anterior de uma placa portadora da pastilha,virado para o disco do freio, em cujo lado posterior, afastado do disco dofreio, está disposto o mecanismo de rampa, isto é o dispositivo de auto-reforço.

Os freios de disco conhecidos, apresentam um conjunto de pin-ça do freio, no qual ou dentro do qual são colocadas as partes eletromecâni-cas do freio de disco, sendo que como partes eletromecânicas se entendemtanto as peças construtivas do dispositivo de acionamento como também dodispositivo de auto-reforço.O conjunto de pinça do freio de freios de disco eletromecânicosestá configurado usualmente, mas não forçosamente, como conjunto de pin-ça do freio flutuante, isto é, este pode ser deslocado em sentido transversalem relação ao disco do freio. Quando do aperto de uma pastilha do freio defricção contra um lado do disco do freio, o conjunto de pinça do freio se des-loca em sentido transversal em relação ao disco do freio, e aperta uma outrapastilha do freio de fricção contra o outro lado do disco do freio, assim quepara o aperto de ambas as pastilhas do freio de fricção, só são necessáriosum dispositivo de acionamento e um dispositivo de auto-reforço. O dispositi-vo de acionamento e o dispositivo de auto-reforço não têm que ser dispostosnecessariamente no mesmo lado do disco do freio.

EXPLICAÇÕES E VANTAGENS DA INVENÇÃO

A placa portadora da pastilha do freio de disco eletromecânicocom auto-reforço, de acordo com a invenção, com as características da rei-vindicação 1, está fabricada de um material composto. Devido à fabricaçãode um material composto, a placa portadora da pastilha pode ser configura-da de maneira resistente à flexão e resistente à torção. No caso de freios dedisco com auto-reforço, a resistência à flexão e resistência à torção tem umaimportância maior que por exemplo no caso de freios de disco hidráulicostradicionais, nos quais as placas portadoras da pastilha são escoradas demaneira comparavelmente com grande superfície em um pistão do freio ouno conjunto de pinça do freio. No caso de freios de disco com auto-reforço,as placas portadoras da pastilha são freqüentemente escoradas somente demaneira punctiforme, por exemplo com sustentação em três pontos com trêscorpos de rolamento, que são dispostos nos cantos de um triângulo imaginá-rio, em um lado posterior da placa portadora da pastilha, afastado do discodo freio. A solicitação de flexão e a solicitação de torção da placa portadorada pastilha são essencialmente mais alta, que no caso de placas portadorasda pastilha, escoradas no conjunto de pinça do freio, de freios de disco semauto-reforço.

Vantagens da invenção são uma possibilidade de fabricaçãocom preço favorável da placa portadora da pastilha, sua baixa capacidadede condução térmica que reduz uma transmissão de calor da pastilha dofreio de fricção para um conjunto de pinça do freio e, dependendo do materi-al composto, boas propriedades de amortecimento de ruídos.

Outras vantagens são, que materiais compostos podem ser pro-cessados com temperaturas baixas, isto é, fabricados, e todavia são resis-tentes ao calor e apresentam uma contração baixa na ocasião da fabricação.Podem ser observadas tolerâncias justas, assim que superfícies de funçãocomo superfícies de rolamento para os corpos de rolamento do dispositivode auto-reforço, ou furos de apoio, não têm que sofrer um processamentoposterior.

As reivindicações dependentes têm como objetivo configuraçõese aperfeiçoamentos vantajosos, da invenção indicada na reivindicação 1.

Como material composto para a placa portadora da pastilha sepensa especialmente em um material composto de fibras, por conseguinteum material básico (matriz), no qual são incorporados fios, fibras, whiskers,esteiras, tecidos ou arames de um outro material, eventualmente de materi-ais diferentes. Como material de base interessam especialmente materiaisplásticos ou também concreto com uma armação de aço ou também dequalquer outro material como material incorporado. Também podem ser i-maginados metais e ligas como material básico. Um outro aperfeiçoamentoda invenção prevê um material composto em camadas para a placa portado-ra da pastilha. Para a obtenção de uma alta rigidez contra flexão podem sercombinadas camadas de materiais resistentes à tração, com camadas demateriais resistentes à pressão. Quando por exemplo o lado posterior daplaca portadora da pastilha, afastado do disco do freio, é solicitado sobretu-do com carga de tração, e o lado anterior da placa portadora da pastilha,virado para o disco do freio, é solicitado com pressão, então no lado posteri-or da placa portadora da pastilha é disposta uma camada resistente à traçãoe no lado anterior uma camada resistente à pressão. Entre ambas as cama-das podem ser previstas camadas intermediárias. As camadas podem serprevistas também regionalmente em regiões solicitadas por tração e porpressão.DESENHO

Em seguida a invenção será explicada mais detalhadamenteatravés de um exemplo de execução, representado no desenho. Mostram:

a figura 1 um freio de disco eletromecânico com auto-reforço, de acordocom a invenção, com vista radial de fora para um disco do freio;

a figura 2 uma representação de detalhe ampliada, de acordo com a setaII, na figura 1;

a figura 3 uma variante do detalhe, representado na figura 2; e

a figura 4 uma seção transversal de um a cremalheira do freio de disco dafigura 1.

DESCRIÇÃO DO EXEMPLO DE EXECUÇÃO

O freio de disco eletromecânico com auto-reforço 1, de acordocom a invenção, representado na figura 1, apresenta um conjunto de pinçado freio 2, que está executado como conjunto de pinça de freio flutuante, istoé , este está guiado de modo que pode ser deslocado de maneira transver-sal em relação a um disco do freio 3. No desenho, um dispositivo de guiacorrediço do conjunto de pinça do freio 2, está coberto por âncoras 4, doconjunto de pinça do freio 2, e não é visível. Dispositivos de guia corrediçodeste gênero são conhecidos em princípio, e por isso não tem necessidadede explicá-los aqui mais detalhadamente.

O conjunto de pinça do freio 2, apresenta duas placas 5, 6, dis-postas com distância uma da outra e de maneira paralela uma em relação àoutra, que se encontram em ambos os lados do disco do freio 3, e são dis-postas de maneira paralela em relação ao disco do freio 3. Em suas extre-midades longitudinais, ambas as placas 5, 6, são ligadas uma com a outrapor meio das âncoras 4. As âncoras 4, passam de maneira transversal emrelação ao disco do freio 3, e são dispostas fora de uma circunferência dodisco do freio 3. As âncoras 4, são situadas aproximadamente em centroslongitudinais das placas 5, 6, pelo qual estas, na ocasião do acionamento dofreio de disco 2, são solicitadas em essência só em termos de tração e even-tualmente um pouco em termos de flexão, e as placas 5, 6, permanecem demaneira paralela uma em relação à outra, e não são forçadas no sentido desepara-las de maneira inclinada por meio de uma força de acionamento oude aperto do freio de disco 1. Com as placas 5, 6, dispostas em ambos oslados do disco do freio 3, as quais são ligadas uma com a outra por meiodas âncoras 4, o conjunto de pinça do freio 2, forma um chamado conjuntode pinça de quadro.

No lado interno da placa 5 virado para o disco do freio 3, do con-junto de pinça do freio 2, está disposta uma placa portadora da pastilha 9,com uma pastilha do freio de fricção 10, perto do disco do freio 3, e com dis-tância da placa 5. A placa portadora da pastilha 9, com a pastilha do freio defricção 10, é móvel em relação à placa 5 e ao conjunto de pinça do freio 2. Aplaca portadora da pastilha 9, em seu lado posterior afastado do disco dofreio 3, apresenta uma cremalheira 11, com a qual engrena uma roda denta-da 8. A cremalheira 11, passa de maneira inclinada em um ângulo em rela-ção ao disco do freio 3, e além disso em forma de arco de círculo em voltade um eixo de giro do disco do freio 3, isto é o decurso da cremalheira 11, éem forma de linha helicoidal.

A placa portadora da pastilha 9, se escora, por meio de três cor-pos de rolamento 12 (rolos), que são dispostos em seu lado posterior e a-poiados de maneira giratória, em rampas 13, que também podem ser deno-minadas como cunhas, as quais são dispostas no lado interno da placa 5,virado para o disco do freio 3, do conjunto de pinça do freio 2. As rampas 13,passam com a mesma inclinação como a cremalheira 11, em forma de linhahelicoidal, isto é em um ângulo em relação ao disco do freio 3, em volta deum eixo de giro do disco do freio 3. Os corpos de rolamento 12, são dispos-tos em cantos de um triângulo imaginário com um lado de base comprido,dois corpos de rolamento 12 e duas rampas 13, são situados em relação aodisco do freio 3, de maneira radial mais para fora que o terceiro corpo derolamento ou corpo de rolamento central 12, e a rampa correspondente, oqual/a qual se encontra em direção da circunferência do disco do freio 3, istoé em direção longitudinal da placa 5, do conjunto de pinça do freio 2, entreambos os dois outros corpos de rolamento 12 e ambas as outras rampas 13.

Deste modo se obtém um apoio em três pontos estaticamente definido daplaca portadora da pastilha 9, no conjunto de pinça do freio 2. Como se ob-serva na figura 2, as rampas 13, apresentam uma inclinação transversal,sendo que a inclinação transversal da rampa central 13, situada mais dentroem termos radiais, é para fora, e com isso é direcionada de maneira opostaem relação à inclinação transversal das rampas 13, situadas fora em termosradiais, que são inclinadas para dentro. Deste modo se obtém um guiamentolongitudinal da placa portadora da pastilha 9. Em princípio, a rampa central13, também pode ser disposta ao contrário em relação ao disco do freio 3,de maneira situada mais fora em termos radiais que ambas as outras ram-pas 13, e/ou as inclinações transversais das rampas 13, podem ser inverti-das.

O acionamento do freio de disco 2, realiza-se por meio de ummotor elétrico, que aciona a roda dentada 8, que engrena com a cremalheira11, através de uma engrenagem redutora (engrenagem de rodas dentadas).O motor elétrico e a engrenagem são recebidos dentro de uma caixa 7, noconjunto de pinça do freio 2, e por isso não são visíveis no desenho. A cre-malheira 11, e com esta a placa portadora da pastilha 9, são movimentadasem direção da circunferência ou mais especificamente sobre uma trajetóriaem forma de linha helicoidal, para o disco do freio 3. Neste caso, os corposde rolamento 12, da placa portadora da pastilha 9, rolam nas rampas 13, doconjunto de pinça do freio 2. A pastilha do freio de fricção 10, é prensadacontra o disco do freio 3, e desloca o conjunto de pinça do freio 2, configura-do como conjunto de pinça de freio flutuante, de maneira transversal em re-lação ao disco do freio 3, assim que também uma segunda pastilha do freiode fricção 14, disposta de maneira firme em um lado interno da outra placa 6do conjunto de pinça do freio 2, virado para o disco do freio 3, é prensadacontra o outro lado do disco do freio 3. O disco do freio 3, é freado. O motorelétrico, a engrenagem redutora e a cremalheira 11, formam um dispositivode acionamento eletromecânico do freio de disco 2.

O disco do freio rotante 3, exerce uma força de fricção em dire-ção da circunferência sobre as pastilhas do freio de fricção 10, 14, prensa-das contra este, a qual solicita a placa portadora da pastilha 9, em sua dire-ção de deslocamento. O escoramento da placa portadora da pastilha 9, pormeio dos corpos de rolamento 12, nas rampas 13, do conjunto de pinça dofreio 2, causa em virtude da passagem inclinada das rampas 13, em relaçãoao disco do freio 3, de acordo com o chamado princípio de cunha uma forçanormal em relação às rampas 13, a qual atua sobre os corpos de rolamento12. Esta força normal em relação às rampas 13, apresenta um componentetransversal em relação ao disco do freio 3, que prensa a placa portadora dapastilha 9, com a pastilha do freio de fricção 10, adicionalmente à força deencosto, produzida pelo motor elétrico, contra o disco do freio 3. Deste mo-do, a potência do freio é aumentada. Os corpos de rolamento 12, e as ram-pas 13, formam um dispositivo de auto-reforço do freio de disco 2.

A placa portadora da pastilha 9, é uma peça construtiva de ummaterial composto, e precisamente no exemplo de execução representado edescrito, um material composto de fibras. Pode tratar-se por exemplo de ummaterial plástico reforçado com fibras, sendo que as fibras também podemser incorporadas (não representado), em forma de esteiras ou tecidos emum material plástico como material de base (matriz). No exemplo de execu-ção representado e descrito da invenção, o material composto, do qual con-siste a placa portadora da pastilha 9, é um concreto como material de basecom uma armação de aço 16. A armação de aço 16, pode ser entendidacom fibras, e o concreto com a armação de aço 16, pode ser consideradocomo material composto de fibras. A representação está igual, com exceçãodas partes sombreadas.

No caso da placa portadora da pastilha 9, representada na figura2, está previsto um rebaixo na placa portadora da pastilha 9, que põe a des-coberta a armação de aço 16. Nesta armação de aço 16, está enganchadauma mola restabelecedora 17. A mola restabelecedora 17, puxa a placa por-tadora da pastilha 9, em direção do conjunto de pinça do freio 2, e levanta apastilha do freio de fricção 10, quando do freio de disco 1 não acionado, dodisco do freio 3. Na figura 3, uma armação de aço 16, está dobrada para umilhó 19, no qual está enganchada a mola restabelecedora 17. A armação deaço 16 e o ilhó 19, respectivamente, formam elementos de fixação para en-ganchar a mola restabelecedora 17. Ao invés de ser em uma só peça com aarmação de aço 16, o ilhó 19 ou qualquer outro elemento de fixação, podepegar atrás da armação, ou no caso de um material plástico reforçado comfibras pode pegar atrás do reforço de fibras, e pode ancorá-lo bem no mate-rial de base, isto é na placa portadora da pastilha 9.

Como se observa na figura 4, a cremalheira 11, está ligada coma armação de aço 16, por soldadura. Para a fabricação da placa portadorada pastilha 9, é possível configurar a armação de aço 16, como uma forma-ção tridimensional, e ligar nesta a cremalheira 11, por soldadura. Em segui-da, a armação de aço 16, é colocada em um molde e está cheio em voltacom concreto.

Claims

1. Freio de disco eletromecânico com auto-reforço, com um dis-positivo de acionamento eletromecânico, com o qual uma pastilha do freio defricção (10), que está disposta em uma placa portadora da pastilha (9), paraa freagem pode ser prensada contra um disco do freio (3), e com um disposi-tivo de auto-reforço (12, 13), o qual, na ocasião da freagem, transforma umaforça de fricção, exercida pelo disco do freio rotante (3), sobre a pastilha dofreio de fricção (10) prensada contra este, em uma força de encosto, a qualprensa a pastilha do freio de fricção (10), adicionalmente a uma força de en-costo aplicada pelo dispositivo de acionamento, contra o disco do freio (3),caracterizado pelo fato, de a placa portadora da pastilha (9), consistir de ummaterial composto.

2. Freio de disco eletromecânico com auto-reforço, de acordocom a reivindicação 1, caracterizado pelo fato, de a placa portadora da pasti-lha (9), consistir de um material composto em camadas ou de um materialcomposto de fibras.

3. Freio de disco eletromecânico com auto-reforço, de acordocom a reivindicação 1, caracterizado pelo fato, de a placa portadora da pasti-lha (9), apresentar uma cremalheira (11), para o acionamento mediante odispositivo de acionamento eletromecânico, de um material resistente aodesgaste.

4. Freio de disco eletromecânico com auto-reforço, de acordocom a reivindicação 1, caracterizado pelo fato, de a cremalheira (11), serligada com um reforço (16), do material composto.

5. Freio de disco eletromecânico com auto-reforço, de acordocom a reivindicação 1, caracterizado pelo fato, de a placa portadora da pasti-lha (9), apresentar um elemento de fixação (16, 19), que está ligado com umreforço (16), do material composto.