ES2209437T3 - Diafragma de facil montaje. - Google Patents
Diafragma de facil montaje.Info
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Abstract
Un diafragma flexible de freno (40) que antes del montaje comprende, una parte central configurada a modo de taza y una porción exterior de borde anular radial (41) que rodea un eje longitudinal central, caracterizado porque dicha porción de borde (41) de dicho diafragma (40) incluye una porción de reborde cuneiforme (42) que tiene unas superficies divergentes hacia fuera y unas partes planas radiales y paralelas (43) que tienen una anchura de al menos 0, 762 mm (0, 030 pulgadas) en los lados opuestos de dicha porción de borde (41) adyacente a dichas superficies divergentes de dicha porción de reborde cuneiforme (42), cuales partes planas radiales y paralelas citadas (43) se extienden perpendicularmente a dicho eje longitudinal del citado diafragma (40) en su estado libre.
Description
Diafragma de fácil montaje.
La presente invención se refiere a un diafragma
flexible para freno de acuerdo con el preámbulo de la
reivindicación 1. Por el documento
US-A-5,315,918 se conoce un
diafragma de freno de esta clase.
Los sistemas de frenado asistidos por un fluido,
tales como los sistemas de freno por aire, se han empleado durante
mucho tiempo para controlar el movimiento de los vehículos a motor,
de una manera segura y efectiva. En particular, los frenos de aire
se usan normalmente en vehículos industriales, tales como camiones
que típicamente tienen un gran peso de vehículo total. La
considerable masa de inercia de dichos vehículos de cargas pesadas,
en combinación con las altas velocidades con que los mismos
corren, requiere un sistema de frenado que responda rápidamente con
una sustancial potencia de frenado. Un componente del sistema que
es decisivo en el funcionamiento de los sistemas de freno por aire
es el actuador del freno. El actuador del freno proporciona la
fuerza necesaria cuando hay que frenar un vehículo. Los actuadores
industriales de freno por aire pueden activar los frenos de
superficie normal así como los frenos de estacionamiento/emergencia.
Los actuadores de freno, conocidos también como frenos de resorte,
tienen típicamente una red de cámaras de aire definidas por uno o
más diafragmas y/o pistones y una pluralidad de muelles que actúan
para proporcionar la apropiada acción de frenado en respuesta a las
órdenes del conductor del vehículo. En el caso de que un sistema de
frenado por aire pierda presión, el actuador del freno conecta
automáticamente los frenos del vehículo.
En los actuadores de freno de este tipo, los
diafragmas son típicamente flexibles, configurados a modo de taza y
tienen un borde radial exterior que queda alojado y comprimido
entre unas porciones de pestaña de una caja y de una tapa. Tales
diafragmas están constituidos generalmente por un material de caucho
con un refuerzo fibroso dispuesto en el mismo. Los diafragmas a
menudo están moldeados en forma de ovoide, haciendo algo difícil de
alinear y montar el propio diafragma en la caja del actuador del
freno. Las dificultades del montaje pueden conducir a menudo a
fugas en los cierres estancos establecidos entre el diafragma y las
porciones de pestaña de la caja y de la tapa. Se tiene un gran
cuidado en la fabricación de los actuadores de freno con el objeto
de verificar las fugas en los conjuntos del actuador, de
identificar las fugas de los conjuntos de actuadores de freno y de
eliminar las fugas de dichos conjuntos de actuador de freno. Si el
conjunto del actuador de freno pierde, el propio actuador del freno
puede fallar.
En ese tipo de conjunto de actuador de freno, es
importante que durante el montaje la porción de borde del diafragma
flexible quede apropiadamente asentada y alineada antes de ser
comprimida entre las pestañas radiales opuestas de la caja y de la
tapa. Durante el montaje, el diafragma flexible debe estar alineado
coaxialmente con las pestañas radiales de los miembros opuestos de
la caja. Sin embargo, debido a la forma de ovoide de los diafragmas
típicos que llegan del fabricante y a la curvatura de las
superficies de las pestañas radiales opuestas, la alineación del
diafragma y su alojamiento se hace difícil, aumentando con ello el
potencial de fugas.
Adicionalmente, el espesor de la porción de borde
radial del diafragma hace difícil el montaje del actuador de freno.
El espesor de la porción de borde del diafragma requiere que la
caja y la tapa se coloquen comprimiendo contra el diafragma durante
el montaje, con el objeto de facilitar la aplicación de una
abrazadera anular que mantenga dicha caja y tapa encajando
estancamente el diafragma.
En consecuencia, sería ventajoso y asimismo
deseable disponer de un diafragma que se pueda colocar más
fácilmente y asentar durante el montaje del actuador de freno para
reducir la cantidad de fugas en los conjuntos de actuador de freno
y que facilite, también, el proceso de montaje con la eliminación de
la etapa de comprimir conjuntamente la caja y la tapa para
incorporar y sujetar la abrazadera.
De acuerdo con la presente invención, se ha
previsto un diafragma flexible de freno según la reivindicación
1.
Otras ventajas de la presente invención se
apreciarán rápidamente, al propio tiempo que se harán más
entendedoras mediante la referencia a la siguiente descripción
detallada considerándola juntamente con los dibujos que se
acompañan, en los que:
La figura 1 es una vista en alzado seccionado de
una realización del actuador de freno de la presente invención;
La figura 2 es una vista superior del actuador de
freno de la fig.1 ilustrando una abrazadera que tiene dos tornillos
de retención;
La figura 3 es una vista en alzado seccionado de
una realización preferente del diafragma de la presente
invención;
La figura 4 es una vista ampliada de la porción
de borde del diafragma ilustrado en la fig.3;
La figura 5 es una vista en sección de la porción
de borde del diafragma descansando sobre la porción de pestaña de
la caja de servicio;
La figura 6 es una vista en alzado seccionado de
la porción de borde del diafragma dispuesta dentro del conjunto de
la cámara de servicio, incluyendo un aro de sujeción; y
La figura 7 es una vista lateral parcial en
alzado seccionado de una realización alternativa del actuador de
freno de la presente invención.
Con referencia a la figura 1 de los dibujos, en
una realización de la presente invención, se representa en general
un actuador de freno 20, ilustrado aquí como un actuador de freno
por aire de diafragma simple. El actuador de freno 20 incluye un
conjunto de cámara de servicio 22 que tiene un vástago de empuje 24
incorporado a un pistón del lado de servicio 26. El conjunto de
cámara de servicio 22 incluye una caja de servicio 30 y una tapa 32
de la caja de servicio que definen una cámara no presurizada 28 que
encierra un muelle de recuperación 36. También se ilustran unos
tornillos convencionales de montaje 34 y un conjunto de horquilla
de articulación 35. En la presente invención también serán
adecuados otros conjuntos de actuador de freno.
Los entendidos en la materia sabrán que, los
frenos activados por aire o "frenos de aire" de esta
naturaleza se controlan mediante el movimiento de uno o más
diafragmas flexibles y de unos platos rígidos de pistón que se
combinan para formar una pared móvil cuando son accionados por las
diferencias de presión de aire creadas en las diversas cámaras del
actuador del freno 20.
Dicho actuador de freno 20 está equipado con un
diafragma flexible 40, configurado a modo de taza y generalmente
circular, que tiene una pestaña anular periférica 41 que incluye
una porción de diámetro exterior expandida o una porción
simplemente expandida 42 del tipo de junta tórica integral o
similar. El diafragma 40 forma un cierre hermético o estanco al
aire gracias a la compresión de la porción expandida 42 en la
interfaz de la caja de servicio 30 y de la tapa 32 de dicha caja de
servicio. El diafragma 40 está constituido por un material elástico
tal como caucho, neopreno, neopreno reforzado en el centro con
tejido o similar. Con el objeto de obtener dicha compresión de la
porción expandida 42 y de incorporar la caja de servicio 30 a la
tapa 32 de la propia caja de servicio, se coloca una abrazadera
anular 44 sobre una porción de pestaña anular 31 de la caja de
servicio 30 y sobre una porción de pestaña anular de la tapa 32 de
la misma caja de servicio.
En la figura 2, se ilustra la abrazadera anular
44 con mayor detalle y con dos porciones semicirculares 50 y 52.
Cada una de las porciones semi-circulares 50,52
tiene unas lengüetas u orejetas 54 a través de las cuales se
insertan unos tornillos 56 de retención de la abrazadera para
apretar la propia abrazadera anular 44 en posición mediante el
apriete de unas tuercas de retención 58 en dichos tornillos 56 de
retención. O sea, la abrazadera anular 44 asegura la caja de
servicio 30 a la tapa 32 de dicha caja y comprime la porción
expandida 42 del diafragma 40 formando una junta estanca al aire.
En la técnica también es bien conocida una abrazadera de este tipo,
de una pieza y con un solo tornillo, que podrá ser utilizada en la
presente invención.
Con referencia nuevamente a la figura 1, en el
modo normal del freno de servicio, el aire es inyectado a presión
por una entrada 60 dando lugar a que el diafragma 40 y el pistón
del lado de servicio 26 se desplacen hacia abajo. Se comprenderá
que el diafragma 40 y el pistón del lado de servicio 26 forman una
segunda pared móvil sensible a la presión del aire. El movimiento
hacia abajo de esta segunda pared móvil conlleva que el vástago de
empuje 24 sobresalga de la caja de servicio 30 para fijar los
frenos del vehículo.
En la figura 3 se representa el diafragma 40 con
más detalle. Dicho diafragma 40 está configurado generalmente a
modo de taza e incluye una pestaña radial anular 41 que tiene una
porción expandida 42 y unas partes planas 43 dispuestas
coaxialmente y situadas adyacentemente a la porción expandida
configurada a modo de cuña 42.
En la figura 4 se ilustra con más detalle la
pestaña anular 41 del diafragma 40. La porción expandida 42 de
dicha pestaña anular 41 es generalmente cuneiforme en su porción
exterior. Adyacente a la porción expandida cuneiforme 42 de la
pestaña anular 41 están dispuestas unas partes planas 43 alineadas
coaxialmente en lados opuestos de la propia pestaña anular 41.
Dichas partes planas 43 tienen un radio plano mínimo o anchura de
0,762 mm (0,030 pulgadas) aunque puede ser tan grande como se
necesite dependiendo de las dimensiones del diafragma. De
preferencia, la anchura de la parte plana 43 va de 0,030 pulgadas a
1,905 mm (0.075 pulgadas) aproximadamente. Dichas partes planas 43
permiten que el diafragma 40 se asiente más fácilmente y con
precisión entre las pestañas radiales 31 y 33.
Con referencia a la figura 5, en la misma se
muestra la pestaña anular 41 del diafragma 40 asentada en la
pestaña radial 31 de la caja de servicio 40. De preferencia, las
pestañas opuestas 31, 33 de la caja de servicio 30 y de la tapa 32
de la caja de servicio, respectivamente, están configuradas con una
sección en "U" abierta hacia fuera. Dichas pestañas opuestas
31 y 33 incluyen una porción 38 para el encaje de dichas pestañas
que contacta con las partes planas 43 de la pestaña anular 41. En
otras palabras, las porciones de pestaña configuradas en "U"
31 y 33 encajan en las partes planas 43 de la pestaña anular 41 por
las partes más prominentes de la región de configuración en
"U". La porción de las pestañas en "U" 31 y 33 que está
alineada con las partes planas 43 de la pestaña anular 41 también
se cita como el "lugar". Cada pestaña radial 31 y 33 incluye,
también, un ala exterior 39 que recibe y comprime la porción
expandida cuneiforme 42 del diafragma 40 durante la aplicación de la
abrazadera anular 44.
En la figura 6, se ilustra el diafragma 40
dispuesto entre las pestañas anulares 31 y 33 e incluye la
abrazadera anular 44 dispuesta sobre las mismas. Las partes planas
43 de la pestaña anular 41 están dispuestas directamente adyacentes
a la porción de encaje 38 de las pestañas o parte más prominente de
las pestañas 31 y 33. A medida que se aplica una fuerza a dichas
pestañas anulares 31 y 33 mediante la abrazadera anular 44, la
porción expandida cuneiforme 42 de la pestaña anular 41 es
recibida y comprimida por las alas exteriores 39 de las pestañas
radiales 31 y 33 para llenar un espacio de forma general en
"U" 45 entre la abrazadera 44 y los miembros de caja 30 y 32
como muestra la misma figura 6. La porción expandida cuneiforme 42
queda comprimida hasta un grado tal que la misma llena
completamente dicho espacio 45 existente entre la abrazadera 44 y
los miembros de caja 30 y 32 para formar un "cierre
hidráulico". Dicho cierre hidráulico reduce la incidencia de
pérdidas del actuador hidráulico 20 y reduce, también, el
corrimiento lento o "desviación" del diafragma 40, lo cual
representa un problema notable cuando dicho diafragma 40 no se
alinea con precisión durante el montaje.
De esta manera, el diafragma flexible 40 de esta
invención asentará naturalmente y con precisión la parte plana 43
en la porción prominente de la pestaña en "U" 31 de la caja de
servicio 30, incluso cuando el mismo diafragma 40 sea inicialmente
en forma de ovoide al recibirlo del moldeador. Por lo tanto, la
persona que monte el diafragma 40 en la caja de servicio 30 no
tendrá que ajustar la colocación del propio diafragma 40 en dicha
caja de servicio 30 ni mantener el diafragma 40 en su lugar durante
el montaje de la tapa 32. De manera similar, la pestaña de sección
en "U" 33 de la tapa 32 se alojará naturalmente y se asentará
con precisión en la parte plana opuesta 43 de la porción de borde 41
del diafragma antes de recibir la abrazadera anular 44, dando como
resultado una alineación muy precisa de la caja de servicio 30, del
diafragma 40 y de la tapa 32, lo cual es muy importante para evitar
fugas alrededor del diafragma 40 después del montaje. Finalmente,
no es probable que se altere la precisión de la alineación ni que
se desplace durante la sujeción de las pestañas 31,33 porque los
componentes están encajados y por tanto no son fácilmente
desplazables. Debido a que la fuerza de sujeción se aplica a las
partes planas 43, si el diafragma 40 no se alinea correctamente en
la caja de servicio 30 durante el montaje, la porción cuneiforme 42
de la pestaña exterior 41 podrá ser encajada por las pestañas en
"U" 31 y 33 para alinear el propio diafragma 40. Si dicho
diafragma 40 no está completamente alineado, la mayor parte de la
porción cuneiforme 42 se aplastará hacia fuera en aquel punto
creando un cierre adecuado y, en esencia,
auto-alineará el diafragma 40 entre las pestañas de
sección en "U" 31 y 33.
Otra característica del diafragma 40 de la
presente invención es que al reducirse el espesor de la porción de
pestaña anular 41 en las partes planas 43, la abrazadera 44 se
monta más fácilmente en la caja 30 y tapa 32 de la caja sin
necesidad de comprimir conjuntamente la caja 30, el diafragma 40 y
la tapa 32 de la caja antes de aplicar la abrazadera anular 44. De
cualquier modo, hay que comprender que dicha abrazadera anular 44
comprimirá la porción de pestaña anular 41 del diafragma 40 a
medida que se rosquen los tornillos de retención 56 de la propia
abrazadera anular 44.
En una realización alternativa de la presente
invención, y con referencia ahora a la figura 7 de los dibujos, se
ilustra en general un conjunto actuador de freno 80 de doble
diafragma. Los elementos iguales se han indicado empleando los
mismos números de referencia que en la realización ilustrada en las
figuras 1 a la 6. Igualmente, deberá comprenderse que mientras que
la presente invención se describe en relación con un tipo
específico de actuador de freno y ha sido ilustrada con referencia
tanto a un actuador de freno de diafragma simple como a un actuador
de freno de diafragma doble, se podrán realizar otros actuadores de
freno asistidos por un fluido de acuerdo con la presente invención,
tales como actuadores de freno del tipo de pistón, sin considerar
el tipo de frenos, de leva, de disco o de cuña, accionados por el
actuador del freno y con o sin sistemas externos de conductos de
aireación. La presente invención es adaptable virtualmente a
cualquier actuador de freno en el que se comprima un diafragma
entre una primera caja y una tapa de caja o entre una caja de
servicio y una cubierta de pestaña o similar, y se prevé que todos
esos dispositivos caigan dentro del alcance de la presente
invención.
El actuador de freno de aire 80 de doble
diafragma incluye un conjunto de cámara de servicio 22 y un
conjunto de cámara de resorte 82. El conjunto de cámara de resorte
82 incluye un diafragma lateral de resorte 86 que tiene una porción
expandida 88 del tipo de junta tórica integral o similar. Dentro del
conjunto 82 de la cámara de resorte están dispuestos un pistón
lateral 90 de resorte y un resorte motor 92. Un miembro anular de
retención 83 dispuesto en el conjunto 82 de la cámara de resorte
proporciona un cierre resistente a la fractura o una incorporación
de la cabeza 85 del conjunto 82 de la cámara de resorte a la
cubierta de pestaña 84. El miembro de retención 83 de esta
realización es del tipo de abrazadera de canal circular que aloja la
pestaña 94, produciendo con ello la compresión de la porción
expandida 88 del diafragma 86.
La presente invención se ha descrito de manera
ilustrativa. Se comprenderá que la terminología empleada se ha
efectuado en el sentido de términos de descripción más que de
limitación.
A la luz de las anteriores explicaciones serán
posibles muchas modificaciones y variaciones de la presente
invención. Por lo tanto, dentro del alcance de las reivindicaciones
adjuntas, la presente invención podrá ser llevada a la práctica de
otra manera que la descrita específicamente.
Claims (9)
1. Un diafragma flexible de freno (40) que antes
del montaje comprende, una parte central configurada a modo de taza
y una porción exterior de borde anular radial (41) que rodea un eje
longitudinal central, caracterizado porque dicha porción de
borde (41) de dicho diafragma (40) incluye una porción de reborde
cuneiforme (42) que tiene unas superficies divergentes hacia fuera y
unas partes planas radiales y paralelas (43) que tienen una anchura
de al menos 0,762 mm (0,030 pulgadas) en los lados opuestos de
dicha porción de borde (41) adyacente a dichas superficies
divergentes de dicha porción de reborde cuneiforme (42), cuales
partes planas radiales y paralelas citadas (43) se extienden
perpendicularmente a dicho eje longitudinal del citado diafragma
(40) en su estado libre.
2. Un diafragma flexible de freno (40) según se
indica en la reivindicación 1, en el que cada una de las partes
planas citadas (43) tiene una anchura que va de 0,762 mm (0,030
pulgadas) a 1,905 mm (0,075 pulgadas) aproximadamente.
3. Un actuador de freno (20) que incluye una caja
(30) con un extremo abierto y una porción de pestaña anular
generalmente radial (31) que rodea dicho extremo abierto, una tapa
(32) que tiene una porción de pestaña anular generalmente radial
(33) alineada en general coaxialmente con dicha porción de pestaña
anular generalmente radial (31) de dicha caja (30), un diafragma
flexible de freno (40) según la reivindicación 1 estando situada la
porción de borde (41) de dicho diafragma (40) entre dichas
porciones de pestaña anulares generalmente radiales (31,33) de
dicha caja (30) y de dicha tapa (32), y un elemento de retención
(44) que en general rodea y comprime dichas porciones de pestaña
anulares generalmente radiales (31,33) de dicha caja (30) y de dicha
tapa (32) contra dicha porción de borde (41) del citado diafragma
flexible (40), alineando dichas partes planas (43) de dicho
diafragma (40) las citadas porciones de pestaña (31,33) de dicha
caja (30) y de dicha tapa (32) antes del montaje de dicho elemento
de retención (44) sobre dichas porciones de pestaña anulares
(31,33).
4. El actuador de freno (20) definido en la
reivindicación 3, en el que dichas porciones de pestaña
generalmente anulares (31,33) de dicha caja (30) y de dicha tapa
(32) incluyen sendas porciones de sección transversal en "U"
abierta hacia el exterior y que tienen una parte (38) de encaje en
el diafragma, encajando y comprimiendo contra dichas partes planas
(43) de dicha porción de borde (41) del citado diafragma flexible
(40).
5. El actuador de freno (20) definido en la
reivindicación 4, en el que dichas porciones en "U" de dicha
caja (30) y de dicha tapa (32) incluyen sendas alas exteriores (39)
que reciben y comprimen entre sí dicha porción de borde cuneiforme
(42) del citado diafragma flexible (40).
6. El actuador de freno (20) definido en la
reivindicación 5, en el que dicho elemento de retención (44)
incluye una porción anular en "U" (45) que comprende una
porción axial que rodea dichas porciones de pestaña (31,33) de
dicha caja (30) y de dicha tapa (32) y unas porciones axiales
opuestas que cubren dichas porciones de pestaña (31,33) de dicha
caja (30) y de dicha tapa (32), cuales porciones radiales citadas de
dicho elemento de retención (44) comprimen la citada porción de
borde (41) de dicho diafragma flexible (40) para llenar
sustancialmente dicha porción en "U" (45) del citado elemento
de retención (44).
7. El actuador de freno (20) definido en la
reivindicación 3, en el que dicho elemento de retención (44) es un
elemento separado.
8. El actuador de freno (20) definido en la
reivindicación 3, en el que dicho elemento de retención (44)
comprende una abrazadera anular.
9. El actuador de freno definido en la
reivindicación 3, en el que dicho elemento de retención (44) es
parte integrante de una u otra de las citadas porciones de pestaña
de la caja (30) o de la tapa (32).
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| US09/087,523 US5992297A (en) | 1998-05-29 | 1998-05-29 | Easy fit diaphragm |
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