ES2214188T3 - Detector de desgaste para elemento de freno de vehiculo. - Google Patents
Detector de desgaste para elemento de freno de vehiculo.Info
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Abstract
Un detector de desgaste (109) para un elemento (1) de un freno de vehículo que comprende un bloque (8) de material de fricción que coopera de manera deslizante con un respectivo cuerpo metálico (2); cuyo detector (109) comprende un medio de detección (126), para detectar el desgaste de dicho bloque (8) de material de fricción, y un cuerpo soporte (120); cuyo medio de detección comprende un elemento resistivo alargado (126), que se consume simultáneamente con dicho bloque (8) de material de fricción, soportado por dicho cuerpo soporte (120), y que comprende a su vez un primer terminal eléctrico (128) puesto, durante el funcionamiento, a un potencial de referencia, y un segundo terminal eléctrico (127), único, que coopera de manera deslizante con dicho cuerpo metálico (2) y está puesto al mismo potencial que el cuerpo metálico (2); comprendiendo además el detector de desgaste un medio de colocación para situar dicho elemento resistivo alargado (126) según una determinada configuración iniciala lo largo de dicho cuerpo soporte (120), y un medio de retención (110) para mantener el elemento resistivo alargado (126) en dicha configuración inicial determinada, caracterizado porque: el medio de colocación comprende un asiento en el cuerpo soporte, en cuyo asiento se aloja al menos parcialmente el elemento resistivo.
Description
Detector de desgaste para elemento de freno de
vehículo.
La presente invención se refiere a un detector de
desgaste para un elemento de freno de vehículo, en particular para
una pastilla de freno de vehículo a la cual está referida la
siguiente descripción puramente a título de ejemplo.
Para detectar el desgaste de un elemento de
freno, compuesto por un bloque de material de fricción, se utilizan
unos detectores de límite de desgaste que sólo generan una señal de
aviso cuando el bloque de material de fricción alcanza un límite de
desgaste al cual debe cambiarse el elemento de freno.
Sin embargo, existe una reciente demanda para
conocer, en lugar de una condición límite de desgaste, el desgaste
progresivo del bloque de material de fricción a lo largo de la vida
útil del elemento de freno, con objeto de vigilar estrechamente y en
todo momento el estado de las pastillas de freno del vehículo.
El documento
DE-8.710.053-U describe un detector
de desgaste que comprende un hilo resistivo que se consume
simultáneamente con el material de fricción de una pastilla de freno
y que está enrollado y pegado sobre un elemento soporte cilíndrico y
liso.
Es un objeto de la presente invención
proporcionar un detector de desgaste para un elemento de freno de
vehículo, diseñado para detectar continuamente el desgaste del
elemento de freno, y que sea a la vez económico y sencillo de
fabricar y proporcione un alto grado de fiabilidad y eficacia.
Según la presente invención, se proporciona un
detector de desgaste para un elemento de freno de vehículo según la
Reivindicación 1.
La presente invención está relacionada también
con un elemento de freno de vehículo.
Según la presente invención, se proporciona un
elemento de freno de vehículo según la Reivindicación 17.
Se describirá una realización no limitativa de la
invención, a título de ejemplo, con referencia a los dibujos
adjuntos, en los cuales:
La Figura 1 muestra una sección parcial de un
elemento de freno de vehículo equipado con un detector de desgaste,
que no está de acuerdo con la presente invención, pero que ilustra
su funcionamiento;
la Figura 2 muestra una vista frontal del
detector de desgaste de la Figura 1 en una posición diferente a la
de la Figura 1;
la Figura 3 es similar a la Figura 1, y muestra
una primera variación del detector de desgaste de la Figura 1;
la Figura 4 muestra una sección parcial de una
realización preferida del detector de desgaste según la presente
invención;
la Figura 5 muestra una vista de un detalle de la
Figura 4 a una escala muy ampliada.
El número 1 de la Figura 1 identifica el conjunto
de un elemento de freno, en este caso una pastilla de freno
(representada parcialmente) montada sobre una pinza de freno
(conocida y no representada) y empujada por un pistón de la pinza
(conocido y no representado) contra un disco de freno metálico 2
(representado parcialmente) en una dirección A perpendicular al
disco 2, de manera que coopere de modo deslizante con el disco
2.
Según se aprecia en la Figura 1, la pastilla de
freno 1 comprende una placa metálica 4 atravesada por un orificio
roscado 6 que se extiende paralelo a la dirección A y soporta un
bloque 8 de material de fricción.
El bloque 8 de material de fricción está definido
por dos superficies opuestas 9 y 10, estando la superficie 9 unida a
la placa 8, y estando la superficie 10 encarada hacia el disco 2
para que, al frenar, coopere de manera deslizante con el disco
2.
En el ejemplo mostrado, el bloque 8 comprende un
orificio 12 circular y pasante que se extiende coaxialmente con el
orificio 6, tiene un diámetro mayor que el orificio 6, y alberga
parcialmente un detector de desgaste 14 para detectar en todo
momento el desgaste del bloque 8 de material de fricción.
El detector 14 comprende un cuerpo soporte 16,
sustancialmente cilíndrico, que tiene un eje B paralelo a la
dirección A; y un dispositivo 17 de tuerca y tornillo para su unión
con la placa 4, el cual comprende a su vez una parte roscada 18
integral con el cuerpo 16 y atornillada en el orificio 6.
El cuerpo 16 está hecho de una sola pieza con un
material aislante de la electricidad - preferiblemente un material
de poliimida - y comprende dos partes finales 19 y 20 situadas en
los extremos axialmente opuestos de la parte 18; la parte 20 penetra
en el orificio 12 y tiene una superficie final 22, coplanaria con la
superficie 10, que coopera de manera deslizante con el disco de
freno 2; y la parte 19 apoya axialmente sobre un número de
separadores de centrado 24 interpuestos entre la parte 19 y la placa
metálica 4.
El detector 14 comprende además un elemento
resistivo 26, embebido en el cuerpo 16, que se extiende en la
dirección A sobre una dimensión sustancialmente igual a la distancia
entre las superficies 9 y 10. El elemento 26 está definido por un
hilo metálico de sección constante, fabricado con una aleación de
cobre o con ferroníquel, y de una longitud mayor que la distancia
entre las superficies 9 y 10. El hilo metálico está curvado o
enrollado a modo de fuelle en el interior del cuerpo 16, y comprende
un número de porciones 27 transversales a la dirección A y unidas
entre si por unas porciones curvas para definir un número de espiras
28. El elemento 26 comprende además un terminal eléctrico 30,
conectado por un cable de salida 33 (representado esquemáticamente)
a una unidad central de control 32 del vehículo (no representada); y
una superficie final libre 35, coplanaria con la superficie 22 y
encarada hacia el disco de freno 2, para definir un segundo terminal
eléctrico único que coopera de manera deslizante con el disco de
freno 2.
En una primera y una segunda variante, no
representadas, el elemento 26 está respectivamente enrollado en
forma de espiral dentro del cuerpo 16 y está definido por una cinta
metálica continua preferiblemente fabricada también con una aleación
de cobre o con ferroníquel.
En la variante de la Figura 2, el bloque 8 de
material de fricción carece de orificio 12, y el detector 14 se
extiende lateralmente por el exterior del bloque 8.
En la variación de la Figura 3, el detector 14
carece de cuerpo 16, y el elemento 26 está definido por un bloque
monolítico, sustancialmente cilíndrico, hecho de una mezcla
resistiva que contiene partículas de un material conductor, por
ejemplo grafito, conectado a la placa 4 y aislado eléctricamente de
la placa 4 y del bloque 8 de material de fricción. Alternativamente,
el detector 14 puede incluir también el cuerpo soporte 16.
En otra variante, no representada, el detector 14
comprende un elemento 26 embebido directamente en el bloque 8 de
material de fricción, aislado eléctricamente del bloque 8, y con el
terminal 35 extendido sobre la superficie 10.
El cuerpo 16, el elemento 26 y el cable 33 forman
parte de un circuito de detección 37 para detectar el desgaste del
bloque 8 de material de fricción.
Durante el uso, el elemento 26 se consume
simultáneamente con el bloque 8 de material de fricción, y su
longitud y su resistencia eléctrica disminuyen al mismo tiempo que
se reduce el espesor del bloque 8 medido entre las superficies 9 y
10 en la dirección A.
Por lo tanto, el terminal 35 eléctrico cambia de
posición a medida que se consume el elemento 26, y se encuentra al
mismo potencial que el disco de freno 2 cuando la superficie 10, y
por lo tanto el propio terminal 35, está situada en contacto con el
disco de freno 2; a su vez, el terminal 30 se encuentra a un
potencial de referencia establecido por la unidad central de control
32. Determinando la diferencia de potencial entre los terminales 30
y 35, y la corriente eléctrica relativa que circula por el circuito
37, la unidad central de control 32 determina el valor de la
resistencia eléctrica del elemento 26 y, por consiguiente, el
espesor del bloque 8 de material de fricción en base a la forma y
longitud del elemento 26.
En la realización preferida de la invención
representada en las Figuras 4 y 5, la pastilla de freno 1 de la
Figura 2 está provista de un detector de desgaste 109 que, al igual
que el detector 14, se consume junto con el bloque 8 de material de
fricción y está conectado a la unidad central de control 32 para
detectar en todo momento el desgaste del bloque 8 de material de
fricción.
Sin embargo, en el ejemplo representado, el
detector 109 comprende un cuerpo de conexión tubular 110, hecho de
un material aislante de la electricidad y resistente al calor -
preferiblemente un material de poliimida, tal como el conocido por
el nombre comercial "VESPEL®" -, que se proyecta desde la placa
4 hacia el disco 2, y que comprende a su vez una parte final 112 de
conexión por la que se une a la placa 4 y un manguito 113 roscado
interiormente que se proyecta hacia el disco 2, paralelamente a la
dirección A, con una longitud igual a la que mide el bloque 8 en la
misma dirección.
La parte final 112 está unida a la placa 4
mediante un dispositivo de conexión desmontable que, en el ejemplo
representado, consiste en un cuerpo de tornillo hueco 114 que
comprende un vástago roscado 115 que se atornilla en el orificio 6,
una cabeza 116 encarada hacia una superficie 117 de la placa 4, y
una parte 118 de conexión o de enganche que sobresale de la
superficie 116a de la placa 4, opuesta a la superficie 117, y define
un asiento de retención 119 para alojar y retener la parte final
112.
El cuerpo tubular 110 aloja un tornillo 120 que
forma parte del detector 109 y está convenientemente fabricado con
el mismo material que el cuerpo tubular 110, y comprende una cabeza
121, alojada dentro de la parte final 112 y apoyada en un resalto
anular interno 122 de la misma, y un vástago 124 roscado
exteriormente que se extiende a todo lo largo del manguito 113 y
colabora con el manguito 113 para formar una unión roscada. Las
roscas del manguito 113 y del vástago 124 están formadas de un modo
tal que la ranura helicoidal 124a del vástago 124 y el hilo de rosca
113a del manguito 113 (Figura 5) definen entre ambos un conducto
helicoidal continuo 125 en el que se aloja un hilo único 126, de
sección constante, hecho de un material conductor, convenientemente
una aleación de ferroniquel. El hilo 126 forma parte del detector
109, tiene un diámetro aproximadamente igual aunque no inferior al
diámetro del conducto 125, y comprende una parte final 127 que
sobresale de la superficie de la cara final del vástago 124 que,
durante el funcionamiento, coopera de manera deslizante con el disco
2. Inicialmente, el disco 2 secciona la parte final 127 a ras del
vástago 124, tras lo cual aquella queda en contacto con el disco 2 y
se pone al mismo potencial que este. El hilo 126 comprende además
una parte final, opuesta a la parte 127, y conectada a un terminal
eléctrico 128 puesto a un potencial de referencia por un cable 129
que se conecta a la unidad central de control 32. El cable 129 se
extiende a través del cuerpo 114, y el terminal 128 se aloja en un
canal exterior 130 practicado en la cabeza 121 del tornillo 120 y
está soldado a la cabeza 121.
En una variante no representada, la cabeza 121
comprende un orificio pasante en el que se aloja el terminal 128.
Para montar el detector 109, se enrolla el hilo 126 sobre el vástago
124 del tornillo 120, por dentro de la ranura 124a definida por la
rosca del tornillo 120; a continuación se introduce el tornillo 120
en el cuerpo 110 y se atornilla el vástago 124 en el manguito 113
hasta que la cabeza 121 apoye sobre el resalto 122. A medida que se
atornilla el vástago 124, el hilo 126 es empujado gradualmente hacia
el fondo de la ranura 124a por la rosca 113a del manguito 113,
quedando colocado según un recorrido helicoidal y en una posición
fija con respecto al tornillo 120 durante toda la vida útil de la
pastilla 1.
Por consiguiente el detector de desgaste 109
permite detectar continuamente el espesor del bloque 8 de material
de fricción, y por lo tanto monitorizar el desgaste gradual del
bloque 8 durante toda la vida útil de la pastilla de freno 1, en
virtud de un elemento resistivo 126 que, al consumirse
simultáneamente con el material de fricción, tiene una resistencia
que varía continuamente en función del desgaste del bloque 8.
La presencia de los elementos de resistencia
variable permite además que la unidad central de control 32 descubra
e indique cualquier malfunción de los detectores o de la pastilla de
freno 1 como conjunto. Es decir, el hecho de que la unidad central
de control 32 no detecte señal eléctrica alguna durante una frenada,
o detecte una señal anormal constante en cualquier condición de
funcionamiento, puede significar, por ejemplo, que la pastilla de
freno 1 está atascada con respecto al disco de freno 2, que el
detector 109 no está conectado adecuadamente a la pastilla de freno
1, o que el circuito que conecta el detector con la unidad central
de control está averiado.
Según se apreciará por la anterior descripción,
el detector 109 es de fabricación extremadamente fácil, puesto que
comprende un único elemento resistivo 126 definido por un sencillo
elemento metálico alargado - convenientemente un hilo metálico - con
solo dos terminales eléctricos, de los cuales solo uno está
conectado a la unidad central de control 32, lo cual permite además
una conexión rápida y fácil con la unidad de control.
Además, la forma del elemento resistivo -
enrollado en espiras o extendido sobre un recorrido helicoidal y, en
general, parcialmente curvo - proporciona una resistencia eléctrica
mayor que la que existiría si el elemento resistivo fuera recto y se
extendiera, por ejemplo, paralelamente a la dirección A. Esto no
solo proporciona un grado extremadamente elevado de precisión,
fiabilidad y sensibilidad, sino que permite obtener un terminal
eléctrico 127 con un área de contacto relativamente extensa, y por
lo tanto un contacto eléctrico eficiente y fiable con el disco de
freno 2.
En cuanto al detector 109, el uso de un tornillo
como cuerpo soporte y de una tuerca para oprimir el hilo contra el
tornillo permite que el elemento resistivo quede dispuesto sobre un
determinado recorrido fijo, y que se mantenga en esa posición
durante el desgaste gradual del tornillo 120, del manguito 113 y del
bloque 8 de material de fricción. En otras palabras, el conjunto
mecánico de tuerca y tornillo para la colocación y retención impide
que el elemento resistivo se salga y/o cambie de posición cuando se
roza y se desgasta contra el elemento de frenado, y mantiene en todo
momento la configuración inicial del elemento resistivo.
Claramente, pueden efectuarse cambios en el
detector 109 descrito sin salirse por ello del alcance de la
presente invención.
En particular, el elemento alargado 126 puede
estar formado de manera diferente a la descrita y comprender, por
ejemplo, un número de elementos alargados que se extiendan sobre
unos recorridos distintos a los indicados como ejemplo. El tornillo
120 del detector 109 puede ser sustituido por un cuerpo soporte que
tenga una ranura no necesariamente helicoidal o, en general, un
asiento alargado; y el hilo 126, o cualquier otro elemento
resistivo, puede quedar retenido dentro de la ranura o asiento por
medio de un sencillo cuerpo tubular montado sobre el cuerpo
soporte.
Finalmente, el detector 109 descrito puede
obviamente estar conectado a la pastilla de freno de una manera
diferente a la descrita, y además puede ser conectado a cualquier
otro elemento de frenado, por ejemplo a una zapata de freno, por
medio de un dispositivo de conexión similar o totalmente distinto al
descrito.
Claims (22)
1. Un detector de desgaste (109) para un elemento
(1) de un freno de vehículo que comprende un bloque (8) de material
de fricción que coopera de manera deslizante con un respectivo
cuerpo metálico (2); cuyo detector (109) comprende un medio de
detección (126), para detectar el desgaste de dicho bloque (8) de
material de fricción, y un cuerpo soporte (120); cuyo medio de
detección comprende un elemento resistivo alargado (126), que se
consume simultáneamente con dicho bloque (8) de material de
fricción, soportado por dicho cuerpo soporte (120), y que comprende
a su vez un primer terminal eléctrico (128) puesto, durante el
funcionamiento, a un potencial de referencia, y un segundo terminal
eléctrico (127), único, que coopera de manera deslizante con dicho
cuerpo metálico (2) y está puesto al mismo potencial que el cuerpo
metálico (2); comprendiendo además el detector de desgaste un medio
de colocación para situar dicho elemento resistivo alargado (126)
según una determinada configuración inicial a lo largo de dicho
cuerpo soporte (120), y un medio de retención (110) para mantener el
elemento resistivo alargado (126) en dicha configuración inicial
determina-
da,
da,
caracterizado porque:
el medio de colocación comprende un asiento en el
cuerpo soporte, en cuyo asiento se aloja al menos parcialmente el
elemento resistivo.
2. Un detector según se reivindica en la
reivindicación 1, caracterizado porque dicho cuerpo soporte
(120) tiene una superficie final (22) que coopera de manera
deslizante con dicho cuerpo metálico (2); estando situado dicho
segundo terminal eléctrico (127), durante el funcionamiento, sobre
dicha superficie final (22).
3. Un detector según se reivindica en la
reivindicación 2, caracterizado porque dicho cuerpo soporte
(120) está formado de una sola pieza.
4. Un detector según se reivindica en cualquiera
de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque
dicho elemento resistivo alargado comprende al menos un hilo
metálico (126).
5. Un detector según se reivindica en la
reivindicación 4, caracterizado porque dicho elemento
resistivo alargado comprende un solo hilo metálico de sección
constante.
6. Un detector según se reivindica en cualquiera
de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque
dicho elemento resistivo alargado (126) se extiende a lo largo de un
recorrido que tiene al menos una parte curvada.
7. Un detector según se reivindica en cualquiera
de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque
dicho elemento resistivo alargado (26) está embebido en dicho cuerpo
soporte.
8. Un detector según se reivindica en la
reivindicación 7, caracterizado porque dicho elemento
resistivo alargado está enrollado para formar al menos una espira
(28).
9. Un detector según se reivindica en cualquiera
de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque
dicho medio de colocación comprende un canal alargado practicado en
dicho cuerpo soporte (120) para alojar al menos parcialmente a dicho
elemento resistivo alargado (126).
10. Un detector según se reivindica en la
reivindicación 9, caracterizado porque dicho canal alargado
está definido por una ranura externa (124a) sobre dicho cuerpo
soporte (120); comprendiendo dicho medio de retención (110) al menos
un elemento de retención (110) para mantener dicho elemento
resistivo alargado (126) en una posición fija dentro de dicha ranura
externa (124a).
11. Un detector según se reivindica en la
reivindicación 10, caracterizado porque dicho elemento de
retención (110) se extiende a todo lo largo de dicho elemento
resistivo alargado (126).
12. Un detector según se reivindica en las
reivindicaciones 10 u 11, caracterizado porque dicho elemento
de retención (110) oprime al elemento resistivo alargado (126)
dentro de dicha ranura externa (124a).
13. Un detector según se reivindica en cualquiera
de las reivindicaciones 10-12, caracterizado
porque dicha ranura externa (124a) es helicoidal.
14. Un detector según se reivindica en cualquiera
de las reivindicaciones 10 a 13, caracterizado porque dicho
cuerpo soporte (120) comprende una parte roscada exteriormente
(124); estando enrollado dicho elemento resistivo alargado (126)
alrededor de dicha parte roscada (124).
15. Un detector según se reivindica en la
reivindicación 14, caracterizado porque dicho elemento de
retención está definido por un cuerpo (110) que comprende una parte
roscada interiormente (113); cuyas partes roscadas interiormente
(113) y exteriormente (124) definen un acoplamiento de tuerca y
torni-
llo.
llo.
16. Un detector según se reivindica en cualquiera
de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque
dicho cuerpo soporte (120) porta a dicho primer terminal eléctrico
(128).
17. Un elemento (1) de freno de vehículo que
comprende un bloque (8) de material de fricción, que coopera de
manera deslizante con un respectivo cuerpo metálico (2), y un
detector de desgaste (109) según la reivindicación 1.
18. Un elemento según se reivindica en la
reivindicación 17, caracterizado porque dicho bloque (8) de
material de fricción tiene una primera superficie (10) que coopera
por fricción con dicho cuerpo metálico (2); y una segunda superficie
(9) opuesta a la primera superficie (10); extendiéndose dicho
elemento resistivo alargado (126) sobre una longitud al menos igual
a la distancia existente entre dichas superficies primera (10) y
segunda (9).
19. Un elemento según se reivindica en la
reivindicación 18, caracterizado porque dicho elemento
resistivo alargado (126) es mas largo que dicha distancia.
20. Un elemento según se reivindica en una de las
reivindicaciones 17 a 19, caracterizado porque dicho elemento
resistivo alargado (126) se extiende sobre un recorrido que tiene al
menos una parte curvada (124a).
21. Un elemento según se reivindica en una de las
reivindicaciones 17 a 20, caracterizado porque dicho elemento
de colocación (124a) comprende un canal alargado practicado en dicho
cuerpo soporte (120) para alojar al menos parcialmente a dicho
elemento resistivo alargado (126).
22. Un elemento según se reivindica en la
reivindicación 21, caracterizado porque dicho canal alargado
está definido por una ranura externa (124a) practicada en dicho
cuerpo soporte (120); comprendiendo dicho medio de retención (110)
al menos un elemento de retención (110) para mantener a dicho
elemento resistivo alargado (126) en una posición fija dentro de
dicha ranura externa (124a).
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