ES2368588T3

ES2368588T3 - Husillo de bolas para un freno de vehículo automóvil y freno de vehículo automóvil.

Info

Publication number: ES2368588T3
Application number: ES08802704T
Authority: ES
Inventors: Wilfried Giering; Benedikt Ohlig
Original assignee: Lucas Automotive GmbH
Current assignee: ZF Active Safety GmbH
Priority date: 2007-10-01
Filing date: 2008-09-29
Publication date: 2011-11-18
Anticipated expiration: 2028-09-29
Also published as: US20120111673A1; WO2009046899A1; ATE516192T1; EP2195218B1; EP2377736A1; EP2377736B1; US8327981B2; US8051957B2; US20100320042A1; CN101821141A; EP2195218A1; CN101821141B; DE102007046953A1

Abstract

Husillo de bolas (36; 36a) para un freno de vehículo automóvil (10) , en particular para un freno de vehículo automóvil que se puede accionar electromecánicamente, con - un husillo (38) que se puede accionar en rotación, - una tuerca (40) que se puede mover axialmente, conforme al accionamiento en rotación del husillo (38) , con respecto al mismo, y - una disposición de cuerpos de rodadura (42) , que está dispuesta entre el husillo (38) y la tuerca (40) y que se puede desplazar con respecto a la misma, estando pretensada la disposición de cuerpos de rodadura (42) , a través de por lo menos un elemento de resorte (46) dispuesto fuera de la disposición de cuerpos de rodadura (42) , en una posición de partida predeterminada, caracterizado porque, dicho por lo menos un elemento de resorte (46) está dispuesto dentro del husillo (38) y está fijado por un extremo al mismo.

Description

Husillo de bolas para un freno de vehículo automóvil y freno de vehículo automóvil.

La presente invención se refiere a un husillo de bolas para un freno de vehículo automóvil, en particular para un freno de vehículo automóvil que se puede accionar electromecánicamente, con un husillo que se puede accionar en rotación, una tuerca que se puede mover axialmente, conforme al accionamiento en rotación del husillo, con respecto al mismo y una disposición de cuerpo de rodadura, que está alojada entre el husillo y la tuerca y que se puede desplazar con respecto a la misma.

Por el estado de la técnica se conocen frenos de vehículos automóviles de diferentes tipos. De este modo, existen frenos de vehículo automóvil usuales en los cuales los forros de freno son desplazados mediante un sistema hidráulico, de manera que actúan sobre un disco de freno que gira solidariamente con una rueda y que consiguen, dependiendo de la presión hidráulica aplicada, un efecto de frenado más o menos intenso. Además, de los frenos para vehículos automóviles que se pueden accionar hidráulicamente de este tipo existen, en el estado de la técnica, frenos de vehículos automóviles que se pueden accionar de forma puramente electromecánica, en los cuales los forros de freno se pueden desplazar mediante un accionamiento electromecánico, en especial mediante la utilización de un motor eléctrico. Los frenos de este tipo tienen la ventaja de que para su control no es necesario ningún sistema hidráulico complejo, sino que en lugar de ello se puede utilizar la electrónica de a bordo del vehículo automóvil, para controlar el sistema de frenado.

El estado de la técnica según el documento DE 101 26 556 muestra un freno de vehículo automóvil que se puede accionar electromecánicamente de este tipo en el cual un forro de freno, el cual está dispuesto de manera convencional en una disposición de pinza flotante, puede ser desplazado mediante un mecanismo de bola-rampa para conseguir de este modo un efecto de frenado.

El estado de la técnica según el documento DE 195 11 287 muestra además un freno de disco, que se puede accionar electromecánicamente, del tipo de pinza flotante en el cual el forro de freno, que se puede desplazar con respecto a la carcasa, se puede desplazar mediante una disposición husillo-tuerca. Entre el husillo y la tuerca están dispuestos unos rodillos roscados, los cuales actúan como cuerpos de rodadura y que forman, junto con el husillo y la tuerca, un mecanismo de rodillos con elementos fileteados.

Como otro estado de la técnica, se hace referencia al documento DE 198 35 550 A1.

El documento DE 197 31 626 C1 da a conocer un husillo de bolas según el preámbulo de la reivindicación 1.

La invención se plantea el problema de proporcionar un husillo de bolas del tipo mencionado al principio el cual, con una estructura sencilla y económica, requiera únicamente poco espacio constructivo y que, incluso en el caso de un desgaste de los forros de freno, regrese de manera fiable a una posición de partida predeterminada cuando el freno no está accionado.

Este problema se resuelve mediante un husillo de bolas del tipo mencionado al principio, estando previsto que la disposición de cuerpos de rodadura esté pretensada, mediante por lo menos un elemento de resorte dispuesto fuera de la disposición de cuerpos de rodadura, en una posición de partida predeterminada.

Dicho por lo menos un elemento de resorte está dispuesto dentro del husillo y está fijado, por un extremo, a éste. Esto proporciona, en especial en relación con la utilización de una pieza de presión formada a modo de casquillo según la presente explicación, una estructuración especialmente compacta del husillo de bolas según la invención.

Mediante la utilización de un husillo de bolas, en el cual la disposición de cuerpos de rodadura está pretensada mediante por lo menos un elemento de resorte en una posición de partida predeterminada, se puede conseguir que al tensar el freno el husillo de bolas funcione de manera convencional, teniendo que superarse mediante el accionamiento electromecánico también la fuerza tensora del resorte. De forma conocida, sin embargo la disposición de cuerpos de rodadura, durante un accionamiento de giro del husillo, realiza únicamente un giro relativo con respecto al husillo y a la tuerca, que corresponde aproximadamente a la mitad del giro relativo entre el husillo y la tuerca. Correspondientemente, la magnitud del movimiento axial de la disposición de cuerpos de rodadura con respecto al husillo es notablemente menor que la del movimiento axial de la tuerca con respecto al husillo. Si, por ejemplo, se gira el husillo 10º, con el fin de conseguir un movimiento axial determinado de la tuerca, que consiga un efecto de frenado terminado, la disposición de cuerpos de rodadura es girada únicamente 5º y se mueve, como consecuencia de ello, también un recorrido correspondientemente menor en dirección axial. Durante este desplazamiento axial de la disposición de cuerpos de rodadura el elemento de resorte continúa siendo tensado, partiendo de su estado ya pretensado. Tan pronto como finaliza el proceso de frenado y el husillo se gira de vuelta mediante el accionamiento electromecánico, este movimiento es apoyado mediante el elemento de resorte.

Además de la forma de actuar explicada con anterioridad del freno y, en este contexto, el husillo de bolas según la invención durante un frenado de servicio, un aspecto esencial de la invención consiste en utilizar el freno también para originar un estado de frenado de estacionamiento. Para ello, se acciona de nuevo el freno electromecánicamente, como en el caso explicado con anterioridad de un frenado de servicio. Sin embargo, al alcanzarse una fuerza tensora determinada en el disco de freno, se bloqueo la disposición, por ejemplo mediante la fijación de los husillos mediante un dispositivo de bloqueo, de manera que la fuerza tensora se conserva esencialmente, salvo determinadas pérdidas de asiento. Si se elimina más tarde el estado de frenado de estacionamiento, por ejemplo gracias a que se suelta el dispositivo de bloqueo, entonces el husillo de bolas se mueve, debido al estado tensado del elemento de resorte, automáticamente de vuelta a su posición de partida, tan pronto como el husillo de bolas se encuentra en un estado sin carga. Con ello se puede garantizar que, incluso en caso de desgaste progresivo del forro, el husillo de bolas adopte, tras la finalización de un estado de frenado de estacionamiento, siempre de nuevo una posición de partida predeterminada. En consecuencia, se garantiza que se lleva a cabo una compensación de desgaste mediante un mecanismo de compensación previsto especialmente para ello y se puede evitar un menoscabo de la forma de funcionamiento del husillo de bolas a causa de una compensación de desgaste no intencionada mediante el husillo de bolas.

Un perfeccionamiento de la invención prevé una pieza de presión, la cual interactúa con la disposición de cuerpos de rodadura y que engarza en el elemento de resorte. Esta pieza de presión facilita la estructuración constructiva de la invención, dado que se puede utilizar una disposición de cuerpos de rodadura convencional, la cual se puede hacer interaccionar con la pieza de presión formada especialmente para la conexión del elemento de resorte. En relación con la estructuración constructiva y la implementación de la invención con la utilización de una pieza de presión puede estar previsto que ésta esté guiada de forma desplazable con respecto al husillo. En especial, puede estar previsto en este contexto que la pieza de presión esté formada a modo de casquillo y que este alojada en una abertura de alojamiento en el husillo. Gracias a ello resulta una estructuración compacta, que se puede fabricar con facilidad, de la disposición.

Según la invención, puede estar previsto además que el husillo esté conectado sin posibilidad de giro con un casquillo roscado que presenta pistas de rodadura para la disposición de cuerpos de rodadura. Gracias a ello, se puede simplificar la fabricación, debido a que las pistas de rodadura, que son en sí difíciles de elaborar, pueden ser dispuestos en un componente separado, el cual es conectado con el husillo para un movimiento común, por ejemplo mediante fijado por contracción o atornillado.

Para mantener el movimiento de la disposición de cuerpos de rodadura con respecto al husillo en límites predeterminados, un perfeccionamiento de la invención prevé limitar, mediante medios de tope, un movimiento relativo de la disposición de cuerpos de rodadura con respecto al husillo. Al mismo tiempo, un tope se ocupa de que la disposición de cuerpos de rodadura regrese siempre a la posición de partida predeterminada, condicionado por la pretensión del elemento de resorte. Otro tope puede fijar la desviación máxima de la disposición de cuerpos de rodadura con respecto al husillo.

Según la invención la disposición de cuerpos de rodadura puede presentar una cadena de cuerpos de rodadura. Sin embargo, es también posible que la disposición de cuerpos de rodadura presente una jaula de cuerpos de rodadura de tipo casquillo.

Con respecto al elemento de resorte puede estar previsto que éste esté formado con la forma de un resorte de tracción pretensado, un resorte de presión o un resorte de torsión. Además, es posible prever un gran número de elementos de resorte, con el fin de proporcionar una característica de resorte determinada.

La invención se refiere además a un freno de vehículo automóvil, en especial un freno de vehículo automóvil que se puede accionar electromecánicamente con un forro de freno que se puede desplazar con respecto a un carcasa, un accionamiento a motor y un elemento mecánico de desplazamiento, dispuesto entre el forro de freno y el accionamiento a motor, presentando el elemento mecánico de desplazamiento un husillo de bolas del tipo descrito con anterioridad. En este freno para vehículo automóvil el husillo del husillo de bolas se puede accionar en rotación a través de un accionamiento a motor, en su caso con la interposición de un engranaje.

La invención se explica a título de ejemplo a continuación a partir de las figuras adjuntas, en las que:

la Fig. 1 muestra una vista lateral a través del freno para vehículo automóvil según la invención;

la Fig. 2 muestra una vista lateral a lo largo de la línea de corte II-II de la Fig. 1;

la Fig. 3 muestra una vista lateral a lo largo de la línea de corte III-III de la Fig. 1;

la Fig. 4 muestra una vista de detalle en perspectiva de una combinación de dispositivo de accionamiento y dispositivo de bloqueo del freno de vehículo automóvil;

la Fig. 5 muestra una vista aclaratoria en sección a lo largo de la línea de corte V-V de la Fig. 4 para el mecanismo de bloqueo;

la Fig. 6 muestra una vista lateral a lo largo de la línea de corte VI-VI de la Fig. 5 para la explicación adicional del mecanismo de bloqueo,

la Fig. 7 muestra una vista de detalle del husillo junto con resorte espiral;

la Fig. 8 muestra una vista en sección para la explicación del resorte espiral a lo largo de la líneas de corte VIII-VIII de la Fig. 7;

la Fig. 9 muestra una vista delantera en detalle sobre el husillo, como de desprende también ya de la vista en sección según la Fig. 2;

la Fig. 10 muestra un gráfico en el cual está representada la fuerza tensora a lo largo de recorrido de las zapatas de freno según el estado de la técnica y la invención;

la Fig. 11 muestra una vista en perspectiva en sección longitudinal de un husillo de bolas según la invención;

la Fig. 12 muestra una vista en sección longitudinal del husillo de bolas en detalle;

la Fig. 13 muestra una vista lateral del husillo de bolas según la invención;

la Fig. 14 muestra una vista delantera del husillo de bolas según la invención;

la Fig. 15 muestra una vista en perspectiva del Husillo de bolas según la invención, en la cual la rosca ha sido cortada;

las Figs. 16 a 18 muestran unas representaciones para la explicación de la dirección del dispositivo de bloqueo;

la Fig. 19 muestra una vista en sección longitudinal de una forma de realización que no es según la invención del husillo de bolas; y

la Fig. 20 muestra una vista en perspectiva del husillo de bolas según la Fig. 19.

En la Figura 1, se muestra un freno de vehículo automóvil según la invención en sección transversal y se designa, de manera general, mediante el número de referencia 10. Éste comprende una carcasa 12, en la cual está apoyada en posición fija un primer soporte de forro de freno 14 con un forro de freno 16. En la carcasa 12, está previsto además un segundo soporte de forro de freno 18 con un forro de freno 20. Este segundo soporte de forro de freno 18 se puede desplazar en la carcasa 12. Entre los forros de freno 16 y 20 está dispuesto un disco de freno 22, el cual está conectado sin posibilidad de giro con la rueda de un vehículo automóvil.

Para el desplazamiento del forro de freno 20 está alojado en la carcasa 12 un émbolo 24 con posibilidad de desplazamiento. Este émbolo 24 presenta, en su extremo izquierdo, una conexión de émbolo 26, que sirve para el desplazamiento de soporte de forro de freno 18 con el forro de freno 20. El émbolo 24 está impermeabilizado, mediante una disposición de travesaño 28, frente a influencias exteriores tales como humedad y ensuciamiento.

Para el desplazamiento del forro de freno 18 sobre el émbolo 24 está prevista una disposición de accionamiento 30 electromecánica. Ésta comprende un motor 32 (ver la Figura 3), el cual acciona un husillo de bolas 36 a través de un mecanismo de ruedas dentadas 34 que se describe a continuación con mayor detalle. El husillo de bolas 36 presenta un husillo 38, el cual es accionado en giro por un motor. El husillo de bolas 36 presenta, además, una tuerca 40, la cual está dispuesta alrededor del husillo 38. En la tuerca 40 están previstas unas pistas de rodadura 41 para una disposición de cuerpos de rodadura 42. El husillo 38 presenta además, por el lado del extremo, un casquillo roscado 44, que está conectado sin posibilidad de giro con el husillo 38 y que presenta, por su parte, pistas de rodadura 45 situadas radialmente en el exterior para la disposición de cuerpos de rodadura 42. El husillo 38 está provisto, desde su extremo izquierdo en la Figura 1, de un taladro 47 central. En este taladro 47 central está alojado un resorte de tracción 46 el cual sujetado sin posibilidad de giro en el husillo 38 por su extremo derecho en la Figura

1. Con su extremo izquierdo en la Figura 1 el resorte de tracción 46 engarza en una pieza de presión 48 la cual, por su parte, está en contacto con la disposición de cuerpos de rodadura 42 y la tensa previamente en su posición de partida mostrada en la Figura 1. A continuación se entra también, haciendo referencia a las Figuras 11 a 15, en detalle en el husillo de bolas 36.

Además se reconoce en la Figura 1 un resorte espiral 50, el cual está alojado sometido a pretensión en el espacio entre un elemento de transmisión 51, formado escalonado, y un casquillo de alojamiento 52. El elemento de transmisión 51 presenta un dentado interior 53, con el cual está conectado, a través de un dentado complementario en el en el husillo 38, con resistencia a la presión con éste. El casquillo de alojamiento 52 se puede girar, por el contrario, con respecto al husillo 38 y con respecto al elemento de transmisión 51. El casquillo de alojamiento 52 está dotado, en su perímetro exterior, con un dentado exterior 54, el cual está engarzado con un rueda dentada intermedia (74, ver la Fig. 2) para el accionamiento en giro del casquillo de alojamiento 52. El casquillo de alojamiento 52 es cerrado en la Figura 1, por el lado derecho, con una tapa de cierre 56. La tapa de cierre 56 está conectada, sin posibilidad de giro, a través de un tornillo de apriete 58, con el husillo 38 y el elemento de transmisión

51.

Finalmente, se reconoce en la Figura 1 además un rodamiento axial 60, el cual sirve para el apoyo de fuerzas axiales.

Las Figuras 2, 3 y 4 informan acerca de la estructuración del accionamiento de los husillos 38. El motor 32 está provisto de un árbol de salida 61, sobre el cual está dispuesto, sin posibilidad de giro, una rueda dentada 62. La rueda dentada 62 actúa como rueda principal, con la cual engarzan las ruedas planetarias 64. Las ruedas planetarias 64 están apoyadas, con posibilidad de giro, en un soporte planetario 66. Engarzan con una rueda hueca 68, formada en la carcasa 12, como es usual en un engranaje planetario. El soporte planetario 66 presenta también una sección de caña 70 de diámetro menor dentada por el exterior, la cual cuando el motor 32 está en rotación gira con una determinada velocidad de giro conforme a la relación de multiplicación del engranaje planetario. Cabe indicar que la sección de caña 70, si bien está dispuesta y apoyada sobre el árbol de salida del motor 61, si bien puede girar con respecto a éste.

En la carcasa 12, está apoyada además un muñón 72, sobre el cual está dispuesto, con posibilidad de giro, una rueda dentada de transmisión 74. Ésta acciona, como se ha indicada ya con anterioridad, el casquillo de alojamiento 52 dotado con un dentado exterior 54. En la Figura 2 se reconoce que el casquillo de alojamiento 52 presenta, a lo largo de su perímetro interior, unas escotaduras 80, las cuales se extienden, en la dirección perimétrica, a lo largo de un tramo a determinado o un ángulo α correspondiente. En la tapa de cierre 56 están previstos resaltes 82 radiales correspondientes, los cuales se extienden en las escotaduras 80. Los resaltes 82 radiales tienen una extensión b (respectivamente una extensión angular β) menor en la dirección perimétrica que la medida a (α) de las escotaduras 80, de manera que la tapa de cierre 56 se puede girar, con respecto al casquillo de alojamiento 52, alrededor del eje

A. Dicho con mayor precisión, es posible un movimiento de giro relativo alrededor del eje A entre los componentes 52 y 56 a lo largo de la distancia d = a – b, respectivamente, a lo largo del ángulo δ = α – β.

De forma detallada, esto resulta también de la representación en detalle según las Figuras 7 a 9. Allí se reconoce también que el extremo 84, situado radialmente en el interior, del resorte espiral 50 está alojado sin posibilidad de giro en el elemento de transmisión 51. El extremo 88 radialmente exterior del resorte espiral 50 está, por el contrario, alojado sin posibilidad de giro en un taladro 90 radial correspondiente, que está formado en el casquillo de alojamiento 52. El resorte espiral 50 está pretensado. Dado que, tal como se ha descrito ya con anterioridad, el casquillo de alojamiento 52 se puede girar, con respecto al elemento de transmisión 51, el tramo d, el cual está acoplado de nuevo a través del dentado 53 con resistencia a la torsión con el husillo 38, se transmite, como consecuencia de un accionamiento de rotación del casquillo de alojamiento 52 en el sentido horario según la flecha P (Fig. 9), el movimiento de giro mediante el resorte espiral 50 al elemento de transmisión 51 con aumento de la pretensión del resorte y desde éste entonces al husillo 38. Dicho con otras palabras, con el aumento de la resistencia al giro en el husillo 38 se tensa, tras alcanzarse una fuerza de tensado determinada, cada vez más el resorte espiral 50. El movimiento relativo entre el casquillo de alojamiento 52 y el elemento de transmisión 51, conectado con resistencia a la torsión con el husillo 38, que está conectado de igual manera sin posibilidad de giro con la tapa de cierre 56, es limitado mediante los resaltes 82 radiales y la escotadura 80 al tramo d, respectivamente al ángulo δ.

Tan pronto como los resaltes 82 radiales, partiendo de la posición mostrada en la Figura 9, tras recorrer el tramo d, están en el flanco radial opuesto de las escotaduras 80, ya no tiene lugar ningún movimiento relativo más y el movimiento de giro es transmitido directamente por el casquillo de alojamiento 52 al elemento de transmisión 51 y desde éste al husillo 38. El resorte espiral 50 está entonces pretensado al máximo.

Mediante el movimiento relativo el tramo d es posible, a través del resorte espiral 50, alcanzar un estado de tensión con “reserva de fuerza tensora” en el husillo 38, que sirve para la compensación de los procesos de asentamiento en los forros de freno 16 y 20 como consecuencia de un enfriamiento o similar tras el posicionamiento del freno 10 en funcionamiento de frenado de estacionamiento. A este respecto se entra en de talle todavía haciendo referencia a la Figura 10.

Si se vuelve otras vez a la representación de conjunto según la Figura 3 así como a las representaciones individuales según las Figuras 4 a 6, se reconoce que en el árbol de salida del motor 61 está previsto también un dispositivo de bloqueo 100. El dispositivo de bloqueo 100 sirve para bloquear la disposición de accionamiento 30 electromecánica en el caso de un frenado de estacionamiento, en el cual tras alcanzarse una determinada fuerza tensora en el disco de freno 22 hay que inmovilizar los forros de freno 16 y 20.

El dispositivo de bloqueo 100 se muestra también en detalle en las Figuras 4 a 6. Comprende un resorte de bucle102, el cual está arrollado con poco juego alrededor de un resalte 104 en forma de manguito de la sección de vara 70 del soporte planetario 66. En uno de sus extremos 106 el resorte de bucle 102 está alojado, sin posibilidad de giro, en una tapadera abatible 108. Partiendo de este extremo 106 se extienden varios situados unos junto a otros arrollados sobre la sección 104 hasta el segundo extremo 110. Este segundo extremo 110 del resorte de bucle 102 se opone al lado de choque de una palanca 112 del dispositivo de bloqueo 100. La palanca 112 se puede desplazar a lo largo de la flecha R. Para ello, sirve una disposición de imán elevador 116 que se puede fijar, a través de elementos de sujeción 114, a la carcasa 12. Ésta comprende una bobina imanante 118, que se puede alimentar en caso necesario con corriente, y un imán permanente 120 el cual, cuando la bobina 118 no es alimentada con corriente, adopta la posición mostrada en las Figuras 5 y 6 y, cuando la bobina 118 es alimentada con corriente, se ocupa de que la palanca 112 de las Figuras 5 y 6 sea desplazada hacia la derecha. La palanca 112 está guiada de forma adicional, mediante una espiga de guía 122 linealmente en la dirección R en la carcasa 12 del imán de elevación 116.

El dispositivo de bloqueo 100 actúa como una rueda libre, la cual permite un giro en una dirección de giro, pero lo bloquea en la otra dirección de giro, y que puede ser conmutada mediante control electromagnético, según las necesidades, de tal manera que permite giros en ambos sentidos. Si el motor 32 es accionado para girar de tal manera que la rueda dentada 70 gira en el sentido antihorario según la flecha Q (ver las Figuras 4 y 5), entonces el resorte de bucle 102 no actúa. Dicho con otras palabras, la pieza 104 en forma de casquillo resbala con respecto al resorte de bucle 102, sin que éste muestre una acción de bloqueo. Un accionamiento de rotación de este tipo tiene lugar, por ejemplo, para el tensado del freno durante un proceso de frenado de servicio o durante un proceso de frenado de estacionamiento.

Si la rueda dentada 70 se mueve, sin embargo, en la dirección opuesta, lo que se indica mediante la flecha S en la Figura 5, entonces el extremo libre del resorte de bucle 110 es arrastrado. Como consecuencia de ello, el resorte de bucle 102 se cierra y bloquea, ya después de una elevación de giro corta de la pieza 104, cualquier giro posterior de ésta debido al rozamiento y al enlazamiento. Con ello se bloquea la rueda dentada 70. Este efecto de bloqueo se puede aprovechar para bloquear el freno 10 para un funcionamiento de frenado de estacionamiento tras el tensado hasta una fuerza tensora determinada.

Para poder liberar el freno se hace pasar corriente por la bobina 118, de manera que la palanca 112 es desplazada en cada caso hacia la derecha en las Figuras 5 y 6, según la flecha R. Gracias a ello se desplaza de tal manera el extremo 110 libre del resorte de bucle 102 con respecto a la pieza 104 en forma de casquillo, que resulta de nuevo un juego entre el resorte de bucle 102 y la pieza 104 en forma de casquillo. El enlazamiento estrecho de la pieza 104 y el rozamiento en reposo condicionado por ello es suprimido, de manera que la rueda dentada 70 puede ser liberada para un movimiento de giro.

Dicho con otras palabras, el dispositivo de bloqueo 100 permite, mediante la utilización de un resorte de bucle 102, el bloqueo de un giro de la rueda dentada 70 en una de las direcciones y la liberación en la otra dirección. Queda por indicar que en una situación de frenado de servicio la liberación del freno no es impedido, evidentemente, por el dispositivo de bloqueo 100. En una situación de frenado de servicio de este tipo la palanca 112 es situada, mediante el paso de corriente por la bobina 118, de tal manera que no aparece de forma permanente un efecto de bloqueo del resorte de bucle 102.

A continuación, se describe de manera detallada, haciendo referencia a las Figuras 11 a 15, la estructura del husillo de bolas 36. Se reconoce en estas figuras que el husillo 38 está dotado, en su zona izquierda, con un taladro 47 central y, en su zona derecha, con un taladro central 130. El taladro central 130 sirve para el alojamiento del tornillo de sujeción 58, como se ha explicado ya con anterioridad. En el taladro 47 central está alojado el resorte de tracción 46, cuyo extremo 132 derecho está alojado en un taladro 134 radial, esencialmente con resistencia a la torsión y contra un desplazamiento axial no deseado. El resorte de tracción 46 presenta un estribo de sujeción 136 alargado, el cual comprende en su sección final un gancho de sujeción 138. Con el gancho de sujeción 138 el elemento de resorte 46 está alojado en una de un gran número de aberturas de alojamiento 140, que están formadas en la pieza de presión 48 mencionada al principio alrededor de una abertura central. Partiendo de esta abertura central de la pieza de presión 48 se extiende al interior del taladro 47 una sección de guiado 142, en forma de escudilla, con la cual la pieza de presión es guiada, desplazable axialmente, en la abertura 47. La sección de guiado 142 en forma de escudilla presenta en su extremo axial, situado en el taladro 47, también salientes de posicionamiento 144 para el posicionamiento de la sección de resorte 136.

Además se reconoce en la Figura 11, en especial sin embargo en la representación en perspectiva según la Figura 15, que la disposición de cuerpos de rodadura 42 está formada por una cadena de cuerpos de rodadura que discurre en forma de hélice, que presenta una jaula 146 en forma de hélice, en la cual están alojados los cuerpos de rodadura 148 esféricos. Como se ha explicado ya la disposición de cuerpos de rodadura 42 está guiada en pistas de rodadura correspondientes de la tuerca 40 así como del casquillo roscado 44. El casquillo roscado 44 comprende dos espigas de tope 150 y 152, las cuales limitan el movimiento relativo entre la disposición de cuerpos de rodadura 42 y el casquillo roscado 44, conectado de forma fija con el husillo 38. La pieza de presión 48 está pretensada, mediante el elemento de resorte 46, en la posición de partida mostrada en las Figuras 11 y 12, en la cual la disposición de cuerpos de rodadura 42 está en contacto con la espiga de tope 152. Mediante esta pretensión está garantizado que la disposición de cuerpos de rodadura 42 regrese siempre, cuando está libre de carga, a su posición de partida mostrada en las figuras. Dicho con otras palabras, estos significa que, por ejemplo, al liberar un estado de frenado de estacionamiento, cuando se elimina la fuerza tensora, el elemento de resorte 46 conduzca finalmente la disposición de cuerpos de rodadura 42 de manera automática a la posición de partida mostrada.

Finalmente, se reconoce en las Figuras 11 y 12 además una pieza superpuesta 154 en forma de estrella, la cual está dispuesta sin posibilidad de giro sobre la tuerca 40 y está guiada en la carcasa 12 de forma linealmente móvil. Con esta pieza superpuesta, guiada en la carcasa de forma linealmente móvil, engarza la tuerca 40 en el cierre del émbolo 26 para el desplazamiento del forro de freno 20. Además, se reconoce un rodamiento radial 156 con el cual el husillo está apoyado en la carcasa 12.

El husillo de bolas 36 tiene la ventaja de que, a diferencia de los husillos de bolas convencionales, no necesita una recirculación compleja y que exija mucho espacio de los cuerpos de rodamiento. Gracias a ello, puede ser dimensionado relativamente pequeño tanto en dirección axial como en dirección radial. Debido a la recirculación en cada caso de la disposición de cuerpos de rodamiento 42 mediante el elemento de resorte 46 a su posición de partida se dispone, después de cada accionamiento y posterior recirculación, siempre del mismo recorrido máximo de las zapatas de freno. Una compensación de desgaste tiene lugar únicamente mediante el desplazamiento de seguimiento de la tuerca 40. Cabe indicar además que un desplazamiento de seguimiento de este tipo puede tener lugar siempre entre dos procesos de frenado. Gracias a ello, está garantizado también que el husillo de bolas 36 según la invención tenga que producir, para la función de tensado propiamente dicha, únicamente una elevación relativamente pequeña de, por ejemplo, 2 mm.

El freno de vehículo automóvil según la invención funciona de la manera siguiente:

En un proceso de frenado de servicio, como se ha descrito ya con anterioridad, se hace pasar corriente por el motor 32, de manera que la rueda dentada 70 de la Figura 4 gira en sentido antihorario (Figura 5 en sentido horario). La rueda dentada 74 es accionada entonces correspondientemente y acciona, finalmente, el casquillo de alojamiento

52. El movimiento de giro es transmitido, a través del resorte espiral 50, al husillo 38, estando el resorte espiral 50 pretensado ya fuertemente de tal manera que, para las fuerzas tensoras comparativamente pequeñas que aparecen durante el proceso de frenado de servicio, no se produce giro relativo alguno entre el casquillo de alojamiento 52 y el elemento de transmisión 51. Dicho con otras palabras, el resorte espiral 50 actúa durante el tensado en una situación de frenado de servicio como un elemento rígidos inflexible, de manera que no aparecen los retardos condicionados por el resorte espiral 50 durante el tensado en un proceso de frenado de servicio.

El tensado de los forros de freno 16 y 20 tiene lugar dependiendo del accionamiento del pedal del freno y/o conforme a sistemas de asistencia a la conducción, como un sistema antibloqueo, un sistema de mantenimiento de la distancia, un control para un frenado regenerativo, etc. Para liberar el freno durante un frenado de servicio se acciona la rueda dentada 70 en giro correspondientemente en la otra dirección. Como se ha descrito ya con anterioridad con respecto al dispositivo de bloqueo 110, éste puede ser mantenido inactivo durante el freno de servicio, gracias que la palanca 112 engarce en el extremo libre del resorte de bucle 102 y lo desplace con respecto a la rueda dentada 70. Con respecto a las Figuras 16 a 18, se explican sin embargo otras posibilidades para el control del dispositivo de bloqueo 110.

Durante un frenado de estacionamiento se desea, por el contrario, alcanzar un determinado nivel de fuerza tensora al tensar el freno y mantenerlo, a pesar de los procesos de asiento condicionados por el enfriamiento en los forros de freno 16 y 20, esencialmente de forma duradera. Para ello se acciona el freno 10 de la misma manera a como se ha explicado con anterioridad con respecto al frenado de servicio, si bien con fuerzas tensoras mayores. Se consigue en primer lugar un nivel de fuerza tensora de por ejemplo 22 kN a través del accionamiento a motor. Esto se reconoce, por ejemplo, en la gráfica según la Figura 10. El resorte espiral 50 está tensado de tal manera que un giro relativo entre el husillo 38 y el casquillo de alojamiento 52 se produce a partir de aproximadamente 16,5 kN.

Cuando la fuerza tensora aumenta el resorte espiral 50 es tensado con mayor intensidad más allá del grado de su pretensión hasta que, finalmente, se ha recorrido completamente el juego d. Acto seguido tiene lugar de nuevo un aumento con inclinación empìnada. Con ello se pueden explicar los pliegues K1 y K2 en la línea continua según la Figura 10. Dicho con otras palabras, la sección de la curva entre los dos pliegues K1 y K2 reproduce justamente el tensado del resorte espiral 50 durante un recorrido del juego d. Después de haberse alcanzado el punto K2, el freno es tensado de nuevo con una curva característica empinada hasta una fuerza de tensado de aproximadamente 21,5 kN, lo que corresponde al recorrido de las zapatas de freno de un total de aproximadamente 1,5 mm.

Como es en general conocido, aparece tras el enfriamiento de los forros de freno en el estado de frenado de estacionamiento usualmente un proceso de asiento, es decir que los forros de freno se contraen ligeramente. Con ello, desciende la fuerza de tracción aplicada en el disco de freno. Sin embargo, debe estar garantizado que a persa de este proceso de asiento se mantiene todavía una fuerza tensora suficiente de aproximadamente 16,5 kN, con el fin de garantizar un estado de frenado de estacionamiento fiable. Este proceso de asiento puede ser compensado mediante el resorte espiral 50 dentro de unos márgenes determinados. Dicho con otras palabras, el husillo 38, accionado por la fuerza tensora del resorte espiral 50 puede ser, en caso de una contracción condicionada térmicamente de los forros de freno 16 y 20, “presionado con posterioridad“ ó “girado con posteriordad“, pudiendo continuar manteniéndose la fuerza tensora por encima del nivel deseado de 16,5 kN.

Cabe indicar, como se ha explicado ya con anterioridad, que en primer lugar no tiene lugar bloqueo alguno del dispositivo de accionamiento 30 mecánico al producirse el estado de frenado de estacionamiento. Sólo después, cuando se ha alcanzado la fuerza tensora de aproximadamente 21,5 kN y se desconecta el motor 32, el dispositivo de bloqueo 110 se activa e impide una torsión de la rueda dentada 70 en dirección hacia la posición de liberación. El dispositivo de bloqueo 110 actúa de tal manera que en él se puede apoyar el momento de vuelta a la posición inicial, resultante del freno tensado, a modo de una rueda libre bloqueante.

Para liberar el freno de estacionamiento se alimentan entonces con corriente la bobina 118 y se eleva la palanca 112 en el extremo 110 del resorte de bucle 102 de manera que el efecto de enlazamiento del resorte de bucle 102 es suprimido y éste libera de nuevo la rueda dentada 70 para el giro a la posición destensada del freno.

Como se ha indicado ya con anterioridad, el dispositivo de bloqueo 110 se puede hacer funcionar de formas y maneras diferentes. El resorte de bucle 102 puede ser conmutados, de maneras distintas, a un estado de libera la pieza 104. Así es posible, en cada alimentación del motor con corriente, alimentar con corriente la bobina 118, para desplazar la palanca 112. Esto se consigue mediante un circuito de conmutación, como está representado en la Figura 16.

De forma alternativa a ello, es posible llevar a cabo únicamente una alimentación con corriente, dependiendo de la dirección de la corriente, de la bobina 118 y llevar a cabo con ello una alimentación con corriente dependiendo del sentido de giro del motor. Dicho con otras palabras, el dispositivo de bloqueo 110 recibirá corriente únicamente cuando el motor 32 se mueva en la dirección de tensado. Esto se consigue mediante la utilización de dos diodos, como se muestra en la Figura 17.

De manera alternativa es posible además, como se muestra en la Figura 18, la utilización de un circuito para un imán de elevación con armadura de imán permanente, estando interpuesto, entre el circuito del motor y el circuito que sirve para el control del dispositivo de bloqueo 100, un rectificador.

Las Figuras 19 y 20 muestran otra forma de realización para un husillo de bolas según la invención. Para la descripción de esta otra forma de realización se utilizan los mismos signos de referencia para componentes del mismo tipo o que actúan de igual manera, igual que en la descripción de las Figuras 11 y 15, si bien colocando detrás la letra minúscula “a”.

En la Fig. 19, se reconoce que el husillo 38a está formado por dos partes, es decir por una prolongación 160a y un cuerpo de husillo 162a. La prolongación 160a y el cuerpo de husillo 162a están atornillados de manera fija entre sí. El cuerpo de husillo 162a está formado macizo y no posee, a diferencia de la primera forma de realización según las Figuras 11 a 15, abertura central alguna. En su superficie perimétrica exterior el cuerpo de husillo 162a está formado con una formación de pista de rodadura 45a, En esta formación de pista de rodadura ruedan los cuerpos de rodadura de la disposición de cuerpos de rodaduras 42a. Los cuerpos de rodadura de la disposición de cuerpos de rodadura 42a están alojados en una jaula 146a de tipo casquillo. Los cuerpos de rodadura de la disposición de cuerpos de rodadura 42a ruedan además en un casquillo roscado 44a, el cual está conectado de manera fija con la tuerca 40a de tipo émbolo, que está introducido en especial a presión en ésta.

Sobre el cuerpo de husillo 162a, es decir por fuera de la sección de la jaula 146a de tipo casquillo que sobresale del casquillo roscado 44a, está dispuesto un resorte rotativo a presión 164a. Éste está, como se puede reconocer en la Fig. 20, anclado con uno de sus extremos acodados de forma fija en el casquillo 44a y con su otro extremo acodado de forma fija en la carcasa 146a de tipo casquillo de la disposición de cuerpos de rodadura 42a. El resorte rotativo a presión 164a procura que la disposición de cuerpos de rodadura 42a esté pretensada en la posición de partida mostrada en la Fig, 19.

El husillo de bolas 36a según la forma de realización de acuerdo con las Figuras 19 y 20, que no es según la invención, presenta esencialmente la misma forma de funcionamiento y con ello también las mismas ventajas que se han descrito con anterioridad con respecto a las Figuras 11 a 15. Se diferencia únicamente en que el resorte 164a engarza entre el casquillo roscado 44a y la disposición de cuerpos de rodadura y, de acuerdo con ello, pretensa la disposición de cuerpos de rodadura 42a en su posición de partida.

Con la disposición según las Figuras 19 y 20 se puede conseguir globalmente una estructuración más compacta, en particular, se puede conseguir con esta disposición un émbolo de frenado estructurado de forma más compacta.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Husillo de bolas (36; 36a) para un freno de vehículo automóvil (10), en particular para un freno de vehículo automóvil que se puede accionar electromecánicamente, con

-

un husillo (38) que se puede accionar en rotación,

-

una tuerca (40) que se puede mover axialmente, conforme al accionamiento en rotación del husillo (38), con respecto al mismo, y

-

una disposición de cuerpos de rodadura (42), que está dispuesta entre el husillo (38) y la tuerca (40) y que se puede desplazar con respecto a la misma,

estando pretensada la disposición de cuerpos de rodadura (42), a través de por lo menos un elemento de resorte

(46) dispuesto fuera de la disposición de cuerpos de rodadura (42), en una posición de partida predeterminada, caracterizado porque, dicho por lo menos un elemento de resorte (46) está dispuesto dentro del husillo (38) y está fijado por un extremo al mismo.
2.

Husillo de bolas (36) según la reivindicación 1, caracterizado porque presenta una pieza de presión (48), la cual interactúa con la disposición de cuerpos de rodadura (42), y sobre la cual actúa el elemento de resorte (46).
3.

Husillo de bolas (36) según la reivindicación 2, caracterizado porque la pieza de presión (48) está guiada de manera que se puede desplazar con respecto al husillo (38).
4.

Husillo de bolas (36) según la reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque la pieza de presión (48) está formada a modo de casquillo y está alojada en una abertura de alojamiento (42) en el husillo (38).
5.

Husillo de bolas (36) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el husillo (38) está conectado sin posibilidad de rotación con una pista de rodadura (45) para el casquillo roscado (44) que presenta la disposición de cuerpos de rodadura (42).
6.

Husillo de bolas (36) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque presenta unos medios de tope (150, 152), los cuales limitan un movimiento relativo de la disposición de cuerpos de rodadura (42) con respecto al husillo (38).
7.

Husillo de bolas (36) según la reivindicación 5 y 6, caracterizado porque los medios de tope (150, 152) están dispuestos en el casquillo roscado (44).
8.

Husillo de bolas (36) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la disposición de cuerpos de rodadura (42) presenta una cadena de cuerpos de rodadura.
9.

Husillo de bolas (36) según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la disposición de cuerpos de rodadura (42) presenta una jaula de cuerpos de rodadura de tipo casquillo.
10.

Husillo de bolas (36) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho por lo menos un elemento de resorte (46) está realizado en forma de resorte de tracción pretensado, resorte de presión o resorte de torsión.
11.

Freno de vehículo automóvil (10), en particular un freno de vehículo automóvil que se puede accionar electromecánicamente, con un forro de freno (20) que se puede desplazar con respecto a una carcasa (12), un accionamiento a motor (32) y un elemento mecánico de desplazamiento, dispuesto entre el forro de freno (20) y el accionamiento a motor (32), caracterizado porque el elemento mecánico de desplazamiento presenta un husillo de bolas (36) según una de las reivindicaciones anteriores.
12.

Freno de vehículo automóvil (10) según la reivindicación 11, caracterizado porque el husillo (38) del husillo de bolas (36) se puede accionar en rotación a través del accionamiento a motor (32).
13.

Freno de vehículo automóvil (10) según la reivindicación 11 ó 12, caracterizado porque el accionamiento a motor

(32) presenta una disposición de transmisión.