BR0300074B1 - aperfeiçoamento introduzido em sistema de freio a disco para veìculos automotores. - Google Patents

Description

"APERFEIÇOAMENTO INTRODUZIDO EMSISTEMA DE FREIO A DISCO PARA VEÍCULOS AUTOMOTRES".

Refere-se o presente relatório auma patente de invenção que trata de aperfeiçoamento introdu-zido em sistema de freio a disco do tipo utilizado, em largaescala, em veículos automotores, bem como trens, aviões e ou-tros, mas que também tem aplicações em outras áreas, tal comoem máquinas operatrizes e outras. O aperfeiçoamento propostoconsiste em introduzir, na construtividade convencional de umfreio a disco, o conceito de um disco auxiliar deslizante ope-rando em conjunto com uma pastilha de freio suplementar.

Tal como é do conhecimento geral,os sistemas de freios a disco utilizados, por exemplo, em veí-culos automotores compreendem o emprego de um disco fixado ouintegrado ao cubo de roda, tendo o referido disco de freio acaracterística de ser solidário à estrutura do cubo.

O disco de freio propriamente di-to é montado de modo que sua parede passa por um componentemecânico normalmente denominado como pinça de freio, onde es-tão montadas as pastilhas de freio, cujo acionamento ocorreatravés de sistema hidráulico e em função do acionamento dopedal de freio do veículo.

Em síntese, o acionamento dofreio promove a aproximação das pastilhas de freio fazendocom que as mesmas passem a entrar em atrito com as faces dodisco gerando assim o efeito de frenagem desejado.

O disco de freio propriamente di-to pode ser basicamente de dois tipos, simples ou duplo-ventilado, sendo que o primeiro tipo, tal como bem define aterminologia, é um disco de parede única, onde as pastilhas defreio entram em contado com as duas faces dessa mesma parede.Já o disco do tipo duplo-ventilado, é formado por duas paredesinterligadas por paredes internas que configuram um meio deespaçamento que promove a circulação de ar entre as paredes dodisco. O disco do tipo duplo-ventilado, quando comparado aodisco simples, apresenta características mais favoráveis demanutenção da temperatura ideal, tanto do próprio disco, comotambém das pastilhas de freio, já que o sistema de freio adisco é mais eficiente quando opera em temperaturas mais baixas.

Apesar do largo emprego, o siste-ma de freio a disco convencional apresenta alguns pontos nega-tivos, normalmente relacionados à eficiência do sistema quandoexigido em condições extremas, onde facilmente pode ocorrer ofenômeno do superaquecimento, tanto do disco e das pastilhasde freio, como também dos demais componentes relacionados aoconjunto como um todo.

O superaquecimento traz comoprincipal fator negativo uma sensível perda de eficiência dosistema, manifestada como perda da capacidade de frenagem, fe-nômeno que acaba por influenciar no comportamento do veículo,principalmente em termos do tempo necessário para sua desace-leração, ou ainda, da distância que o mesmo percorre até a to-tal imobilização.

Dentro do estado da técnica acimadescrito, caracteriza-se como sendo um dos objetivos desta pa-tente de invenção prover um aperfeiçoamento introduzido emsistema de freio a disco para veículos automotores, onde talaperfeiçoamento visa ampliar a eficiência básica do sistemade freio, sem incorrer em soluções construtivamente complexase onerosas.

Caracteriza-se ainda como sendoum outro objetivo desta patente de invenção prover um aperfei-çoamento introduzido em sistema de freio a disco para veículosautomotores, o qual permite a obtenção de um freio a disco queapresenta um fator de eficiência substancialmente maior que overificado no sistema convencional.

Finalmente, caracteriza-se aindacomo um dos objetivos desta patente de invenção, prover um aper-feiçoamento introduzido em sistema de freio a disco que possaser eventualmente utilizado ainda em outras aplicações, porexemplo, em máquinas operatrizes e similares.

Em face das limitações verifica-das no estado da técnica e com vistas aos objetivos acima des-critos, foi desenvolvida a presente patente de invenção, aqual trata de aperfeiçoamento introduzido em sistema de freioa disco para veículos automotores, sendo que o aperfeiçoamentoora tratado será pormenorizadamente descrito com referênciaaos desenhos abaixo relacionados, nos quais:

a figura 1 ilustra uma vista geral e em perspectiva parcial-mente explodida de um sistema de freio a disco talcomo o proposto;a figura 2 ilustra uma vista em perspectiva explodida do dis-co de freio proposto pela presente patente;a figura 3 ilustra uma vista, também esquemática, que demons-tra uma primeira configuração do freio a disco oratratado, dita vista ilustra o posicionamento dosdiscos de freio com relação à pinça hidráulica;

a figura 4 ilustra uma vista, também esquemática, que demons-tra uma segunda configuração alternativa do freioa disco aqui tratado, dita vista ilustra o posi-cionamento dos discos de freio com relação à pinçade freio;

a figura 5 ilustra uma vista, ainda esquemática, que demons-tra uma terceira configuração do freio a disco oraproposto onde é retrato o uso de três discos defreio, dita vista ilustra ainda o posicionamentodos discos com relação à pinça de freio;

a figura 6 ilustra uma vista em perspectiva de uma inovadorapastilha de freio que também integra a presentepatente; e

a figura 7 ilustra uma vista da referida pastilha de freio,tal com o indicado pela seta A da figura 6.

De conformidade com o quantoilustram as figura acima relacionadas, o aperfeiçoamento in-troduzido em sistema de freio a disco para veículos automoto-res objeto desta patente de invenção é caracterizado pelo fatode introduzir, nesse tipo de sistema de freio, o conceito deprovisão de um disco auxiliar deslizante em associação comum disco fixo, este último podendo ser integral ou não ao cubode roda, permitindo assim a montagem de uma pastilha de freiosuplementar que atua entre os dois discos, ou seja, atua entreo disco fixo e o disco deslizante.

Na figura 1 é esquematicamenteilustrado um modelo genérico de uma pinça de freio 1, a qual érepresentada em separado com relação à estrutura de montagemda mesma junto ao eixo do veículo automotor.

A referida figura 1 inclui aindauma representação em perspectiva de uma disposição combinada 2formada entre um disco de freio fixo 3 e um disco de freiodeslizante 4, sendo que entre os dois discos 3 e 4, está dis-posta uma pastilha de freio suplementar 5, que apresenta a ca-racterísticas de incorporar material de atrito em suas duasfaces de contato.

A pastilha de freio suplementar 5atua em conjunto com as pastilhas de freio 6, estas últimasapresentam uma configuração geral convencional.

Já a figura 2 ilustra a disposi-ção combinada 2 dos discos de freio 3 e 4,onde está represen-tado que o disco de freio 3 integra, em peça única, o cubo 7 eapresenta ainda uma projeção central de acoplamento 8, a qualatua como local para a montagem do disco de freio deslizante 4.

Segundo a construtividade propos-ta o disco de freio fixo tanto pode integrar o cubo de roda,como também ser do tipo que é fixado ao cubo mediante empregode parafusos.

No primeiro caso, tal como o de-monstrado na figura 2, e ainda segundo o projeto proposto, aprojeção de acoplamento 8 pode integrar, junto com o cubo deroda 7 e o disco fixo3, uma peça única, não estando descartadaainda a possibilidade de que alternativamente o conjunto for-mado pelo cubo 7 e disco de freio 3 possa receber a montagem,em separado, da projeção de acoplamento 8, a qual pode serfixada por parafuso ou outros meios mecânicos.

Uma outra alternativa da presentepatente pode prever que o disco de freio a ser montado contrao referido cubo, possa incorporar, de forma integral, a proje-ção de acoplamento 8.

Independentemente da configuraçãoadotada, a projeção de acoplamento 8 tem por função receber amontagem de um disco de freio, que embora não apresente possi-bilidade de giro com relação à dita projeção de acoplamento,pode apresentar movimento de deslocamento axial com relação àmesma, sendo por esse motivo denominado como disco de freiodeslizante.

A projeção de acoplamento 8 apre-senta um padrão de ressaltos 9a ao longo de sua parede contor-nante 9, os quais apresentam um desenho que permite a condiçãode encaixe com recortes 10 produzidos na borda da aberturacircular 11 do disco de freio deslizante 4. A configuração e onúmero dos ressaltos 9a, bem como dos recortes 10 ilustradosna presente patente devem ser considerados sob caráter de exem-plo não limitativo, posto que tanto o formato e o número detais detalhes podem variar de acordo com outros parâmetros deproj eto.

A construtividade proposta permi-te que o disco de freio deslizante 4 possa apresentar movimen-to de deslocamento axial com relação à projeção de acoplamento8, porém impede que esse mesmo disco de freio 4 apresente pos-sibilidade de rotação com relação a citada projeção de acopla-mento .

O conceito construtivo relaciona-do à provisão de um disco de freio fixo e outro deslizantepermite que entre os mesmos seja montada, na pinça de freio 1,a pastilha de freio suplementar 5, a qual pode ser tal como oilustrado nas figuras 1, 3, 4 e 5, tendo uma alma central 5asimples, ou ser do tipo ventilada, tal como o especificamenteilustrado nas figuras 6 e 7.

A pastilha de freio suplementar 5foge da configuração convencional de tal componente uma vezque sua alma 5a recebe material de atrito 5b em suas duas fa-ces, permitindo assim que ela opere entre dois discos de freio.

Já a pastilha suplementar 5 re-tratada nas figuras 6 e 7apresenta uma construtividade dife-renciada onde é prevista uma estrutura de alma dupla 5a', que éformada por duas paredes laterais 5a" interligadas por estru-turas de espaçamento 5a'", as quais podem ser, por exemplo, deforma análoga ao verificado nos discos de freio do tipo duplo-ventilado D provendo assim um meio ideal para circulação de arno interior da estrutura de alma dupla 5a' que atua no resfria-mento do material de atrito 5b de cada uma das suas duas fa-ces .

Assim sendo, quando os meios hi-dráulicos da pinça entram em operação, promove a compressão doconjunto formado pelos discos e pastilhas, de tal modo que apastilha de freio 6 posicionada ao lado do disco deslizante 4entre em contato com o mesmo, fazendo com que este entre emcontato com a face correspondente da pastilha de freio suple-mentar 5.

Por sua vez, a pastilha de freiosuplementar 5 entra em contato com o disco de freio fixo 3 eeste, em sua face oposta entra em contato com a outra pasti-lha de freio 6 efetivando assim o inicio da operação de frenagem.

A construtividade ora tratadapermite ainda uma série de combinações com relação ao tipo dedisco utilizado, ou seja, se do tipo simples, indicado pelareferência S, ou do tipo duplo- ventilado, indicado pela refe-rência D, tal como pode ser percebido através da observaçãodas figuras 1,2 e 4, com relação à figura 3.

Nas figuras 1, 2 e 4 é ilustradauma configuração onde o disco fixo 3 é um disco do tipo duplo-ventilado D, enquanto que o disco deslizante 4 é um disco dosimples S. Já na figura 3, tanto o disco fixo 3, como também odisco deslizante 4 são dois discos do tipo duplo-ventilado D.

Dentro deste contexto, mostram-setotalmente possíveis ainda outras combinações, tal como porexemplo o emprego de discos simples de modo fixo e também des-lizante (combinação não ilustrada), ou ainda a combinação to-talmente inversa ao demonstrado nas figuras 1,2 e 4, onde odisco fixo é um disco simples Seo disco deslizante e um dis-co duplo-ventilado D (combinação também não ilustrada) .

A construtividade proposta permi-te ainda outras combinações em termos de números de discos em-pregados, podendo ser prevista, em particular, uma configura-ção (não ilustrada), que empregue três discos de freio, ondeum será do tipo fixo e os demais do tipo deslizante, sendo queo acréscimo de um terceiro disco envolve também a necessidadede mais uma pastilha de freio suplementar.

O mérito da construtividade aquitratada está no fato de prever uma série de soluções técnicasque permitem que dois ou mais discos, em separado, operem deforma conjunta no âmbito de uma mesma pinça de freio 1.

Tal mérito, mais que um simplesacréscimo de um disco extra e de uma pastilha de freio suple-mentar, representa um avanço com relação aos sistemas de freioem uso atualmente, posto que não altera as bases da filosofiageral de operação desses sistemas e permite um incrementosignificante de eficiência.

O freio a disco ora tratado mos-tra-se adequado, quando destinado ao ramo automobilístico, aveículos que devem ser utilizados em condições extremas decarga ou desempenho.

Assim sendo, o freio a disco pro-posto pode ter tanto aplicações em veículos de transporte decarga em geral (de médio e grande porte), ou veículos paratransporte de passageiros (de médio e grande porte).

O freio proposto pode ainda serutilizado, no ramo automobilístico, como item para equipar ve-ículos de competição ou de alto desempenho.

Em qualquer dos tipos de utiliza-ção acima citados, o sistema de freio é usualmente submetido aseveros índices de solicitação, mesmo que por motivos diferen-tes, sendo desejável, nesses casos, poder contar com um siste-ma de freio que possa apresentar uma eficiência de frenagemproporcionalmente maior e que por tal motivo, acaba por serexigido em grau menor, fato esse que traz vantagens evidentesem termos de segurança e durabilidade do sistema.

Em outras palavras, a maior efi-ciência do freio a disco proposto permite que o mesmo operecom uma Areserva de potencial de frenagem@ não verificada nossistemas de freio a disco convencionais, característica esta,que por via de conseqüência, reduz a possibilidade de ocorrên-cia de superaquecimento, mesmo durante solicitações mais in-tensas .

O sistema de freio a disco oratratado, embora seja primordialmente destinado ao ramo automo-bilístico, pode apresentar outras utilizações, como por exem-plo, como elemento de frenagem em máquinas operatrizes que jáse utilizam de sistemas de freio a disco convencionais, ouainda, em quaisquer outras aplicações que empreguem os siste-mas convencionais de freio a disco.

Claims (10)

1. "APERFEIÇOAMENTO INTRODUZIDOEM SISTEMA DE FREIO A DISCO PARA VEÍCULOS AUTOMOTORES", carac-terizado pelo fato de prever um sistema no qual é definida umadisposição combinada (2) formada entre um disco de freio fixo(3) e pelo menos um disco de freio deslizante (4), sendo queentre os dois discos (3) e (4), está disposta uma pastilha defreio suplementar (5), o disco deslizante (4) podendo ser dotipo simples ou do tipo duplo-ventilado.

2. "APERFEIÇOAMENTO INTRODUZIDOEM SISTEMA DE FREIO A DISCO PARA VEÍCULOS AUTOMOTORES", segun-do o reivindicado em 1, caracterizado pelo fato de que a pas-tilha de freio suplementar (5) incorpora, em sua alma (5a) ,material de atrito (5b) em suas duas faces de contato.

3. "APERFEIÇOAMENTO INTRODUZIDOEM SISTEMA DE FREIO A DISCO PARA VEÍCULOS AUTOMOTORES", segun-do o reivindicado em 1, caracterizado pelo fato de que a dis-posição combinada (2) dos discos de freio (3) e (4) compreendeque o disco de freio (3) pode integrar, em peça única, o cubo(7) e apresentar ainda uma projeção central de acoplamento(8), a qual atua como local para a montagem de pelo menos umdisco de freio deslizante (4).

4. "APERFEIÇOAMENTO INTRODUZIDOEM SISTEMA DE FREIO A DISCO PARA VEÍCULOS AUTOMOTORES", segun-do o reivindicado em 1, caracterizado pelo fato de que o discode freio fixo pode ser do tipo que é fixado ao cubo medianteemprego de parafusos.

5. "APERFEIÇOAMENTO INTRODUZIDOEM SISTEMA DE FREIO A DISCO PARA VEÍCULOS AUTOMOTORES", segun-do o reivindicado em 3 e 5, caracterizado pelo fato de que aprojeção de acoplamento (8) pode ser montada em separado dodisco de freio fixo (3) e cubo (7).

6. "APERFEIÇOAMENTO INTRODUZIDOEM SISTEMA DE FREIO A DISCO PARA VEÍCULOS AUTOMOTORES", segun-do o reivindicado em 3, caracterizado pelo fato de que o discode freio a ser montado contra o referido cubo incorpora, deforma integral, a projeção de acoplamento (8) .

7. "APERFEIÇOAMENTO INTRODUZIDOEM SISTEMA DE FREIO A DISCO PARA VEÍCULOS AUTOMOTORES", segun-do o reivindicado em 3, caracterizado pelo fato de que a pro-jeção de acoplamento (8) recebe a montagem de um disco defreio, que embora não apresente possibilidade de giro com re-lação à dita projeção de acoplamento, pode apresentar movi-mento de deslocamento axial com relação à mesma.

8. "APERFEIÇOAMENTO INTRODUZIDOEM SISTEMA DE FREIO A DISCO PARA VEÍCULOS AUTOMOTORES", segun-do o reivindicado em 3 e 7, caracterizado pelo fato de que aprojeção de acoplamento (8) apresenta um padrão de ressaltos(9a) ao longo de sua parede contornante (9), os quais apresen-tam um desenho que permite a condição de encaixe com recortes(10) produzidos na borda da abertura circular (11) de um oumais discos de freio deslizantes (4).

9. "APERFEIÇOAMENTO INTRODUZIDOEM SISTEMA DE FREIO A DISCO PARA VEÍCULOS AUTOMOTORES", segun-do o reivindicado em 8, caracterizado pelo fato de que o discode freio deslizante (4), quando montado na projeção de acopla-mento (8) apresentar movimento de deslocamento axial com rela-ção à referida projeção de acoplamento (8), porém não apre-senta possibilidade de rotação com relação a citada projeçãode acoplamento.

10. "APERFEIÇOAMENTO INTRODUZIDOEM SISTEMA DE FREIO A DISCO PARA VEÍCULOS AUTOMOTORES", segun-do o reivindicado em 2, caracterizado pelo fato de que a pas-tilha suplementar (5) pode apresentar uma estrutura de almadupla (5a') , que é formada por duas paredes laterais (5a') in-terligadas por estruturas de espaçamento (5a'") provendo assimum meio para circulação de ar no interior da estrutura de almadupla (5a') que atua na resfriamento do material de atrito (5b)de cada uma das suas duas faces.