BR112013019536B1

BR112013019536B1 - disco de freio composto

Info

Publication number: BR112013019536B1
Application number: BR112013019536-3A
Authority: BR
Inventors: Cornelius Hentrich; Ralph Mayer
Original assignee: Daimler Ag
Priority date: 2011-02-11
Filing date: 2011-12-09
Publication date: 2021-01-19
Also published as: CN103348159A; JP2014505219A; HUE032200T2; WO2012107068A1; RU2013141471A; JP5902200B2; EP2673525A1; BR112013019536A2; BR112013019536B8; US20140000995A1; CN103348159B; RU2562664C2; PL2673525T3; ES2594757T3; DE102011011004A1; US9309939B2; EP2673525B1

Abstract

DISCO DE TRAVÃO COMPOSTO A presente invenção refere-se a um disco de travão composto, especificamente para um veículo motorizado, que inclui uma câmara de disco de travão (2) e um anel de travão associado (3,3') que se encontram ligados entre si por meio de um processo de junção, em que em uma zona de junção (6), um perfil dentado do anel de travão (8) engrena em um perfil dentado da câmara do disco de travão (7). Para a presente invenção é essencial o fato de o perfil dentado da câmara do disco de travão (7) possuir faces dentadas da câmara de disco de travão (10) com uma forma de arco circular, enquanto que o perfil dentado do anel de travão (8) possui faces dentadas do anel de travão (11) com uma forma espiral. Graças à versão especial da associação dos dois formatos de dentes diferentes, é possível obter uma ligação fixa e resistente entre a câmara de disco de travão (2) e o anel de travão (3).

Description

[0001] A presente invenção refere-se a um disco de freio composto, especificamente para um veículo motorizado, que inclui uma câmara de disco de freio e um anel de freio.

[0002] Atualmente, é comum a utilização de discos de freio de uma só peça, nos quais o anel de freio e a câmara do disco de freio são fabricados em material fundido. Uma desvantagem deste tipo de construção reside no seu peso elevado não suspenso. Com o intuito de reduzir o peso, são cada vez mais utilizados os discos de freio compostos, que possuem uma câmara produzida em alumínio e um anel de freio de ferro fundido. O peso de tal disco de freio composto pode ser reduzido mediante a utilização desta associação de materiais, contudo, os diferentes coeficientes de expansão térmica dos materiais da câmara de disco de freio geram problemas. Assim, os travões de disco compostos também se tornaram cada vez mais disponíveis no mercado, com câmaras de disco de freio fabricadas em aço ou em qualquer outro material com ferro. Para este fim, é preferivelmente utilizada a chapa de aço, a fim de obter uma redução vantajosa do peso do disco de freio.

[0003] Tal disco de freio composto com câmara de travagem fabricada em chapa de aço e anel de freio encontra-se descrito na patente de invenção número DE 10 2009 012 216 A1. Neste caso, o anel de freio inclui duas peças, nomeadamente dois anéis de fricção, separados entre si e ligados através de pinos. Assim, são formados canais entre os dois anéis de fricção devido à separação entre ambos, através dos quais flui ar ambiente, permitindo a eliminação do calor. Um dos anéis de fricção está equipado com um perfil dentado interno, no qual se insere o perfil dentado da câmara do disco de freio. Para assegurar uma segurança axial e um suporte de montagem, as abraçadeiras e os elementos de suporte são formados na câmara do disco de freio. Mediante recurso às abraçadeiras e aos elementos de suporte, obtém-se uma base suspensa no anel de fricção da câmara do disco de freio, pelo que uma determinada parte da ação permanece na direção axial e também na direção radial. Através deste processo, por exemplo, podem ser ajustadas as diferentes quantidades de expansão térmica no anel de fricção e na câmara do disco de freio.

[0004] A presente invenção está relacionada com o problema de se proporcionar uma versão otimizada, ou pelo menos alternativa, de um disco de freio composto de tipo genérico, com a particular característica de possuir um só posicionamento simples com base nos componentes da câmara do disco de freio e do anel de freio.

[0005] A presente invenção tem por base o conceito geral de equipar uma câmara do disco de freio, antes do seu processo de junção, ou pelo menos na sua extremidade aberta, com um perfil dentado e formar pelo menos um anel de freio de forma a que fique equipado, antes do processo de junção, com uma face dentada interna, onde as faces dentadas da câmara do disco de freio e as faces dentadas do perfil dentado do anel do freio possuem diferentes encaixes na zona de junção.

[0006] Preferivelmente, o perfil dentado da câmara do disco de freio possui uma face dentada em forma de arco circular, enquanto que o perfil dentado do anel de freio possui faces dentadas em forma de espiral.

[0007] Se ambos os perfis estiverem sobredimensionados em relação um ao outro, os dois componentes podem ser unidos através do sobredimensionamento, existindo uma tensão entre os componentes individuais unidos, o que facilita a fixação da câmara do disco de freio e do anel de freio. Com este desenvolvimento das faces dentadas no anel de freio e da câmara do disco de freio, obtém-se um posicionamento simples dos componentes unidos mediante um princípio de centralização das faces dentadas, pelo que as faces dentadas do anel de freio e/ou as faces dentadas da câmara do disco de freio podem ser sujeitas a deformação elástica e plástica durante o processo de junção. O referido formato dentado não deverá ser confundido com uma estria/estria em espiral, conforme descrito, por exemplo, na patente de invenção DIN 5480, já que ocorre uma deformação elástica e plástica em pelo menos um perfil dentado. Assim, o método descrito consiste essencialmente em uma construção centrada na face, com o objectivo de obter um determinado estado de tensão, mesmo sob diferentes tensões de binários e diferentes engrenamentos entre a câmara do disco de freio e o anel de freio.

[0008] Em um outro desenvolvimento vantajoso da solução de acordo com a presente invenção, é inserida uma fenda entre as extremidades dos dentes e as raízes dos dentes do perfil dentado, em todos os intervalos de temperatura de funcionamento, de forma a que as extremidades dos dentes e as raízes dos dentes não possuem qualquer área percentual de contato e, assim, o binário é essencialmente transmitido através das faces dos dentes, pelo que são apresentadas as características básicas de um conceito de centralização da face de um dente.

[0009] Além disso, a câmara do disco de freio em um estado não equipado, apresenta uma forma basicamente cônica, em que esta possui um diâmetro de dentes de referência gradualmente crescente em direção à sua extremidade aberta. Assim, a elasticidade crescente pode ser compensada e também se pode obter uma área percentual de contato uniforme na direção axial.

[00010] Além disso, é vantajoso, no caso de o arco circular das faces dentadas do lado da câmara estiverem dispostas de maneira semelhante à forma da face dentada no anel de freio por forma a ocorrer um padrão de contato o mais amplo possível através das faces dentadas, para que a pressão de superfície se mantenha o mais baixo possível e seja distribuída o mais uniformemente possível. No presente documento, o termo "padrão de contato" refere-se à zona de contato das faces dentadas entre si na posição montada.

[00011] Durante o processo de junção, pelo menos a câmara do disco de freio sofre deformação elástica e elástico-plástica na região da união. Através desta, obtém-se uma maior e mais eficiente utilização do material comparativamente com a configuração elástica convencional. É possível comprovar que a deformação elástico- plástica é provocada pelas forças de pressão mais fortes na junção inicial se comparadas com um segundo processo de junção repetido.

[00012] Outras funcionalidades e vantagens importantes da presente invenção resultam das figuras e das descrições associadas baseadas nas figuras.

[00013] É evidente que as características acima referidas, bem como as que se seguem, podem ser utilizadas não só na respectiva combinação apresentada, mas também em várias outras combinações ou em uma utilização isolada, fora do âmbito da presente invenção.

[00014] As variantes exemplificativas preferíveis da invenção são representadas nas figuras e são explicadas de forma mais minunciosa na seguinte descrição, na qual os mesmos símbolos de referência dizem respeito aos mesmos componentes ou a componentes funcionalmente equivalentes.

[00015] As seguintes figuras são representadas de forma esquemática: a Fig. 1 apresenta um disco de freio composto com 2 peças de acordo com a invenção, com uma câmara do disco de freio e dois anéis de freio; a Fig. 2 apresenta uma área de junção da câmara do disco de freio e um anel de freio; a Fig. 3 apresenta um dente da câmara do disco de freio; a Fig. 4 apresenta um padrão de força de pressão com a junção inicial e repetida; a Fig. 5 apresenta uma extremidade aberta da câmara do disco de freio com um chanfro circundante.

[00016] Conforme apresentado na Fig. 1, um disco de freio composto 1, uma câmara de disco de freio 2 e pelo menos um anel de freio 3,3'. No caso de serem fornecidos dois anéis de freio 3,3', então estes podem ser ligados entre si por meio de pinos de ligação 4 e espaçados entre si através do mesmo meio, de maneira a formar vários canais 5 entre os anéis de freio 3,3', através dos quais o ar flui, sendo assim capaz de afastar o calor gerado pela fricção. Em uma zona de junção 6, a câmara do disco de freio 2 possui um perfil dentado orientado para o exterior 7 que trabalha em contato com um perfil dentado interno do anel de freio 8 de, pelo menos, um anel de freio 3, de forma a que o binário possa ser transmitido entre a câmara do disco de freio 2 e o anel de freio 3.

[00017] Na Fig. 2, é representada a zona de junção 6, na qual a câmara do disco de freio 2 se encontra ligada a pelo menos um anel de freio 3. A partir desta figura é visível que a câmara do disco de freio 2 é formada por uma parede fina, pelo menos na zona de junção 6, sendo que, pelo menos na zona de junção 6, a espessura inicial da parede da câmara do disco de freio 2 pode ser, na posição desobstruída, entre 1,5 mm e entre 5 mm. Preferivelmente, a espessura inicial da parede é de 2,5 mm. Além disso, a zona de junção 6 pode ter um comprimento entre 10 mm e 15 mm, tendo preferivelmente 12,5 mm de comprimento. Um comprimento total nesta ordem também pode ser utilizada, com um diâmetro total entre 160 mm e 200 mm. No presente documento, o termo "diâmetro total" refere-se a um diâmetro de referência do conjunto dentado 7,8. Nesta variante com os comprimentos e diâmetros totais descritos, a proporção do comprimento total em relação ao diâmetro total é claramente superior a 1:10. Trata-se de uma proporção extrema para as ligações entre eixo e cubo vulgares, e também pode ser utilizada com outros comprimentos e diâmetros totais.

[00018] Os vários dentes da câmara de disco de freio 9 encaixam assim no perfil dentado do anel de freio 8, no qual respectivamente uma face dentada externa da câmara de disco de freio 10 é suportada em uma face dentada do anel de freio 11, de forma a que o binário é essencialmente transmitido através das faces dentadas 10,11.

[00019] A Fig. 3 apresenta uma disposição possível do dente da câmara de disco de freio 9 com a face dentada circular externa da câmara de disco de freio 10. Nesta variante, a face dentada circular externa da câmara de disco de freio 10 e a face dentada interna circular da câmara de disco de freio 10' apresentam uma forma circular. Uma extremidade do dente da câmara de disco de freio 12 está contígua a uma raiz do dente achatada da câmara de disco de freio 13. Uma posição na zona da raiz do dente achatada da câmara de disco de freio 13, interna ou externa, pode ser tomada como ponto de referência 14, servindo como centro do círculo para as respectivas faces dentadas de forma circular da câmara de disco de freio 10,11.

[00020] A Fig. 4 apresenta um gráfico relativo à força de compressão 15 de uma primeira pressão da câmara do disco de freio 2 com a qual pelo menos um anel de freio 3 requer uma força mais intensa do que uma tendência de força de pressão 16de uma segunda pressão da câmara do disco de freio 2 com pelo menos um anel de freio 3. Tal fato é demonstrado em um diagrama de deslocamento/força 17 na Fig. 4, com a força representada no eixo das ordenadas 18 e o deslocamento representado no eixo das abcissas 19. Além disso, também é representada na Fig. 4 uma curva da força de compressão 20 na pressão da câmara do disco de freio 2 a partir do anel de freio 3 entre a primeira pressão e a segunda pressão. No diagrama de deslocamento/força 17, as curvas da força de compressão 15,16 da primeira e da segunda pressões da câmara do disco de freio 2 com o anel de freio 3 implica que o anel de freio 3 seja sujeito a uma deformação elástico-plástica para além de uma deformação elástica.

[00021] Uma extremidade aberta 21 da câmara do disco de freio 2 representada na Fig. 5 pode ter um chanfro 22, fornecido no exterior da câmara do disco de freio 2. Este chanfro 22 pode ser formado em volta das faces dentadas da câmara de disco de freio 10, da extremidade do dente da câmara de disco de freio 12 e/ou nas raízes do dente da câmara de disco de freio 13. Através deste chanfro 22, a câmara do disco de freio 2 pode ser mais facilmente ligada com e unida ao anel de freio 3.

[00022] As seguintes vantagens são obtidas através do disco de freio 1 de acordo com a presente invenção: - um posicionamento simples e centrado dos componentes unidos 2,3; - uma redução do peso comparativamente com os discos de freio fundidos de uma só peça; - uma utilização particularmente eficaz do material graças à deformação elástico-plástica aquando da junção da câmara do disco de freio 2 com o anel do freio 3,3'.

Claims

1. Disco de freio composto para um veículo motorizado, que inclui uma câmara do disco de freio (2) e pelo menos um anel de freio associado (3,3'), unidos por meio de um processo de junção, sendo que em uma zona de junção (6) um perfil dentado interno do anel de freio (8) engrena em um perfil dentado da câmara do disco de freio (7), caracterizado pelo fato de que as faces dentadas da câmara de disco de freio (10) do perfil dentado da câmara do disco de freio (7), e também as faces dentadas da câmara de disco de freio (11) do perfil dentado interno do anel de freio (8) possuem diferentes encaixes na zona de junção (6), sendo que o perfil dentado da câmara do disco de freio (7) possui faces dentadas da câmara de disco de freio (10) em forma de arco circular, enquanto que o perfil dentado do anel de freio (8) possui faces dentadas da câmara de disco de freio (11) em forma de espiral, sendo que a câmara do disco de freio (2) apresenta uma forma cônica básica antes do processo de junção e um diâmetro de dentes de referência, que aumenta na direção da sua extremidade aberta (21).

2. Disco de freio composto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os respectivos perfis dentados (7,8) possuem extremidades dentadas (12) e raízes dentadas (13), no qual é inserida uma fenda entre as extremidades dentadas (12) e as raízes dentadas (13) dos respectivos perfis dentados (7,8) em todos os intervalos das temperaturas de funcionamento.

3. Disco de freio composto de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o perfil dentado interno do anel de freio (8) e/ou o perfil dentado da câmara do disco de freio (7) é sujeito a deformação elástico-plástica pelo menos na zona das respectivas faces dentadas (10,11) devido ao processo de junção.