BR112015003068B1

BR112015003068B1 - Pastilha de freio para um freio a disco

Info

Publication number: BR112015003068B1
Application number: BR112015003068-8A
Authority: BR
Inventors: Ronald S. Plantan; Harish Radhakrishnan; Dennis A. Wolf; Richard L. Lantz; Will E. Roberts; Steven C. Bell
Original assignee: Bendix Commercial Vehicle Systems Llc
Priority date: 2012-08-17
Filing date: 2013-08-13
Publication date: 2022-09-06
Also published as: AU2013302858B2; WO2014028458A3; CA2881870C; CN104583633B; CA2881870A1; RU2015109112A; BR112015003068A2; WO2014028458A2; EP2698555A1; IN2015KN00595A; US8544614B1; CN104583633A; AU2013302858A1; RU2620456C2; AR092156A1

Abstract

MONTAGEM DE PASTILHA DE FREIO A DISCO E SISTEMA DE RETENÇÃO E MÉTODO. A presente invenção refere-se a um sistema e a um método que são proporcionados para montagem, remoção e retenção de pastilhas de freio em freios a disco, tais como freios a disco operados a ar utilizados em veículos comerciais, de maneira que não requer o uso de dispositivos de retenção de pastilha de freio ao mesmo tempo em que proporciona retenção positiva da pastilha de freio. Uma modalidade preferida inclui uma montagem de pinça de freio tendo superfícies de apoio de pastilha de freio tendo ranhuras laterais e orientadas radialmente, que permitem que uma pastilha de freio com projeções correspondentes em seus lados laterais para serem inseridas através de uma abertura da pinça de freio nas ranhuras orientadas radialmente até que as projeções de placa de suporte são alinhadas com a ranhura lateral e avançando o atuador de freio atrás da pastilha de freio para colocar a pastilha de freio em uma posição de operação em que o atuador impede a pastilha de freio de realinhamento com as ranhuras orientadas radialmente até que o atuador seja retraído para permitir a extração da pastilha de freio.

Description

ANTECEDENTES E SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção refere-se a freios a disco para veículos e, em particular, a sistema e método para montagem, remoção e retenção de pastilhas de freio em freios a disco, tais como freios a disco operados a ar, utilizados em veículos comerciais.

[0002] Os freios a disco pneumaticamente operados têm estado em fase de desenvolvimento e emprego em veículos comerciais pelo menos desde a década de 70 e estão começando a substituir freios do tipo tambor devido às vantagens em áreas tais como resfriamento, resistência à perda de potência e facilidade de manutenção. A Publicação de Patente Alemã N° DE 40 32 886 A1 e, em particular, a figura 1 desse documento, divulga um exemplo desse freio a disco a ar. Nesse desenho, uma câmara de diafragma pneumática (atuador pneumático) é presa a uma face posterior do alojamento de pinça de freio a disco e aplica uma força de atuação de freio através de uma haste de atuador linear a uma alavanca de atuador de freio dentro da pinça. A alavanca de atuador de freio, por sua vez, transfere e multiplica a força aplicada pela haste de atuadora um ou mais fusos, que forçam as pastilhas de freio contra um disco ou rotor de freio. Os termos "disco de freio", "rotor" e "rotor de freio" são usados aqui permutavelmente.

[0003] Conforme mostrado na figura 1 de DE 40 32 886 A1, o atu- ador está localizado no interior da pinça de freio, em grande parte porque os aros de rodas de veículos comerciais são dimensionados para proporcionar apenas folga adequada para os freios do tipo tambor, historicamente empregados nesses veículos. Como a envoltória de espaço resultante entre a roda e seu eixo é limitada, o atuador deve estar localizado no espaço adjacente à roda. Pela mesma razão, pastilhas de freio devem ser configuradas para se conformarem ao espaço radi- al disponível limitado e, assim, tipicamente, têm sido localizadas e retidas em um transportador/ suporte de pinça de freio usando pinos de suspensão transversais e/ou usando tiras de metal do tipo mola lamelar, dispostas sobre o raio externo das pastilhas de freio. As pastilhas de freio também têm sido retidas através da captura das pastilhas de freio entre a estrutura de montagem da pinça e a porção da pinça de freio que atravessa o disco de freio. (Como alguém de habilidade comum na técnica reconhecerá, a mesma função de suporte de pastilha de freio pode ser proporcionada por um transportador/ suporte de pinça de freio destinado a suportar as pastilhas de freio ou por um transportador de pastilha de freio que é separado da estrutura de montagem da pinça. Por conveniência nesta descrição, os termos transpor-tador de pinça, suporte de pinça e transportador de pastilha de freio podem ser permutados, sem pretender limitar o freio pela estrutura de suporte para qualquer pastilha de freio e estrutura de transporte da pinça de freio).

[0004] Freios a disco a ar de veículos comerciais, tipicamente, têm requerido a instalação de mecanismos auxiliares de retenção de pastilhas de freio e/ou uso da própria pinça de freio para reter as pastilhas de freio durante o serviço. Ambas as abordagens, e, em particular, o uso da pinça de freio como meio de retenção, requerem a desmontagem do mecanismo de retenção de pastilha e/ou a remoção da pinça de freio a fim de substituir pastilhas de freio gastas e instalar novas pastilhas de freio. Como um resultado, a substituição das pastilhas de freio em desenhos anteriores de freio a disco operado a ar tem sido um processo de trabalho intenso e, portanto, caro.

[0005] Um outro problema com pastilhas de freio da técnica ante rior é a tendência para a pastilha de freio girar e/ou vibrar durante a operação de frenagem. Conforme ilustrado na figura 6, quando uma pastilha de freio 101 é aplicada contra uma superfície de atrito de um disco de freio (não ilustrado), que está girando na direção DR, a rotação do disco de freio induz movimento e forças de reação entre a pastilha de freio 101 e suas superfícies de apoio de suporte adjacentes (não ilustradas para clareza). Especificamente, na borda dianteira 102 da pastilha de freio, a pastilha de freio tenta se mover para cima, na direção LU em resposta às forças de atrito ao longo da face da pastilha de freio (ilustrada aqui por setas de força através da face da pastilha de freio 101). Na borda traseira 103 da pastilha de freio, a pastilha de freio tenta se mover para baixo, na direção TD. Contudo, como a pastilha de freio 101 é restringida pelas superfícies de apoio de suporte adjacentes, o movimento global da pastilha de freio é, em geral, uma rotação em torno de um eixo geométrico paralelo ao eixo de rotação do disco de freio. Esse movimento pode ser unilateral durante a aplicação do freio ou pode se manifestar como uma oscilação de moderada à grave da pastilha de freio em seu suporte, aumentando, significativamente, o desgaste da pastilha de freio de encosto e das superfícies de suporte.

[0006] A fim de impedir rotação e/ou vibração indesejadas da pas tilha de freio dentro de sua montagem (por exemplo, rotação em torno da direção de aplicação de freio), a placa de suporte de pastilha de freio e as pontas de suporte de montagem adjacentes, suportando as pastilhas de freio na direção circunferencial requereram uma altura radial relativamente grande para minimizar a quantidade de rotação de pastilha de freio, antes de um canto da placa de suporte contatar a ponta de suporte adjacente (um movimento referido como "chute da pastilha" ou "expulsão da pastilha"). Essa estrutura relativamente alta, por sua vez, requererá que a pinça de freio, que está instalada sobre as pastilhas de freio e suporte de montagem, tenha suas superfícies internas opostas correspondentes radialmente para fora das pontas de suporte, para serem aliviadas o bastante para acomodar os cantos ex- ternos da pastilha de freio e/ou pontas de suporte. Um problema com esse adelgaçamento é que como o raio externo máximo da pinça de freio é, tipicamente, restringido por uma folga muito apertada para o interior do aro de roda adjacente, os braços da pinça de freio atravessando o disco de freio entre o lado de aplicação e o lado de reação da pinça pode terminar sendo mais fino do que o desejado nessa região, a fim de acomodar a ponta de suporte de transportador alta e o aro de roda de encaixe preciso. Isso pode levar a tensões e esforços de flexão muito altos na região fina e uma redução indesejada na fia na fadiga e na vida em serviço.

[0007] A presente invenção direciona esses e outros problemas através do fornecimento de uma disposição de montagem e retenção de pastilha de freio e método de instalação e remoção que proporciona maior facilidade na instalação e na remoção da pastilha de freio in situ, sem remoção da pinça de freio ou outro trabalho significativo de desmontagem de freio. Essa solução de significância particular em aplicações em freio a disco a ar de veículos comerciais de espaço altamente restringido, onde se acreditava que o reparo de pastilhas de freio sem trabalho de desmontagem da pinça de freio era prático, comercialmente.

[0008] Em uma modalidade da presente invenção, as pontas de suporte de pastilha de freio de suporte de pinça de freio são dotadas de uma ranhura ou fenda vertical estreita no lado das pontas voltado para fora do disco de freio. Essa ranhura é disposta para permitir que a pastilha de freio, tendo características de espessura correspondente e seus lados, deslize na direção radialmente para dentro, para baixo da ranhura, até que a pastilha de freio alcance a posição instalada. As pontas ainda têm ranhuras laterais na ou perto de suas bases, estendendo-se paralelas ao eixo de rotação do disco de freio, dispostas para receber as características laterais da pastilha de freio, de modo que a pastilha de freio pode avançar em direção ao disco de freio, quando empurrada para frente pelo atuador de pinça de freio. Durante serviço, a pastilha de freio é retida, positivamente, no freio pela combinação de (i) as ranhuras laterais nas pontas de suporte, impedindo o levantamento da pastilha de freio para fora da pinça e rotação indevida da pastilha de freio (isto é, torção ou "tombamento" da pastilha na pinça à medida que o disco de freio giratório tenta levantar uma extremidade da pastilha de freio enquanto empurra para baixo na outra extremidade da pastilha de freio; (ii) o disco de freio, que impede a pastilha de freio de avançar de modo a emergir das ranhuras laterais da pontas de suporte; e (iii) através do dispositivo de aplicação de freio, que impede a pastilha de freio de tentar novamente alcançar as ranhuras verticais das pontas de suporte e deslizarem para fora do topo da pinça.

[0009] Essa disposição também facilita mudanças fáceis e rápidas da pastilha de freio, visto que tudo o que é requerido para remover as pastilhas de freio após a remoção da roda é retirar completamente o dispositivo de aplicação de freio, deslizar a placa de suporte de pastilha de freio axialmente, para alcançar a ranhura vertical da ponta de suporte e, então, simplesmente levantar a pastilha de freio para fora de uma abertura no topo da pinça de freio ainda instalada. Uma nova pastilha de freio pode, então, ser inserida na ranhura vertical até que as características laterais da placa de suporte estejam alinhadas com as ranhuras laterais, seguido pelo avanço do dispositivo de aplicação de freio uma distância suficiente atrás da pastilha de freio para impedir sua retirada das ranhuras laterais.

[00010] A presente invenção também proporciona a capacidade de diminuir, significativamente, a altura das pontas de suporte, assim, permitindo que a espessura da pinça de freio em regiões de altas tensões seja feita mais espessa a fim de aumentar a resistência e a vida em serviço da pinça. A geometria das ranhuras relativamente compactas e das características de encaixe correspondentes nas placas de suporte das pastilhas de freio assegura que a quantidade de rotação de pastilha de freio dentro do transportador é limitada, significativamente, quando comparada com as disposições da técnica anterior. Em consequência, como não há mais a necessidade de proporcionar pontas de suporte relativamente altas para limitar a rotação da pastilha ( visto que a ranhuras agora limitam a rotação da pastilha, as pontas podem ser feitas mais curtas. Com a redução na altura da ponta, a folga adicional recentemente encontrada entre a ponta e a superfície interna da pinça de freio na regiões sobre as pontas permite que a pinça seja feita mais espessa nessas áreas altamente carregadas. A adição de material de pinça nessas regiões proporciona área seccional transversal adicional de suporte de carga, com redução correspondente nos níveis de tensões locais e aumento na vida na fadiga da pinça.

[00011] De preferência, a pastilha de freio, o suporte e/ou a pinça de freio podem ser dotados de características de amortecimento de vibrações, tais como suportes carregados à mola nas extensões laterais da placa de suporte ou um elemento de mola encaixando abas na superfície superior da placa de suporte e na pinça ou no suporte da pinça.

[00012] Outros objetivos, vantagens e novas características da presente invenção se tornarão evidentes da descrição detalhada seguinte da invenção, quando considerada em conjunto com os desenhos anexos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[00013] A figura 1 é uma vista oblíqua de um freio a disco de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[00014] A figura 2 é uma vista oblíqua do transportador de suporte de pinça e da pastilha de freio da figura 1.

[00015] As figuras 3a, 3b e 3c são vistas lateral, de frente e de topo, respectivamente, da pastilha de freio das figuras 1 e 2. A figura 3d é uma vista em detalhes de uma modalidade de um recurso de retenção de pastilha, mostrado na figura 3b.

[00016] As figuras 4a e 4b são vistas em alçado e frontal, respectivamente, do transportador de suporte de pinça das figuras 1 e 2. A figura 4c é uma vista seccional transversal do transportador de suporte de pinça das figuras 1 e 2, mostrando uma modalidade das ranhuras de guia e retenção de pastilha de freio de pontas de suporte.

[00017] A figura 5 é uma vista detalhada de um recurso de retenção de pastilha, incluindo um dispositivo de pré-carregamento de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[00018] A figura 6 é uma vista esquemática de movimentos e forças resultantes da aplicação de uma pastilha de freio a um disco de freio giratório.

[00019] As figuras 7a e 7b são vistas de uma modalidade alternativa de uma pastilha de freio com recursos de retenção de pastilha em uma superfície inferior da pastilha de freio.

[00020] As figuras 8a e 8b são vistas de uma modalidade alternativa de uma pastilha de freio com recursos assimétricos de retenção de pastilha e acomodando rotação.

DESCRIÇÃO DETALHADA DOS DESENHOS

[00021] Na modalidade mostrada na figura 1, um freio a disco 1 de um veículo comercial inclui um disco de freio 2, uma pinça de freio 3 atravessando o disco de freio 2. A pinça 3 é afixada a um transportador de montagem de pinça 4, que, por sua vez, é fixado ao eixo de roda de um veículo, tipicamente, via uma placa de torque ou uma aranha de freio (não ilustrada). A pinça 3 é atuada por um atuador 5, nesta modalidade um atuador de freio à mola, que é controlado por pressão pneumática do veículo. O atuador 5 atua mediante um mecanismo de aplicação de pastilha de freio contido dentro da pinça 3 para comprimir as pastilhas de freio 6 contra o disco de freio 2 para reduzir a velocidade do veículo. A presente invenção não está restrita a um atuador pneumático (por exemplo, um atuador acionado eletricamente pode ser usado) ou a um tipo particular de disposição de pinça de freio/ suporte (por exemplo, um transportador fixo e uma pinça deslizante com um único mecanismo de aplicação de pastilha de freio de lado único ou um transportador fixo e uma pinça fixa com mecanismos de aplicação de pastilha de freio de dois lados). Nesta modalidade, a pinça 3 é dotada de uma abertura 7, que é larga o bastante na direção circunfe- rencial A e na direção axial B para permitir que as pastilhas de freio 6 sejam retiradas e inseridas sem remoção da pinça 3 do suporte de transportador 4.

[00022] A figura 2 é uma vista oblíqua do transportador e pastilha de freio com lado de aplicação de freio da figura 1, com o disco de freio 2, a pinça 3, o atua\dor 5 e a pastilha de freio oposta 6, removidos para clareza. Nesta vista e nas figuras 4a - 4c, há ilustrados os orifícios 8 no suporte 4 para recebimento da pinça e dos parafusos de montagem de eixo de roda, bem como as superfícies de encaixe de pastilhas de freio laterais 9 em pontas de suporte 10. Será apreciado que o transportador não precisa ser um transportador de suporte de pinça, isto é, a pinça pode ser montada em um componente separado do transportador, apenas com as pastilhas de freio sendo conduzidas pelo transportador.

[00023] Cada uma das pontas de suporte 10 nesta modalidade tem uma ranhura vertical de instalação/ remoção de pastilha de freio 11 e uma ranhura horizontal de guia de pastilha de freio 12 no fundo de cada ponta de suporte 10. Será apreciado que as ranhuras ou fendas não precisam estar localizadas nas localizações axiais mais distantes no suporte de transportador 4, longe do disco de freio 2 ou precisamente no fundo das pontas de suporte 4, longe do disco de freio 2 ou precisamente no fundo das pontas de suporte 4, desde que a pastilha de freio 6 a ser usada no freio é bloqueada de escape do suporte de transportador 4 durante uso em serviço e tem recursos para retenção de pastilha com uma altura vertical correspondente à altura das ranhuras horizontais 12. Em uma modalidade alternativa, a ranhura vertical de instalação/ remoção 11 pode ser omitida, desde que espaço suficiente seja proporcionado na abertura de pinça na direção do disco de freio omitido, desde que espaço suficiente seja proporcionado na abertura de pinça na direção do eixo de rotação do disco de freio, para permitir que a pastilha de freio seja inserida radialmente para dentro no freio, de modo que os recursos de retenção da pastilha de freio podem alcançar e entrar nas ranhuras horizontais 12.

[00024] A figura 2 e as figuras 3a - 3d mostram a pastilha de freio 6, compreendendo uma placa de suporte de pastilha de freio 14 d o material de pastilha de freio 15 afixado ao lado do disco de freio da pastilha de freio 6. O material de pastilha de freio 15 é disposto para encaixar entre as pontas de suporte 10, sem encaixar as ranhuras 11 ou 12, a fim de assegurar movimento livre em direção e para longe do disco de freio 2 e verticalmente para dentro e para fora da pinça durante instalação ou remoção da pastilha de freio. A pastilha de freio 6 também é dotada de recursos de retenção de pastilha 16 nos cantos inferiores dos lados da placa de suporte 14. Nesta modalidade, as características de retenção 16 são dispostas como prolongamentos se-melhantes à abas da placa de suporte 14. De preferência, as abas têm uma espessura na direção de aplicação de freio correspondente à espessura da placa de suporte 14, de modo que nenhuma usinagem ou outra formação para redução da largura é necessária. Em qualquer caso, qualquer que seja a espessura dos recursos de retenção de pastilha 16, as ranhuras verticais têm uma espessura axial e uma largura circunferencial grande o bastante para acomodar a passagem vertical dos recursos de retenção de pastilha 16, durante a inserção e a remoção da pastilha de freio 6. Similarmente, as ranhuras laterais ou axiais devem ter uma altura vertical e uma largura circunferencial grande o bastante para acomodar a passagem horizontal dos recursos de retenção de pastilha 16 durante a aplicação e a liberação de freio em serviço e durante movimento para longe do disco de freio 2, durante a remoção da pastilha de freio 6. De preferência, as ranhuras laterais 12 estão localizadas em direção à porção radialmente interna do suporte de pinça 4, onde o transportador é mais rígido.

[00025] Além da disposição preferia, com recursos tipo macho de retenção de pastilha estendendo-se lateralmente em ranhuras fêmeas de recebimento laterais, fendas fêmeas nos lados da placa de suporte de pastilha de freio podem ser dispostas para receber projeções macho correspondentes do suporte de pinça, após a pastilha de freio ser inserida na função de desvanecimento ao longo das ranhuras orientadas radialmente. Alternativamente, as ranhuras fêmeas de recebimento laterais podem ser colocadas diretamente no corpo da pinça, com ou sem recursos correspondentes no suporte de pinça. Disposições adicionais de exemplos de recursos de retenção de pastilha são discutidas abaixo.

[00026] Também visível nas figuras 3b e 3c está uma ranhura 18 na pastilha de freio 6 para recebimento de um sensor de indicação de desgaste de pastilha de freio (não ilustrado).

[00027] A figura 3d mostra uma vista detalhada da região da pastilha de freio 6 iluminada na área C da figura 3b. Nesta região, o recurso de retenção de pastilha de freio 16 é dotado de um bisel, chanfro ou borda arredondada 19 em sua margem inferior para facilitar a inserção e a remoção livres de emperramento da pastilha de freio e evitar o desenvolvimento de um ponto de contato de concentração entre o recurso de retenção 16 o suporte de transportador 4 dentro da ranhura 12. De preferência, um recurso de acoplamento correspondente é proporcionado no transportador para reduzir concentração de tensões. O recurso para retenção de pastilha 16 também é dotado de um bisel 20, de preferên- cia, ajustado em um ângulo correspondente a um ângulo similar no topo da ranhura horizontal 12. O bisel superior 20 é proporcionado para apresentar uma superfície de suporte maior e, portanto menores pressões de contato e tensões, visto que as forças de aplicação de freio são transferidas da pastilha de freio 6 para o suporte de transportador 4, durante aplicação de freio, no momento em que o disco de freio 2 aciona a pastilha de freio 6 para girar no suporte de transportador 4. A inclusão do bisel 20 proporciona uma superfície plana a fim de absorver forças através de uma área de contato mais ampla, a fim de minimizar o desgaste do componente, assim, de preferência, evitando contato de ponta ou de bora entre a pastilha de freio 6 e o suporte de transportador 4, que pode ocorrer com superfícies retilíneas opostas.

[00028] O ângulo do bisel pode ser ajustado para assegurar que a pressão de contato gerada durante carregamento máximo da pastilha de freio está abaixo das forças de rendimento da placa de suporte de pastilha de freio e dos materiais de suporte de transportador. Se as cargas a serem suportadas durante a aplicação de freio são relativamente baixas, um ângulo de corte raso da ordem de 95 - 110 graus pode ser suficiente para proporcionar área de contato suficiente no topo do bisel de modo que o nível de tensão (força/ área) está abaixo da força de rendimento dos componentes. No caso de cargas maiores ou o uso de materiais com forças de rendimento menores, um ângulo maior, da ordem de 110 - 165 graus, pode ser requerido a fim de proporcionar uma área de contato suficientemente grande através da qual a carga é distribuída para permanecer abaixo dos limites das forças de rendimento. Um ângulo entre 140 e 160 graus, de preferência, 150 graus, proporciona uma grande área de contato, ao mesmo tempo em que ainda minimiza a qualquer de "levantamento" ou rotação durante aplicação de freio.

[00029] Um benefício significativo das disposições de retenção de pastilha da presente invenção é evidente nesta modalidade. Na técnica anterior, devido à necessidade de manter pelo menos folgas mínimas entre as faces opostas planas de pastilhas de freio de borda reta convencionais e suas superfícies opostas de apoio de pontas de suporte, as faces de placa de suporte de pastilha de freio e pontas de suporte tinha que ser relativamente altas a fim de minimizar a extensão até a qual a pastilha de freio poderia girar em torno da direção axial B, quando o freio era aplicado. Com o estado corrente da técnica, devido à distância dos cantos diagonalmente opostos da pastilha de freio, as tolerâncias típicas entre a placa de suporte de pastilha de freio e as pontas de suporte resultariam em um grau relativamente grande de rotação indesejável da pastilha dentro do suporte, a menos que as pontas de suporte altas fossem proporcionadas para minimizar o deslocamento angular da pastilha de freio. Na presente invenção, como os recursos de retenção interagem com as ranhuras horizontais relativamente pequenas 12, ainda que com as mesmas exigências de folga mínima de pastilha de freio/ ponta de suporte como em um freio anterior convencional, a pastilha de freio 6 não pode girar quase tanto quanto uma pastilha de freio convencional, antes que as superfícies superiores dos recursos de retenção de pastilha 16 encontrem o topo da ranhura horizontal 12 e parem o deslocamento angular da pastilha de freio 6.

[00030] Por exemplo, uma disposição de retenção e pastilha de freio da técnica anterior permitirá a ordem de 4 mm de movimento, levando a grandes vibrações de deslocamento e desgaste acelerado de superfícies de apoio da placa de suporte de pastilha e das pontas de suporte. Com a presente invenção, esses movimentos podem ser reduzidos em 75% ou mais. Experimentos com configurações de amostra têm demonstrado movimentos sendo limitados a tão pouco quanto 0,75 mm. Como uma consequência, como o gerenciamento de rotação de pastilha tem sido transferido das bordas de topo das pontas de su- porte para as ranhuras horizontais 12, as pontas de suporte não precisam ser tão altas quanto previamente conhecido, a fim de controlar a rotação da pastilha de freio até uma extensão desejada. Isso, por sua vez, permite evitar o adelgaçamento indesejável da pinça de freio nas regiões acima dos topos das pontas de suporte, assim, permitindo que essas regiões muito altamente carregadas e tensionadas tenham uma área maior para absorver essas cargas. As tensões mais baixas correspondem diretamente para aumentar a resistência da pinça e vida prolongada da pinça na fadiga, apesar ambiente muito restringido do aro de roa de um veículo comercial. O aperfeiçoamento no volume de suporte de tensão de material também pode permitir a substituição de ligas caras usadas para obter resistência suficiente nas seções finais da pinça com ferro fundido comum, reduzindo, significativamente, os custos de material e produção. Deve ser notado que, embora a quantidade de "batida da pastilha" possa ser menor na presente invenção, quando os ângulos de corte dos recursos para retenção de pastilhas de freio e as ranhuras laterais correspondentes sejam selecionadas, os ângulos podem diferir ligeiramente para acomodar a rotação de pastilha sob frenagem, por exemplo, o ângulo de recurso de retenção de pastilha pode ser ligeiramente mais obtuso do que o chanfro de ranhura lateral do suporte, de modo que, quando a pastilha gira no suporte, as faces de contato fazem contato através de uma área plana, em lugar de apenas uma única linha de contato.

[00031] Uma outra vantagem da presente invenção é que ela permite a eliminação de recursos de interbloqueio de mola lamelar de retenção no topo da placa de suporte de pastilha de freio, bem como estruturas associadas radialmente acima das pastilhas de freio para receber e reter as molas lamelares (por exemplo, uma barra de sustentação de pastilha), assim, aumentando a folga radial acima da pastilha de freio e permitindo, potencialmente uma diminuição na maior exten- são radial da pinça, dentro da envoltória de roda, ou aumento no diâmetro do disco de freio e na altura da pastilha para aumentar o tamanho da área de freio varrida onde o material de pastilha de freio interage com a superfície do disco de freio.

[00032] Os recursos de retenção de pastilha da presente invenção também podem ser dotados de elementos de mola nos ou perto dos recursos de retenção de pastilha para, desejavelmente, pré-carregar ou amortecer a pastilha em relação ao suporte, a fim de reduzir o movimento da pastilha e reduzir as vibrações que podem induzir um ruído indesejado e desgaste do componente durante a aplicação de freio. A figura 5 mostra uma vista detalhada de uma disposição de exemplo, em que um elemento de mola 22 está localizado entre o recurso para retenção de pastilha 16 da placa de suporte de pastilha de freio 14 e a parede externa da ranhura lateral 12. Esse elemento de pré- carregamento pode ser afixado ao suporte 4 ou à placa de suporte de pastilha de freio 14, por exemplo, através de rebitagem ou grampeada ou pode ser um elemento separado inserido entre o suporte 4 e a placa de suporte 14, quando a pastilha 6 é inserida no freio. Alternativamente, o elemento de pré-carregamento pode ter qualquer uma de um número de disposições adequadas, tais como um elemento articulado dotado de um elemento de mola que impulsiona o elemento articulado lateralmente para fora, a fim de encaixar a superfície oposta.

[00033] Uma outra modalidade da presente invenção está ilustrada nas figuras 7a - 7b. Nesta modalidade, a retenção de pastilha é obtida com abas 16 localizadas em uma borda inferior ou superfície da placa de suporte 14 de pastilha de freio, com uma ranhura rebaixada pelo menos em uma lateral da aba, que encaixa uma ranhura rebaixada correspondente na ranhura de recebimento horizontal 12. Nesta modalidade, a ranhura 12 é usinada na superfície inferior do suporte de pinça adjacente ao apoio vertical de pastilha 10, em lugar de lateralmente através da face do apoio. Como com as modalidades de exemplo precedentes, essa modalidade de aba-fundo é inserida verticalmente (isto é, radialmente para dentro) ao longo dos exteriores dos apoios 10, então, avançados para encaixe com as ranhuras 12 em direção ao disco de freio para reter, positivamente, a pastilha de freio.

[00034] As figuras 8a e 8b ilustram outra modalidade da presente invenção, em que os recursos de retenção de pastilha são assimétricos e também são configurados para acomodar a rotação da pastilha de freio induzida a disco de freio com movimento mínimo de pastilha e desgaste mínimo de patilha e de superfície de apoio. A figura 8a mostra uma placa de suporte de pastilha de freio 14 com uma aba chanfrada 16 no lado da borda dianteira da pastilha de freio e uma aba curvada 16A no lado da borda traseira da pastilha de freio. Essa configuração proporciona um número de outras vantagens, incluindo uma configuração que impede, inerentemente as pastilhas de freio de serem instaladas nos lados errados do disco de freio devido à incompatibilidade das ranhuras correspondentes 12, em que deslizam. A superfície curvada também forma uma disposição de rolamentos semelhantes a "esfera e soquete" ou "cilindro e soquete" com sua ranhura correspondente 12, assim, proporcionando uma ampla área de superfície para contato entre a aba de pastilha de freio 16A e a ranhura 12, que diminui as tensões de face de contato e desgaste de componente resultante. A superfície curvada pode também reduzir a quantidade de movimento de pastilha de freio ("batida de pastilha") pela limitação mais estreitamente da faixa de movimento da borda traseira da pastilha de freio, com a aba curvada 16A atuando potencialmente como um ponto de rotação quase fixo em torno do qual a aba de borda dianteira 16 gira. Essa configuração de borda traseira quase fixa, atuando essencialmente como um pivô, proporciona resistência adicional contra movimento de pastilha de freio tornando-se tão grande ao ponto de induzir vibrações de grande amplitude.

[00035] Conforme mostrado na figura 8b, a aba de borda traseira 16B pode ser uma curva de raio grande, dispersando cargas de forças de reação através de uma área de contato mais ampla. A curvatura a aba de borda traseira não está limitada às curvas de raio constante. Por exemplo, as curvas podem ser configuradas com raios decrescentes ou crescentes, por exemplo, para definir o movimento da borda traseira da pastilha de freio durante aplicação de freio. Alternativamente, as curvas podem ser poligonais na forma. Como com todas as modalidades da presente invenção, essas formas podem ser formadas economicamente, por exemplo, através de usinagem lateral das ranhuras 12 através das faces das superfícies de apoio de suporte com ferramentas adequadas.

[00036] Como com as modalidades anteriores, pode ser preferível levar em conta a rotação da pastilha sob frenagem no desenho de placa de suporte de pastilha de freio e/ou as disposições de suporte. Por exemplo, onde o recurso de retenção curvada está na borda traseira da pastilha de freio, a fim de acomodar o "levantamento" da borda dianteira da pastilha de freio durante aplicação de freio (devido ao recurso de retenção da borda dianteira absorvendo a folga em sua ranhura lateral à medida que sua superfície chanfrada encontra o topo chanfrado da ranhura lateral) pode ser desejável proporcionar uma liberação ou conicidade muito correspondente muito pequena na porção reta da borda traseira da pastilha de freio. De preferência, a quantidade de folga na ranhura lateral de borda traseira é mantida grande o bastante para assegurar movimento livre da pastilha em direção / para longe do disco de freio durante todas as condições de operação, mas pequena o bastante para que, quando a pastilha gira em torno do recurso de retenção curvado na borda traseira , a placa de suporte gira apenas na ordem de três graus ou menos (isto é, o ângulo de alívio de borda traseira será menor do que, aproximadamente, 10 graus e, de preferência, será mantido em três graus ou menos, muito preferivelmente, de modo aproximado, um grau).

[00037] Um método que economiza tempo e trabalho de pastilhas de freio em uma nova modalidade de freio da presente invenção incluirá uma primeira etapa de deslizamento da pinça de freio menos pastilha axialmente para fora a fim de posicionar o freio para recebimento da pastilha de freio externa. Uma segunda etapa envolverá a inserção radialmente para dentro da pastilha de freio externa até que os recursos de retenção laterais da pastilha de freio estejam alinhados com os recursos de recebimento laterais no lado de fora do transportador da pastilha de freio. Uma terceira etapa envolverá o deslizamento da pinça na direção axialmente para dentro para avançar a pastilha de freio externa em encaixe com os recursos de recebimento de patilha lateral externa e posicionar a pinça para recebimento da pastilha de freio interna. Uma quarta etapa envolverá a inserção radialmente para dentro da pastilha de freio interna até que os recursos de retenção laterais da pastilha de freio estejam alinhados com os recursos de recebimento laterais no lado interno do transportador de pastilha de freio. Uma quinta etapa envolverá o avanço da aplicação de freio e/ou mecanismos de ajuste na direção de aplicação de freio para avançar a pastilha de freio interna para encaixe com os recursos de recebimento de pastilha laterais internos e posicionar a pinça para operação de freio. A espessura dos recursos de retenção de pastilha de freio e as disposições dos recursos de recebimento correspondentes devem ser tais que encaixe de retenção de pastilha de freio suficiente é sempre assegurado, mesmo quando a pastilha de freio e o rotor de freio estão novos, isto é, em suas espessuras máximas antes do uso.

[00038] No caso de substituição de pastilhas de freio, por exemplo, em um freio em serviço em que pastilhas de freio já estão instaladas, o método precedente de carregamento de pastilhas de freio será prefaciado com uma operação de remoção de pastilha de freio correspondente, em que: os mecanismos de aplicação e/ou ajuste de freio são retirados para longe o suficiente a fim de permitir que a pastilha de freio interna seja movida para longe do disco de freio para alcançar a posição de remoção de pastilha de freio, a pastilha de freio interna será extraída radialmente para fora através da abertura de pinça, a pinça será movida na direção radialmente para fora o bastante para permitir que a pastilha de freio externa seja movida para longe do disco de freio para alcançar sua posição de remoção de pastilha de freio e a pastilha de freio externa será extraída radialmente para fora através da abertura de pinça.

[00039] A exposição precedente foi apresentada apenas para ilustrar a invenção e não está destinada a ser limitativa. Por exemplo, em lugar de usinagem de ranhuras verticais e laterais 11, 12 nas pontas de suporte 10, uma superfície de apoio pastilha substituível pode ser proporcionada no suporte de transportador 4, com uma largura e uma altura que correspondem à geometria dos recursos de retenção na placa de suporte de pastilha de freio 14. Como outro exemplo, mais de um recurso de retenção de pastilha e recurso de recebimento correspondente na pinça podem ser proporcionados em cada um dos lados da pastilha de freio e/ou os recursos podem ser proporcionados em alturas diferentes. Como outras dessas modificações das modalidades divulgadas incorporando o espírito e a substância da invenção podem ocorrer às pessoas habilitadas na técnica, a invenção será construída para incluir todas as coisas dentro do escopo das reivindicações anexas e seus equivalentes.

Claims

1. Pastilha de freio (6) para um freio a disco (1) tendo uma pinça de freio (3) configurada para receber uma pastilha de freio (6) em uma direção radial através de uma abertura (7) que se estende por um disco de freio, caracterizada pelo fato de que compreendendo: uma placa de apoio de pastilha de freio (14) tendo pelo menos um recurso de retenção de pastilha de freio (16) em cada lado lateral da placa de apoio (14); e um material de forro de pastilha de freio (15) afixado ao lado de disco de freio da placa de apoio de pastilha de freio (14); em que: cada um dos recursos de retenção da pastilha de freio lateral (16) tem uma altura vertical se estendendo em uma direção entre as bordas superior e inferior da placa de apoio da pastilha de freio (14), uma largura lateral se estendendo em uma direção circunferencial da placa de apoio da pastilha de freio (14) e uma espessura se estendendo em uma direção paralela a um eixo de rotação (B) do disco de freio (2) quando a pastilha de freio (6) está em uma posição instalada; a largura e a espessura de cada um dos recursos de retenção da pastilha de freio lateral (16) são dimensionadas para permitir que a pastilha de freio (6) seja inserida radialmente através da abertura da pinça de freio (7) em um recurso de inserção de pastilha de freio radialmente orientado (11) do freio a disco (1) adjacente a um lado da pinça abrindo (7) mais longe do disco de freio (2), e a altura, a largura e a espessura de cada um dos recursos de retenção da pastilha de freio lateral (16) são dimensionadas para permitir que a pastilha de freio (6), após a inserção radial através da abertura da pinça de freio (7), seja avançada em direção ao disco de freio (2) e engate em pelo menos um recurso de recepção de pastilha de freio lateral (12) do freio a disco (1).

2. Pastilha de freio (6), de acordo com a reivindicação 1, ca-racterizada pelo fato de que o pelo menos um recurso de retenção de pastilha de freio de placa de apoio (16) em cada lado lateral é uma protuberância lateral configurada para engatar uma ranhura configurada correspondentemente do correspondente recurso de inserção de pastilha de freio orientado radialmente (11) e uma ranhura correspondentemente configurada do correspondente recurso de recepção de pastilha de freio lateral (12).

3. Pastilha de freio (6), de acordo com a reivindicação 2, ca-racterizada pelo fato de que a pelo menos uma das projeções laterais (16) é curvada e configurada para engatar o correspondente recurso de inserção de pastilha de freio orientado radialmente (11) e o correspondente recurso de recepção de pastilha de freio lateral (12).

4. Pastilha de freio (6), de acordo com a reivindicação 3, ca-racterizada pelo fato de que um raio de curvatura do recurso de retenção de pastilha de freio curva (16A, 16B) retém o lado lateral da pastilha de freio (6) que tem o recurso de retenção de pastilha de freio curva (16A, 16B) de movimento radialmente para dentro em resposta às forças de aplicação de freio, de modo que durante a aplicação de freio (6), a pastilha de freio seja pivotada ao redor do recurso de retenção de pastilha de freio curva (16A, 16B).

5. Pastilha de freio (6), de acordo com a reivindicação 1, ca-racterizada pelo fato de que pelo menos um dos recursos de retenção de pastilha de freio de placa de apoio de lado lateral (16) inclui uma superfície radialmente externa (20) disposta em um ângulo não perpendicular em relação a pelo menos um lado lateral da pastilha de freio (6).

6. Pastilha de freio (6), de acordo com a reivindicação 5, ca-racterizado pelo fato de que o ângulo não perpendicular (2) do pelo menos um dos recursos de retenção de pastilha de freio de placa de apoio de lado lateral (16) é um ângulo obtuso.

7. Pastilha de freio (6), de acordo com a reivindicação 6, ca-racterizada pelo fato de que o ângulo obtuso tem entre 95 a 165 graus.

8. Pastilha de freio (6), de acordo com a reivindicação 7, ca-racterizada pelo fato de que o ângulo obtuso tem entre 140 a 160 graus.

9. Pastilha de freio (6), de acordo com a reivindicação 8, ca-racterizada pelo fato de que o ângulo obtuso tem 150 graus.

10. Pastilha de freio (6), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o pelo menos um lado lateral inclui um lado lateral voltado para uma direção radialmente para dentro.

11. Pastilha de freio (6), de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que a superfície radialmente externa de pelo menos um dos recursos de retenção de pastilha de freio de placa de apoio lateral (16) disposta em um ângulo não perpendicular (20) é configurada de modo que, quando em uma posição instalada no freio a disco (1), a superfície radialmente externa entre em contato com uma superfície correspondente do recurso de recepção de pastilha de freio lateral correspondente (16) através de pelo menos uma porção de área de superfície bidimensional da superfície radialmente externa do recurso de retenção de pastilha de freio de placa de apoio lateral (16).

12. Pastilha de freio (6), de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato de que caracterizada pelo fato de que a porção de área de superfície pelo menos bidimensional é uma superfície plana bidimensional.

13. Pastilha de freio (6), de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato de que a porção de área de superfície pelo menos bidimensional é uma superfície curva tridimensional.

14. Pastilha de freio (6), de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que a superfície curva tridimensional tem um perfil cilíndrico com um eixo de rotação paralelo ao eixo de rotação (B) do disco de freio (2).