BR112015025884B1

BR112015025884B1 - Disco de freio, e conjunto do freio

Info

Publication number: BR112015025884B1
Application number: BR112015025884-0A
Authority: BR
Inventors: Roberto Boffelli
Original assignee: Wabtec Holding Corp
Priority date: 2013-04-12
Filing date: 2014-04-11
Publication date: 2022-08-02
Also published as: MX366543B; EP2984363B1; CN105518331A; US9587690B2; AU2014250865B2; KR20150143563A; US20160076613A1; AU2017254959B2; CN109707769A; WO2014169196A1; AU2017254959A1; AU2014250865A1; CN105518331B; MX2015014276A; EP2984363A1; CN109707769B; BR112015025884A2; KR102233154B1

Abstract

DISCO DE FREIO, E CONJUNTO DO FREIO. Um disco de freio para prover uma superfície de frenagem em um corpo giratório, como rodas ferroviárias, é provido. O disco de freio inclui uma pluralidade de segmentos arqueados disposta para formar um anel e uma pluralidade de elementos de junção para conectar os segmentos aos segmentos adjacentes. Cada segmento inclui: um lado interno configurado para entrar em contato com uma superfície de uma roda; um lado externo tendo uma superfície de frenagem para entrar em contato com um mecanismo de frenagem; pelo menos um soquete em cada extremidade radial do segmento para receber um da pluralidade de elementos de junção; e uma ranhura no lado interno do segmento configurado para receber um membro de acoplamento para formar um ponto de rotação para posicionar o segmento na superfície da roda. Um conjunto de frenagem incluindo um disco de freio frontal e um disco de freio traseiro conectados aos lados opostos de uma roda é ainda provido aqui.

Description

HISTÓRICO DA INVENÇÃO CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente revelação se refere a um disco de freio para um membro giratório, como uma roda, e, mais especificamente, a um disco de freio anular formado de uma pluralidade de segmentos interconectados do disco de freio.

DESCRIÇÃO DA TÉCNICA RELACIONADA

[002] Os discos de freio são afixados nas rodas para a finalidade de prover uma superfície de contato plana e rígida que pode ser encostada por uma sapata do freio ou pastilha controlada por um mecanismo de frenagem, como uma mandíbula do freio. Quando o contato entre o disco e a sapata ou a pastilha é estabelecido, a fricção entre os elementos é suficiente para reduzir ou inibir completamente a rotação da roda. Os discos de freio são geralmente utilizados em uma variedade de aplicações incluindo, por exemplo, máquinas industriais, como guindastes e elevadores, bem como em instalações de transporte, como escadas rolantes, elevadores, teleféricos de esqui e semelhantes. Os conjuntos do disco de freio são ainda empregados em veículos de transporte, como vagões, veículos de transporte público, caminhões e automóveis.

[003] É bem conhecido que o calor significante é criado como um resultado do contato friccional entre a sapata do freio e o disco de freio. O calor pode causar expansão térmica das partes do conjunto do freio e pode fazer com que o conjunto do freio deforme ou degrade seguindo o uso prolongado. Mais particularmente, aparelho de freio conhecido geralmente não permite a distribuição uniforme do calor gerado levado a amplos gradientes de temperatura pelo conjunto de frenagem. Estes gradientes de temperatura podem causar fissuras e rachaduras para formar no disco de freio. Adicionalmente, o fluxo de ar de resfriamento não é geralmente uniforme nem adequado para contrariar os efeitos destrutivos do calor sendo gerado. Ao invés disso, o ar de resfriamento pode aumentar de fato os gradientes de temperatura no disco de freio, piorando o fenômeno transicional térmico. Adicionalmente, uma quantidade considerável de calor criado na superfície de contato do elemento de freio é transferida ao eixo no qual o disco de freio é montado. Este calor transferido pode causar oxidação para ocorrer no eixo e/ou na roda tornando os elementos de freio de substituição mais difíceis. A exposição ao calor prolongado ainda altera a centralização ou calibração dos elementos de freio e/ou membros de acionamento, ainda afetando o desempenho do sistema de frenagem e da roda.

[004] Para tornar os revestimentos do freio e/ou discos de freio mais acessíveis e para manutenção simples, os discos de freio foram desenvolvidos sendo formados de dois ou mais segmentos de intertravamento ou anéis de fricção, que podem individualmente ser removidos e substituídos. Por exemplo, a Patente Norte-Americana No. 4,132,294 para Poli, aqui incorporada por referência, revela um disco de freio incluindo dois ou mais revestimentos dispostos sobre um cubo central. Os lados externos dos revestimentos são configurados para serem encostados por uma sapata do freio e funcionar na forma convencional. O lado interno do revestimento inclui uma pluralidade de nervuras de resfriamento radiais para dissipar o calor. O disco de freio é conectado a um disco de freio posicionado no lado oposto da roda ou à própria roda por um fixador ou parafuso inserido através de um furo no revestimento. O disco de freio é configurado para afixar à roda de modo que a superfície interna do revestimento esteja em contato com uma superfície da roda.

[005] Outros discos de freio segmentados são conhecidos nos quais os segmentos individuais são espaçados longe por uma lacuna para permitir que os segmentos expandam quando expostos ao calor. Por exemplo, a Patente Norte- Americana No. 5,788,026 para Poli, aqui incorporada por referência, revela um disco de freio tendo vários segmentos do disco de freio afixados a um corpo giratório para formar um anel anular. Os segmentos correspondentes dos discos de freio são presos um ao outro por fixadores se estendendo através dos furos nos segmentos e no corpo giratório. Os segmentos são ainda conectados, de forma deslizante, aos segmentos adjacentes no disco de freio anular por elementos de junção ou pinos se estendendo de um soquete de um segmento a um soquete correspondente do segmento adjacente. Dessa forma, os segmentos podem mover e expandir em resposta ao calor, fricção e pressão causada pelo contato entre o disco de freio e o mecanismo de frenagem.

[006] Entretanto, nestes sistemas de frenagem os segmentos são livres para mover conforme a pressão é aplicada. Por exemplo, a pressão elevada pode empurrar os segmentos na direção circunferencial ou radial com relação ao cubo da roda fazendo com que o segmento seja insuficientemente alinhado com a sapata do freio. Assim, quando a sapata do freio entra em contato com o segmento desalinhado, o segmento pode ser inclinado ou danificado. O segmento pode ainda desgastar em um padrão não antecipado, que ainda aumenta as taxas de falha. O segmento desalinhado pode ainda mover contra a superfície da roda causando um som de estiramento ou outro ruído indesejado.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[007] Tendo em conta o que precede, o corpo giratório e o conjunto do freio da presente revelação é um disco de freio segmentado que é menos suscetível aos danos causados pela expansão térmica. Além disso, enquanto o disco de freio é permitido expandir, o movimento dos segmentos individuais nas direções circunferenciais e radiais é restrito para impedir que uma sapata do freio entre em contato com os segmentos desalinhados. Como um resultado destas modificações, o conjunto de disco de freio provido é menos suscetível aos danos por desgaste e opera de forma mais quieta que os sistemas alternativos conhecidos.

[008] De modo geral, esta revelação é direcionada a um conjunto do freio e corpo giratório que direciona ou supera algumas ou todas as deficiências e desvantagens associadas com os sistemas de frenagem existentes. Assim, de acordo com um aspecto da invenção, um disco de freio é provido. O disco de freio inclui uma pluralidade de segmentos arqueados disposta para formar um anel e uma pluralidade de elementos de junção para conectar os segmentos aos segmentos adjacentes. Cada segmento inclui: um lado interno configurado para entrar em contato com uma superfície de uma roda; um lado externo tendo uma superfície de frenagem para entrar em contato com um mecanismo de frenagem; pelo menos um soquete em cada extremidade radial do segmento para receber um da pluralidade de elementos de junção; e uma ranhura no lado interno do segmento configurado para receber um membro de acoplamento para formar um ponto de rotação para posicionar o segmento na superfície da roda.

[009] Em certas realizações, o membro de acoplamento inclui um cabeçote configurado para inserção na ranhura do segmento. Neste caso, o ponto de rotação pode ser uma junta condiloide. De modo alternativo, o ponto de rotação é uma articulação esferoidal.

[010] Em certas realizações adicionais, o disco inclui uma pluralidade de furos passantes transversais se estendendo entre o lado interno e o lado externo do segmento configurado para receber fixadores para conectar o segmento à roda. Adicionalmente, cada segmento pode incluir dois soquetes em cada extremidade radial do segmento. Neste caso, cada um da pluralidade de elementos de junção pode ser recebido de forma deslizável dentro de um respectivo soquete. Além disso, uma profundidade de cada soquete pode ser maior que um comprimento dos elementos de junção, permitindo assim que o elemento de junção deslize totalmente para dentro do soquete.

[011] Em certas realizações, o disco inclui seis segmentos e segmentos adjacentes são separados por uma lacuna radial. Os segmentos podem ser móveis, com relação aos elementos de junção, para expandir ou reduzir uma largura da lacuna. O segmento pode incluir pelo menos uma protrusão se estendendo do lado interno do segmento para direcionar ar de resfriamento ao lado interno do segmento. As protrusões podem incluir aletas radiais se estendendo entre um lado circunferencial interno e um lado circunferencial externo do segmento.

[012] De acordo com outro aspecto da invenção, um conjunto do freio é provido. O conjunto inclui uma roda tendo um cubo central, um aro externo e um corpo se estendendo entre o cubo e o aro. O corpo tem uma superfície lateral frontal e uma superfície lateral traseira. O conjunto do freio ainda inclui um disco de freio frontal conectado à superfície lateral frontal do corpo e um disco de freio traseiro conectado à superfície lateral traseira do corpo. Cada disco de freio inclui uma pluralidade de segmentos arqueados disposta para formar um anel e uma pluralidade de elementos de junção para conectar os segmentos nos segmentos adjacentes. Cada segmento inclui: um lado interno configurado para entrar em contato com a superfície lateral frontal ou superfície lateral traseira do corpo da roda; um lado externo compreendendo uma superfície de frenagem para entrar em contato com um mecanismo de frenagem; pelo menos um soquete localizado em cada extremidade radial do segmento para receber o elemento de junção; e uma ranhura no lado interno do segmento configurada para receber um membro de acoplamento para formar um ponto de rotação para posicionar o segmento na superfície lateral frontal ou na superfície lateral traseira da roda.

[013] Em certas realizações, o membro de acoplamento compreende um cabeçote em cada extremidade longitudinal deste e um eixo se estendendo entre eles. Uma ranhura de pelo menos um segmento pode definir uma cavidade elipsoide configurada para receber o cabeçote do membro de acoplamento para formar uma junta condiloide. De modo alternativo, a ranhura pode definir uma cavidade parcialmente esférica configurada para receber o cabeçote do membro de acoplamento para formar uma articulação esferoidal. Em certas realizações, o membro de acoplamento se estende através de um furo no corpo da roda, de modo que uma extremidade do membro de acoplamento seja inserida em uma ranhura de um segmento do disco de freio frontal e a outra extremidade do membro de acoplamento é inserida em uma ranhura de um segmento do disco de freio traseiro.

[014] Em certas realizações, cada segmento ainda inclui pelo menos um furo passante transversal se estendendo entre o lado interno e o lado externo do segmento. Neste caso, o conjunto pode ainda incluir um fixador inserido através de cada furo passante para conectar o disco de freio frontal ao disco de freio traseiro através de um furo passante correspondente no corpo da roda. Em certas realizações, cada segmento pode incluir dois furos passantes transversais localizados em um eixo central do segmento.

[015] Os ditos recursos e características, bem como os métodos de operação e funções dos elementos relacionados das estruturas e a combinação das partes e economias de fabricação, se tornarão mais evidentes sob consideração da descrição a seguir e das reivindicações anexas com referência aos desenhos anexos, todos formando uma parte deste relatório descritivo, em que os numerais de referência semelhantes designam as partes correspondentes nas várias figuras. Deve ser expressamente entendido, entretanto, que os desenhos são para finalidade de ilustração e descrição apenas e não são direcionados como uma definição dos limites da invenção. Conforme utilizado neste relatório descritivo e reivindicações, a forma singular de “um”, “uma”, “o” e “a” inclui referências do plural a menos que o contexto dite claramente o contrário.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[016] Algumas das vantagens e recursos das realizações preferidas da invenção foram resumidas acima. Estas realizações, com outras realizações potenciais do dispositivo, ficarão mais evidentes aos técnicos no assunto ao referenciar os seguintes desenhos em conjunto com as descrições detalhadas que se relacionam às figuras.

[017] A figura 1 é uma vista frontal de uma realização de um disco de freio conectado a uma roda;

[018] A figura 2 é uma vista em perspectiva frontal de um segmento do disco de freio da figura 1;

[019] A figura 3 é uma vista em perspectiva traseira de um segmento do disco de freio da figura 1;

[020] A figura 4A é uma vista transversal do disco de freio da figura 1 ao longo da linha B-B;

[021] A figura 4B é uma vista expandida do disco de freio da figura 4A da área circundada identificada como D;

[022] A figura 5 é uma vista transversal do disco de freio da figura 1 ao longo da linha C-C; e

[023] A figura 6 é uma vista transversal do disco de freio da figura 1 ao longo da linha A-A. DESCRIÇÃO DETALHADA DAS REALIZAÇÕES PREFERIDAS

[024] A descrição a seguir é provida para capacitar os técnicos no assunto para fazer e utilizar as realizações descritas contempladas para realizar a invenção. Várias modificações, equivalentes, variações e alternativas, entretanto, permanecerão evidentemente aparentes aos técnicos no assunto. Quaisquer e todas estas modificações, variações, equivalentes e alternativas são direcionados para estar dentro do espírito e escopo da presente invenção. Ainda, para finalidades da descrição a seguir, os termos “extremidade”, “superior”, “inferior”, “direita”, “esquerda”, “vertical”, “horizontal”, “topo”, “base”, “lateral”, “longitudinal” e derivados destes devem se relacionar à invenção como é orientado nos desenhos.

[025] Entretanto, deve ser entendido que a invenção pode assumir muitas variações alternativas e sequências de etapa, exceto onde especificado ao contrário. Ainda deve ser entendido que os dispositivos e processos específicos ilustrados nos desenhos anexos e descritos no seguinte relatório descritivo, são realizações simplesmente exemplares da invenção. Assim, as dimensões específicas e outras características físicas relacionadas às realizações aqui reveladas não são consideradas como limitadoras. Para a finalidade de facilitar o entendimento da invenção, os desenhos e descrição anexos ilustram as realizações preferidas deste, do qual a invenção, várias realizações de suas estruturas, construção e método de operação e muitas vantagens podem ser entendidos e observados.

[026] A presente revelação é direcionada a um corpo giratório e disco de freio. O corpo giratório pode ser qualquer estrutura de roda, incluindo uma roda de veículo férreo, uma roda para caminhão ou automóvel ou uma roda para várias máquinas industriais. Um disco de freio se refere a uma estrutura adaptada para conectar-se à superfície de um ou ambos os lados do corpo giratório. O disco de freio é configurado para ser encostado por um mecanismo de frenagem, como uma mandíbula do freio, pastilha de freio, ou sapata do freio. A fricção entre o disco de freio e a sapata inibe a rotação do corpo giratório.

[027] Com referência à figura 1, um corpo giratório, como rodas ferroviárias 10 é mostrado de acordo com uma realização. A roda 10 inclui um corpo 12 se estendendo entre um cubo 14 e aro externo 16. O corpo 12 inclui uma superfície lateral frontal 18 e uma superfície lateral traseira 20 (mostrado nas figuras 4A, 5 e 6). O aro externo 16 pode incluir uma banda de rodagem 22, configurada para engatar um trilho (não mostrado). O corpo 12 pode incluir regiões tendo diferentes espessuras ou rigidez. Por exemplo, o corpo 12 pode incluir bandas concêntricas alternadas (não mostradas) tendo alta e baixa rigidez. A rigidez das várias regiões pode resultar da variação tanto da espessura quanto da composição do material do corpo 12.

[028] Conforme mostrado, por exemplo, na figura 4A, um disco de freio frontal 24 é conectado à superfície lateral frontal 18 da roda 10 e um disco de freio traseiro 24' é conectado à superfície lateral traseira 20. O disco de freio frontal 24 e o disco de freio traseiro 24' pode ser disposto de modo que os segmentos correspondentes 126 dos discos de freio 24, 24' sejam alinhados através da roda 10. De modo geral, é preferível afixar os discos de freio 24, 24' em regiões mais rígidas do corpo da roda 12 para melhorar o desempenho da frenagem. Os discos de freio 24, 24' são formados por segmentos arqueados 126 conectados ao redor do cubo 14 da roda 10 para formar um anel anular fechado, que pode ser referido como um anel de fricção. Os segmentos 126 podem ser idênticos na forma e tamanho ou podem ter diferentes formas e tamanhos, dependendo das exigências de desempenho e espaço para a roda e/ou mecanismo de frenagem. O número de segmentos 126 pode ser ímpar ou par. Por exemplo, o disco de freio frontal 24 ilustrado na figura 1 tem seis segmentos idênticos configurados para formar um anel. Cada segmento 126 inclui um lado externo 128, que funciona como uma superfície de frenagem padrão 130. A superfície de frenagem 130 é configurada para ser encostada por uma sapata do freio ou pastilha controlada por um mecanismo de frenagem. Um lado interno 132 (mostrado na figura 3) é localizado oposto ao lado externo 128 do segmento 126. O lado interno 132 é configurado para entrar em contato com a superfície lateral frontal 18 ou superfície lateral traseira 20 do corpo da roda 12 para transmitir a força de frenagem ao longo da roda superfície na direção circunferencial.

[029] Com referência às figuras 2 e 3, o lado interno 132 pode incluir protrusões 134, como aletas, se estendendo do lado interno 132 do segmento 126. As protrusões 134 são efetivas para resfriar o segmento durante o uso. Particularmente, as protrusões 134 separam o segmento 126 da superfície lateral frontal 18 ou superfície lateral traseira 20 (mostrado na figura 4A) da roda 10, permitindo que o ar passe pelo espaço aberto. O ar efetivamente resfria o segmento 126 e provê um gradiente de temperatura mais uniforme durante o uso. Em certas realizações, conforme mostrado na figura 3, as protrusões 134 se estendem radialmente de um lado circunferencial interno do segmento 126 a um lado circunferencial externo do segmento 126. Neste caso, as protrusões 134 formam canais para direcionar o fluxo de ar radialmente longe dos discos de freio 24, 24‘.

[030] Tendo descrito de forma geral a estrutura do disco de freio 24 e segmentos arqueados 126, várias estruturas para conectar os segmentos adjacentes 126 entre si, aos segmentos correspondentes 126 no disco de freio traseiro 24 ‘ no outro lado da roda 10 e ao corpo 12 da roda 10, serão agora descritos em detalhes. Mais especificamente, o segmento 126 inclui vários furos e ranhuras se estendendo do lado interno 132 deste. Os furos e as ranhuras são configurados para receber vários fixadores, pinos, membros de acoplamento e elementos de junção.

[031] Com referência às figuras 1-3 e 5, os segmentos 126 são separados entre si por uma lacuna radial 36 (mostrada na figura 1) entre as extremidades radiais 142 dos segmentos adjacentes 126 de modo que os segmentos 126 possam expandir ou contrair livremente dependendo da temperatura e força aplicadas pela sapata do freio ou pastilha. Os segmentos 126 são conectados juntos pelos elementos de junção 38 se estendendo pela lacuna 36. O elemento de junção 38 pode ser um pino, fixador, ou deslizante como é conhecido na técnica. Os elementos de junção 38 são configurados para serem inseridos nos soquetes 140 se estendendo para dentro das extremidades radiais 142 de cada segmento 126, de modo que cada elemento de junção 38 se estende entre os soquetes correspondentes 140 dos segmentos adjacentes 126. Em uma realização, a profundidade de cada soquete 140 é maior que o comprimento do elemento de junção associado 38. Certamente, os segmentos 126 são livres para moverem-se, com relação aos elementos de junção 38, fazendo com que o elemento de junção 38 insira mais distante em um segmento 126 e retire do segmento 126 adjacente. Os soquetes 140, geralmente, têm um corte transversal circular e são equidistantes do eixo central X (mostrado na figura 1) do segmento 126. Em uma realização, cada extremidade radial 142 de cada segmento 126 inclui dois soquetes 140 em uma disposição lado a lado. Incluir dois soquetes 140 em cada extremidade radial 142 restringe a rotação dos segmentos 126 com relação um ao outro e auxilia o movimento limitador dos segmentos 126 na direção radial.

[032] Com referência às figuras 1-4B, os segmentos 126 ainda incluem furos passantes transversais 144 se estendendo entre o lado externo 128 e o lado interno 132 do segmento 126. Os furos 144 são configurados para receber um fixador 46, como uma rosca ou parafuso. Os fixadores 46 podem conectar o segmento 126 ao corpo 12 da roda 10. De modo alternativo, conforme mostrado na figura 4A, os fixadores 46 podem se estender através do corpo da roda 12 a um segmento 126 correspondente no lado oposto da roda 10. Em uma realização, conforme mostrado na figura 1, cada segmento 126 inclui dois destes furos passantes 144 tendo um corte transversal circular. Os furos 144 são posicionados ao longo do eixo longitudinal central X do segmento 126 e são equidistantes do centro do segmento.

[033] Com referência contínua às figuras 1-4B, o fixador 46 é inserido através do furo 144 e de forma rígida e fixa conecta o segmento 126 posicionado no disco de freio frontal 24 a um segmento correspondente 126 do disco de freio traseiro 24 ‘ . Uma parte superior do fixador 46 pode ser recuada dentro do furo passante transversal 144 de modo que não se estenda acima da abertura do furo. Recuar o fixador 46 garante que ele não entre em contato ou obstrua a sapata do freio ou pastilha de freio do mecanismo de frenagem. O fixador 46 pode ser conectado ao segmento 126 com uma arruela 52 e uma porca 54 ou com outras estruturas fixadoras e de conexão, como são conhecidas na técnica. Em uma realização alternativa, os furos 144 podem não ser incluídos nos corpos do segmento 126. Ao invés disso, o segmento 126 pode incluir elementos estruturais adicionais, como apêndices ou suportes (não mostrados) conectados e se estendendo dos segmentos 126. Os fixadores 46 podem ser furos passantes inseridos nos apêndices ou suportes.

[034] Com referência às figuras 1, 3 e 6, o segmento 126 ainda inclui uma ranhura 156 adaptada para receber um membro de acoplamento 62 para formar um ponto de rotação 58. Conforme será descrito a seguir, o ponto de rotação 58 impede que o segmento 126 deslize radialmente para fora ao longo da superfície da roda 10 como um resultado da força centrípeta e expansão térmica. O membro de acoplamento 62 pode incluir um cabeçote 64 localizado em cada extremidade do membro de acoplamento 62 formada para ser inserida na ranhura 156 e um eixo cilíndrico 66 se estendendo entre eles. O cabeçote 64 e o eixo 66 podem ser membros separados conectados juntos por um fixador ou adesivo conhecido ou podem ser integralmente formados. A ranhura 156 inclui uma abertura 160 se estendendo para dentro do lado interno 132 do segmento 126. O cabeçote 64 do membro de acoplamento 62 é formado para inserção através da abertura 160 à ranhura 156. Uma vez que o membro de acoplamento 62 é inserido na ranhura 156, o segmento 126 é permitido girar livremente pelo menos em uma direção sobre o cabeçote 64. O eixo 66 do membro de acoplamento 62 pode ser inserido em um furo passante 68 se estendendo da superfície lateral frontal 18 à superfície lateral traseira 20 do corpo da roda 12. Nesta configuração, uma extremidade do membro de acoplamento 62 é inserida em uma ranhura 156 de um segmento 126 do disco de freio frontal 24 e a outra extremidade do membro de acoplamento 62 é inserida em uma ranhura 156 para o segmento correspondente 126 do disco de freio traseiro 24 ‘.

[035] Em uma realização não limitadora, o ponto de rotação 58 é uma junta elipsoide ou condiloide. Neste caso, o cabeçote 64 do membro de acoplamento 62 é um elipsoide configurado para inserção na ranhura 156 através de uma abertura elíptica 160. A junta condiloide é livremente giratória ao longo do eixo latitudinal e longitudinal da ranhura 156. Entretanto, a junta condiloide impede o segmento 126 de torcer ou girar. Em uma realização alternativa, o ponto de rotação 58 pode ser uma articulação esferoidal (por exemplo, junta esférica) tendo uma abertura circular 160 que ainda permitiria a rotação de torção sobre o cabeçote 64. Cada segmento 126 inclui sua própria ranhura 156 e é configurado para receber um membro de acoplamento 62 correspondente. Certamente, cada segmento 126 é permitido girar nas direções permitidas pelo ponto de rotação 58, mas é impedido de deslizar radialmente para dentro ou para fora das superfícies laterais da roda 18, 20.

[036] Mais especificamente, o ponto de rotação 58 efetivamente cria um ponto fixo ao redor do qual o segmento 126 pode expandir ou contrair. Incluir um ponto de rotação 58 impede o deslocamento radial do segmento 126 durante a expansão térmica, garantindo que o segmento 126 esteja corretamente alinhado com a pastilha de freio ou sapata e impedindo o desgaste nas bordas dos segmentos causado pelo alinhamento incorreto. Semelhantemente, o ponto de rotação 58 é efetivo para manter o segmento 126 na posição desejada resistindo à força centrípeta causada pela rotação da roda 10 sobre o cubo 14, que tende a forçar o segmento 126 em direção ao aro externo 16. O ponto de rotação 58 ainda transmite efetivamente a força de frenagem aplicada pelo mecanismo de frenagem à roda para restringir a rotação da roda. Finalmente, visto que o cabeçote 64 do membro de acoplamento 62 não é fixamente conectado ao segmento 126, mas meramente repousa dentro da ranhura 156 correspondente, a deformação lateral do corpo da roda 12 não é transmitida ao segmento 126. Visto que a deformação do corpo da roda 12 não é transmitida ao segmento 126, a integridade estrutural do segmento 126 é preservada. Especificamente, o segmento 126 é protegido da inclinação, desgaste incorreto, desalinhamento com a sapata do freio, ou outras forças de deformação que enfraqueceriam o segmento 126 seguindo o uso prolongado.

[037] Com referência à figura 1, em uso, uma força de frenagem F é aplicada aos segmentos correspondentes 126 do disco de freio frontal 24 no disco de freio frontal 18 e no disco de freio traseiro 24 ‘ (mostrados na figura 4A) nas superfícies laterais traseiras 20 da roda 10 pelas sapatas do freio ou pastilhas de um mecanismo de frenagem. A força de frenagem F é transmitida à roda 10 tanto pelo lado interno 132 do segmento 126 quanto pelo membro de acoplamento 62. Mais particularmente, a força F é aplicada na direção circunferencial fazendo com que os segmentos 126 encostados pela sapata do freio ou pastilhas girem, assim, transmitindo a força aos segmentos adjacentes 126 também. Visto que os segmentos 126 são deslizavelmente conectados pelos elementos de junção 38, os segmentos 126 são permitidos girar ou rodar em resposta à força aplicada. Entretanto, visto que as forças aplicadas aos segmentos adjacentes 126 nos lados opostos do segmento encostado 126 são iguais na força, mas opostos na direção, a rotação dos segmentos 126 é restrita. Assim, os segmentos 126 são efetivamente travados juntos, significando que os discos de freio 24, 24 ‘ funcionam como estruturas contínuas ou unitárias, embora os segmentos 126 estejam separados pela lacuna radial 36.

[038] Como a força F é aplicada aos segmentos 126, o calor é criado fazendo com que o segmento encostado 126 se expanda. Os segmentos 126 ainda são expostos a forças centrípetas que tendem a empurrar os segmentos 126 radialmente para fora do aro externo 16 da roda 10. Entretanto, mesmo conforme o segmento 126 expande, é impedido de deslizar como um resultado do contato entre a ranhura 156 e o cabeçote 64 do membro de acoplamento 62. Dessa forma, o ponto de rotação 58 é um ponto fixo ao redor do qual o segmento 126 pode expandir. De forma benéfica, o deslocamento radial do segmento 126 é efetivamente impedido. Ao invés disso, o segmento 126 é apenas permitido girar ou rodar nas direções restritas pela forma do ponto de rotação 58.

[039] Enquanto as realizações específicas do disco de freio e do corpo giratório foram descritas em detalhes, será observado pelos técnicos no assunto que várias modificações e alternativas a estes detalhes poderiam ser desenvolvidas à luz dos ensinamentos gerais da revelação. Certamente, as disposições particulares reveladas são pretendidas ser apenas ilustrativas e não limitativas ao escopo da invenção que deve ser dado o pleno alcance das reivindicações anexas e qualquer e todos os equivalentes delas. Ainda, embora a invenção tenha sido descrita em detalhes para a finalidade de ilustração com base no que é atualmente considerado ser as realizações mais práticas e preferidas, deve ser entendido que estes detalhes são apenas para esta finalidade e que a invenção não é limitada às realizações reveladas, mas, ao contrário, é direcionada para abranger as modificações e disposições equivalentes que estão dentro do espírito e escopo das reivindicações anexas. Por exemplo, deve ser entendido que a presente invenção contempla que, na possível extensão, um ou mais recursos de qualquer realização podem ser combinados com um ou mais recursos de qualquer outra realização.

Claims

1. DISCO DE FREIO (24), de uma roda (10), o disco de freio (24) compreendendo: uma pluralidade de segmentos arqueados (126) dispostos para formar um anel e uma pluralidade de elementos de junção (38) para conectar os segmentos aos segmentos adjacentes, em que cada segmento compreende: um lado interno (132) configurado para entrar em contato com uma superfície (18) da roda (10); um lado externo (128) compreendendo uma superfície de frenagem (130) para entrar em contato com um mecanismo de frenagem; pelo menos um soquete (140) em cada extremidade radial (142) do segmento (126) para receber um da pluralidade de elementos de junção (38); e caracterizado por uma ranhura (156) no lado interno (132) do segmento (126) configurado para receber uma porção de cabeçote (64) de um membro de acoplamento (62) para formar um ponto de rotação entre segmentos adjacentes (126) para posicionar o segmento (126) na superfície (18) da roda (10).

2. DISCO DE FREIO (24), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por cada um da pluralidade de elementos de junção (38) ser recebido de forma deslizável dentro de um respectivo soquete (140).

3. DISCO DE FREIO (24), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por uma profundidade de cada soquete (140) ser maior do que um comprimento dos elementos de junção (38), permitindo assim que o elemento de junção (38) deslize totalmente no soquete (140).

4. DISCO DE FREIO (24), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ainda compreender pelo menos uma protrusão (134) se estendendo do lado interno (132) do segmento (126) para direcionar o ar de resfriamento ao lado interno (132) do segmento (126).

5. DISCO DE FREIO (24), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por, pelo menos, uma protrusão (134) compreender uma aleta radial se estendendo entre um lado circunferencial interno e um lado circunferencial externo do segmento (126).

6. DISCO DE FREIO (24), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por cada segmento (126) compreender dois soquetes (140) em cada extremidade radial (142) do segmento (126).

7. DISCO DE FREIO (24), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo ponto de rotação ser uma junta condiloide.

8. DISCO DE FREIO (24), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo ponto de rotação ser uma esfera e uma articulação do soquete.

9. DISCO DE FREIO (24), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender seis elementos.

10. DISCO DE FREIO (24), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelos segmentos adjacentes (126) serem separados por uma lacuna radial (36), e em que os segmentos (126) são móveis, em relação aos elementos de junção (38), para mudar uma largura da lacuna radial (36).

11. DISCO DE FREIO (24), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente uma pluralidade de orifícios passantes transversais (144) que se entendem entre o lado interno (132) e o lado externo (128) do segmento (126) configurado para receber fixadores (46) para conectar o segmento (126) à roda (10).

12. DISCO DE FREIO (24), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela ranhura (156) compreender uma superfície côncava se estendendo interiormente a partir do lado interno (132) do segmento (126).

13. CONJUNTO DO FREIO, compreendendo o disco de freio (24) conforme definido na reivindicação 1, caracterizado por compreender: uma roda (10) tendo um cubo central (14), um aro externo (16) e um corpo (12) se estendendo entre o cubo central (14) e o aro externo (16), o corpo (12) tendo uma superfície lateral frontal (18) e uma superfície lateral traseira (20); o disco de freio (24) sendo um disco de freio frontal conectado à superfície lateral frontal (18) do corpo (12); um disco de freio traseiro (24’) conectado à superfície lateral traseira (20) do corpo (12); e uma pluralidade de membros de acoplamento (62) que se estendem entre o disco de freio frontal (24) e o disco de freio traseiro (24’), em que cada elemento de acoplamento (62) compreende uma porção de cabeçote (64) em cada extremidade longitudinal do mesmo, em que cada disco de freio (24, 24’) compreende uma pluralidade de segmentos arqueados (126) dispostos para formar um anel e uma pluralidade de elementos de junção (38) para conectar os segmentos (126) aos segmentos adjacentes (126) e em que cada segmento compreende: um lado interno (132) configurado para entrar em contato com a superfície lateral frontal (18) ou a superfície lateral traseira (20) do corpo (12) da roda (10); um lado externo (128) compreendendo uma superfície de frenagem (130) para entrar em contato com um mecanismo de frenagem; pelo menos um soquete (140) localizado em cada extremidade radial (142) do segmento (126) para receber o elemento de junção (38); e uma ranhura (156) no lado interno (132) do segmento (126) configurado para receber uma porção de cabeçote (64) de uma pluralidade de membros de acoplamento (62) para formar um ponto de rotação entre segmentos adjacentes (126), para posicionar o segmento (126) na superfície lateral frontal (18) ou na superfície lateral traseira (20) da roda (10).

14. CONJUNTO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por cada membro de acoplamento (62) compreender ainda um eixo (66) se estendendo entre as porções de cabeçote (64) do membro de acoplamento (62).

15. CONJUNTO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pela ranhura (156) de cada segmento (126) definir uma cavidade elipsoide configurada para receber a porção de cabeçote (64) de um dos membros de acoplamento (62) para formar uma junta condiloide.

16. CONJUNTO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pela ranhura (156) de cada segmento (126) definir uma cavidade parcialmente esférica configurada para receber a porção de cabeçote (64) de um dos membros de acoplamento (62), para formar uma esfera e uma articulação do soquete.

17. CONJUNTO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por cada membro de acoplamento (62) se estender através de um furo (68) no corpo (12) da roda (10), e em que uma extremidade do membro de acoplamento (62) é inserida em uma ranhura de um segmento (126) do disco de freio frontal (24) e a outra extremidade do membro de acoplamento (62) é inserida em uma ranhura de um segmento correspondente (126) do disco de freio traseiro (24’).

18. CONJUNTO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por cada segmento (126) ainda compreender pelo menos um furo passante transversal (144) se estendendo entre o lado interno (132) e o lado externo (128) do segmento (126), e pelo conjunto ainda compreender um fixador (46) inserido através de cada furo passante (144) para conectar o disco de freio frontal (24) ao disco de freio traseiro (24’) através de um furo passante (144) correspondente no corpo (12) da roda (10).

19. CONJUNTO, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado por cada segmento (126) compreender dois orifícios passantes transversais (144) localizados em um eixo central do segmento (126).

20. CONJUNTO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pela ranhura (156) compreender uma superfície côncava se estendendo interiormente a partir do lado interno (132) do segmento (126).

21. CONJUNTO, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pela porção de cabeçote (64) de cada membro de acoplamento (62) compreender uma superfície externa convexa com a qual corresponde à superfície côncava da ranhura (156) e que é configurada para ser inserida dentro da ranhura (156) do segmento (126).