BR112019011911A2

BR112019011911A2 - dispositivo de frenagem a disco

Info

Publication number: BR112019011911A2
Application number: BR112019011911-6A
Authority: BR
Inventors: Sakaguchi Atsushi; Asabe Kazutaka; Miyabe Naruo; Kato Takanori
Original assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2016-12-27
Filing date: 2017-12-26
Publication date: 2019-11-05
Also published as: JPWO2018124150A1; JP6690738B2; EP3564548A1; KR20190102031A; CN110100109A; TW201837333A; TWI654108B; US20190359233A1; WO2018124150A1

Abstract

o dispositivo de frenagem a disco (1) inclui um disco de freio (2), uma lona de freio (3), e uma pinça de freio (4). a lona de freio (3) inclui um elemento de fricção (9) e uma chapa base (10) para apoiar o elemento de fricção (9). quando a pluralidade de orifícios de parafusos (7) é projetada em uma face traseira (13) da chapa base (10) na direção de um eixo (5), uma fronteira (16) passa através das áreas dos orifícios de parafusos projetados (7). a pinça de freio (4) inclui uma superfície de prensagem interna (17) que aplica uma carga em uma área interna (14) e uma superfície de prensagem externa (18) que aplica uma carga em uma área externa (15). a carga aplicada na área interna (14) pela superfície de prensagem interna (17) é diferente da carga aplicada na área externa (15) pela superfície de prensagem externa (18). dessa forma, é possível suprimir o estresse imposto nos parafusos enquanto se suprime um aumento da temperatura local no disco de freio.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para DÍSPOSITIVO DE FRENAGEM A WSCO”.

Campo técnico [0001] A presente invenção refere-se a um dispositivo de frenagem a disco. Em particular, a presente invenção refere-se a um dispositivo de frenagem a disco para veículo ferroviário.

Antecedentes da técnica [0002] Juntamente com um aumento dos veículos ferroviários de alta velocidade, numerosos dispositivos de frenagem a disco estão em uso para frear tais veículos ferroviários. Em um dispositivo de frenagem a disco, uma pinça aplica uma carga em uma lona de freio. Consequentemente, a lona de freio é pressionada contra o disco de freio. O dispositivo de frenagem a disco ganha uma força de frenagem a partir da fricção entre o elemento de fricção da lona de freio e o disco de freio.

[0003] Tal fricção entre o elemento de fricção da lona de freio e o disco de freio faz a temperatura do disco de freio aumentar. Em particular, a temperatura do disco de freio é mais passível de aumentar quando a pinça aplica uma carga na lona de freio em um número pequeno de locais. Um aumento excessivo da temperatura do disco de freio provoca um desgaste prematuro do disco de freio e da lona de freio. Consequentemente, é desejável suprimir tal aumento excessivo da temperatura no disco de freio.

[0004] Por exemplo, um dispositivo de frenagem a disco destinado a suprimir o aumento de temperatura no disco de freio está descrito na Publicação de Pedido de Patente Japonesa No. 2009-257578 (literatura de Patente 1) e na Publicação de Pedido de Patente Japonesa No. 2014-59011 (Literatura de Patente 2).

[0005] O dispositivo de frenagem a disco descrito na Literatura de Patente 1 inclui uma pinça de freio que tem uma pluralidade de super

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2/37 fícies de pressão. No dispositivo de frenagem a disco da Literatura de Patente 1, a pluralidade de superfícies de pressão aplica uma carga em uma lona de freio. Como resultado, a carga aplicada na lona de freio pela pinça de freio deve ser dispersa. Então, a pressão aplicada a um disco de freio pela pinça de freio deve ser reduzida. Dessa forma, como descrito na Literatura de Patente 1, o desgaste do disco de freio e da lona de freio pode ser suprimido e o aumento da temperatura no disco de freio e na lona de freio durante a frenagem pode ser suprimido.

[0006] O dispositivo de frenagem a disco descrito na Literatura de Patente 2 inclui uma lona de freio que inclui uma pluralidade de elementos de fricção e um mecanismo de ajuste oscilante que apoia cada elemento da pluralidade de elementos de fricção. Como resultado, cada elemento de fricção pode ser pressionado contra um disco de freio mesmo se uma superfície deslizante do disco de freio tiver irregularidades. Consequentemente, a pressão aplicada ao disco de freio por um elemento de fricção deve ser reduzida. Dessa forma, como descrito na Literatura de Patente 2, o aumento de temperatura local no disco de freio pode ser suprimido e as fraturas de calor no disco de freio podem ser suprimidas.

Lista de citações

Literatura de Patente [0007] Literatura de Patente 1: Publicação de Pedido de Patente Japonesa No. 2009-257578 [0008] Literatura de Patente 2: Publicação de Pedido de Patente Japonesa No. 2014-59011

Sumário da invenção

Problema técnico [0009] O disco de freio é fixado a uma roda por um parafuso. O dispositivo de frenagem a disco na Literatura de Patente 1 e na Litera

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3/37 tura de Patente 2 suprime o aumento da temperatura no disco de freio, e assim é evitado um aumento excessivo da temperatura no disco de freio. Consequentemente, um desgaste precoce do elemento de fricção da lona de freio e do disco de freio é menos passível de ocorrer.

[0010] Entretanto, no dispositivo de frenagem a disco da Literatura de Patente 1, uma carga igual à aplicada na tona de freio por cada uma das superfícies de prensagem. No dispositivo de frenagem a disco da Literatura de Patente 2, uma carga igual é aplicada em cada um dos elementos de fricção a partir de um mecanismo de ajuste oscilante. Prensar toda a superfície deslizante do disco de freio uniformemente como descrito acima pode aumentar o estresse imposto aos parafusos fornecidos para fixar o disco de freio à roda.

[0011] Um objetivo da invenção é fornecer um dispositivo de frenagem a disco que tome possível suprimir o estresse imposto aos parafusos enquanto suprime o aumento da temperatura local em um disco de freio.

Solução para o problema [0012] O dispositivo de frenagem a disco de uma modalidade aplica um freio a uma roda ligada a um eixo. O dispositivo de frenagem a disco inclui um disco de freio, uma tona de freio, e uma pinça de freio. O disco de freio tem, uma pluralidade de orifícios de parafusos arranjados em uma superfície deslizante e em um mesmo círculo. O disco de freio é fixado à roda por parafusos inseridos nos respectivos furos. A lona de freio faceia o disco de freio. A lona de freio inclui um elemento de fricção e uma chapa base para apoiar o elemento de fricção. A pinça de freio aplica uma carga em uma face traseira da chapa base para pressionar o elemento de fricção contra a superfície deslizante. A face traseira da chapa base é dividida em uma área interna e uma área externa ao logo de uma fronteira arqueada centralizada em um centro axial do eixo. Quando a pluralidade de orifícios de parafuso é

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4/37 projetada na superfície traseira da chapa base na direção do eixo, a fronteira passa através das áreas dos orifícios de parafuso projetados. A pinça de freio inclui uma superfície de prensagem interna que aplica uma carga à área interna e uma superfície de prensagem externa que aplica uma carga à área externa. A carga aplicada à área interna pela superfície de prensagem interna é diferente da carga aplicada à área externa pela superfície de prensagem externa.

Efeitos vantajosos da invenção [0013] O dispositivo de frenagem a disco de acordo com a presente invenção torna possível suprimir o estresse imposto aos parafusos enquanto suprime o aumento da temperatura no disco de freio.

Breve descrição dos desenhos [0014] A FIG. 1 é uma vista frontal de um dispositivo de frenagem a disco de uma primeira modalidade conforme visto a partir da direção de um eixo.

[0015] A FIG. 2 é uma vista de seção transversal tomada ao longo da linha l!-l! na FIG. 1.

[0016] A FIG. 3 é uma vista em perspectiva de uma lona de freio.

[0017] A FIG. 4 é uma vista frontal da lona de freio e de uma pinça de freio conforme vistas a partir da direção de um eixo.

[0018] A FIG. 5 ilustra a face traseira, uma superfície de prensagem interna, e uma superfície de prensagem externa da lona de freio. [0019] A FIG. 6 é uma vista de seção transversal de um dispositivo de frenagem a disco de uma segunda modalidade.

[0020] A FIG. 7 é uma vista em perspectiva de uma lona de freio e de uma pinça de freio.

[0021] A FIG. 8 é uma vista frontal da pinça de freio conforme vista a partir da direção de um eixo.

[0022] A FIG. 9 é uma vista de seção transversal de uma lona de freio e de uma pinça de freio em uma terceira modalidade.

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5/37 [0023] A FIG. 10 é uma vista frontal da análise FEM do modelo do Exemplo 1.

[0024] A FIG. 11 é uma vista de seção transversal tomada ao Iongo da linha XI-XI na FIG. 10.

[0025] A FIG. 12 ilustra a distribuição de entrada de calor para urn disco de freio para os testes n^os 1 a 4.

[0026] A FIG. 13 ilustra a distribuição de entrada de calor para urn disco de freio para os testes n^os 5 a 9.

[0027] A FIG. 14 ilustra os valores relativos dos fatores de segurança dos parafusos em relação ao teste n° 9.

[0028] A FIG. 15 é uma vista de seção transversal de um modelo de análise FEM do Exemplo 2.

[0029] A FIG. 16 ilustra a distribuição de entrada de calor para urn disco de freio para os testes n^os 10 a 12 e 17.

[0030] A FIG. 17 ilustra a distribuição de entrada de calor para um disco de freio para os testes n^os 13 e 14.

[0031] A FIG. 18 ilustra a distribuição de entrada de calor para um disco de freio para os testes n^os 15 e 16.

[0032] A FIG. 19 ilustra os valores relativos dos fatores de segurança dos parafusos em relação ao teste n° 17.

Descrição de modalidades [0033] Um dispositivo de frenagem a disco de uma modalidade aplica um freio a uma roda ligada a um eixo. O dispositivo de frenagem a disco inclui um disco de freio, uma lona de freio, e uma pinça de freio. O disco de freio tem uma pluralidade de orifícios de parafusos arranjados em uma superfície deslizante e em um mesmo círculo. O disco de freio é fixado à roda por parafusos inseridos nos respectivos orifícios de parafusos. A lona de freio faceia o disco de freio. A lona de freio inclui um elemento de fricção e uma chapa base para apoiar o elemento de fricção. A pinça de freio aplica uma carga em uma face

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6/37 traseira da chapa base para pressionar o elemento de fricção contra a superfície deslizante. A face traseira da chapa base é dividida em uma área interna e uma área externa ao longo de uma fronteira arqueada centralizada em um centro axial do eixo. Quando a pluralidade de orifícios de parafuso é projetada na face traseira da chapa base na direção do eixo, a fronteira passa através de áreas dos orifícios de parafuso projetados. A pinça de freio inclui uma superfície de prensagem interna que aplica uma carga na área interna e uma superfície de prensagem externa que aplica uma carga na área externa. A carga aplicada na área interna a partir da superfície de prensagem interna é diferente da carga aplicada na área externa a partir da superfície de prensagem externa.

[0034] No dispositivo de frenagem a disco da modalidade, uma carga é aplicada na lona de freio a partir da pluralidade de superfícies de prensagem da pinça de freio. Como resultado, a carga aplicada na lona de freio a partir de uma superfície de prensagem é reduzida. O valor máximo de fluxo de calor aplicado ao disco de freio devido à fricção entre a lona de freio e o disco de freio é tomado menor. Dessa forma, o aumento da temperatura local no disco de freio deve ser suprimido.

[0035] Além disso, no dispositivo de frenagem a disco da modalidade, a carga aplicada na área interna da lona de freio a partir da superfície de prensagem interna da pinça de freio é diferente da carga aplicada na área externa a partir da superfície de prensagem externa. Consequentemente, quando a lona de freio é prensada contra o disco de freio, a distribuição de entrada de calor até o disco de freio devido à fricção entre a lona de freio e o disco de freio não é uniforme em uma direção radial do disco de freio. Como será descrito mais adiante no Exemplo 1, tal distribuição não uniforme de entrada de calor para o disco de freio ajuda a suprimir o estresse imposto aos parafusos for

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7/37 necidos para fixar o disco de freio e a roda.

[0036] Preferivelmente, no dispositivo de frenagem a disco do aspecto (1), da carga aplicada na área interna pela superfície de prensagem interna e da carga aplicada na área externa pela superfície de prensagem externa, a razão entre a maior carga e a menor carga é 1,3 ou mais a 6,0 ou menos.

[0037] De acordo com a configuração, quando a lona de freio é prensada contra o disco de freio, a distribuição de entrada de calor para o disco de freio é feita ser não uniforme na direção radial do disco de freio sem um aumento local. Como resultado, o estresse imposto nos parafusos deve ser também suprimido.

[0038] Preferivelmente, no dispositivo de frenagem a disco do aspecto (1), da carga aplicada na área interna a partir da superfície de prensagem interna e da carga aplicada na área externa a partir da superfície de prensagem externa, a razão entre a largura da superfície de prensagem interna ou a superfície de prensagem externa, qualquer que seja a que aplica a maior carga, na direção radial do disco de freio e a largura da superfície deslizante do disco de freio na direção radial é 0,4 ou mais, e a razão entre a largura da superfície de prensagem interna ou a superfície de prensagem externa, qualquer que seja a que aplica a menor carga, na direção radial do disco de freio e a largura da superfície de deslizamento do freio a disco, na direção radial é 0,25 ou mais.

[0039] De acordo com a configuração, a carga por unidade de área aplicada à lona de freio pela superfície de prensagem interna pela superfície de prensagem externa é pequena. Consequentemente, quando a lona de freio é prensada contra o disco de freio, o valor máximo do fluxo de calor aplicado ao disco de freio devido à fricção entre a lona de freio e o disco de freio é tornada menor. Dessa fora, o aumento da temperatura local no disco de freio deve ser suprimido.

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8/37 [0040] O dispositivo de frenagem a disco descrito acima pode empregar as configurações a seguir.

[0041] No dispositivo de frenagem a disco do aspecto (1), a pinça de freio inclui uma pluralidade de superfícies de pressão internas e uma pluralidade de superfícies de pressão externas. A carga total aplicada na área interna a partir da pluralidade de superfícies de prensagem internas é diferente da carga total aplicada na área externa a partir da pluralidade de superfícies de prensagem externas.

[0042] No dispositivo de frenagem a disco do aspecto (1), a pinça de freio inclui uma das superfícies de prensagem internas e uma pluralidade de superfícies de prensagem externas. Uma carga aplicada na área interna a partir da superfície de prensagem interna é diferente da carga total aplicada na área externa pela pluralidade de superfícies de prensagem externas.

[0043] No dispositivo de frenagem a disco do aspecto (1), a pinça de freio inclui uma pluralidade de superfícies de prensagem internas e uma das superfícies de prensagem externas. A carga total aplicada na área interna a partir da pluralidade de superfícies de prensagem internas é diferente da carga aplicada na área externa pela superfície de prensagem externa.

[0044] No dispositivo de frenagem a disco do aspecto (1), a pinça de freio inclui uma chapa de prensagem, um elemento interno que inclui a superfície de prensagem interna, um elemento externo que inclui a superfície de prensagem externa, e uma superfície de prensagem. A chapa de prensagem faceia a face traseira da chapa base. O elemento interno é disposto entre a área interna da chapa base e a chapa de prensagem e ligado à área interna da chapa base e da chapa de prensagem. O elemento externo é disposto entre a área externa da chapa base e a chapa de prensagem e ligado à área externa da chapa base e da chapa de prensagem. A superfície de prensagem aplica uma car

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9/37 ga na face traseira da chapa de prensagem.

[0045] De acordo com a configuração, a carga é aplicada diretamente na chapa de prensagem, ao invés de aplicar a carga nos elementos interno e externo que estão em contato com a lona de freio. O elemento interno e o elemento externo estão localizados entre a face traseira da lona de freio e a chapa de prensagem. Uma carga é aplicada na chapa de prensagem e no elemento externo. Consequentemente, não é necessário nenhum mecanismo para aplicar diretamente uma carga em cada um dos elementos interno e externo. De acordo com o dispositivo de frenagem a disco da modalidade, o número de dispositivos para aplicação de uma carga pode ser reduzido. Isto fornece uma estrutura simples do dispositivo de frenagem a disco. O peso do dispositivo de frenagem a disco pode ser reduzido.

[0046] Preferivelmente, no dispositivo de frenagem a disco do aspecto (7), o elemento interno e o elemento externo são molas. A constante de mola do elemento interno é diferente da constante de mola do elemento externo.

[0047] De acordo com a configuração, a constante de mola de uma mola para aplicar uma carga na área interna na face traseira da lona de freio é diferente da constante de mola de uma mola para aplicar uma carga na área externa. Quando a chapa de prensagem é deslocada em resposta a uma carga aplicada na chapa de prensagem, o deslocamento da mola para aplicar a carga na área interna é substancialmente equiparado ao deslocamento da mola para aplicar uma carga na área externa. Como resultado, a carga aplicada na área interna é passível de ser diferente da carga aplicada na área externa.

[0048] Preferivelmente, no dispositivo de frenagem a disco do aspecto (7) ou (8), a distância desde o centro da superfície de prensagem até o centro do elemento interno é diferente da distância desde o centro da superfície de prensagem até o centro do elemento externo.

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10/37 [0049] De acordo com a configuração, uma carga aplicada na chapa de prensagem a partir da superfície de prensagem é passível de ser transmitida ao elemento interno e ao elemento externo de maneira não uniforme. Como resultado, a carga aplicada na área interna é passível de ser diferente da carga aplicada na área externa.

[0050] Modalidades da presente invenção serão descritas agora em detalhes em relação aos desenhos. Elementos iguais ou semelhantes nos desenhos são denotados por signos de referências iguais e sua descrição será omitida.

[0051] Conforme usada aqui, a direção do eixo refere-se à direção ao longo do centro axial do eixo.

[0052] Conforme usado aqui, uma área de deslizamento interna corresponde a um local delineado no disco de freio pela superfície de prensagem interna quando a superfície de prensagem interna é projetada no disco de freio na direção do eixo. Uma área deslizante externa corresponde a um local delineado no disco de freio pela superfície de prensagem externa quando a superfície de prensagem externa é projetada no disco de freio na direção do eixo.

[0053] Como usado aqui, um vão entre a superfície de prensagem interna e a superfície de prensagem externa corresponde ao espaçamento entre a área de deslizamento interna e a área de deslizamento externa na direção radial do disco de freio.

Primeira modalidade [0054] A FIG. 1 é uma vista frontal de um dispositivo de frenagem a disco de uma primeira modalidade vista a partir da direção do eixo. A FIG. 2 é uma vista de seção transversal tomada ao longo da linha ll-ll na FIG. 1. Em relação às FIGURAS 1 e 2, o dispositivo de frenagem a disco 1 inclui um disco de freio 2, uma lona de freio 3, e uma pinça de freio 4. Na FIG. 1, a pinça de freio é omitida. O dispositivo de frenagem a disco 1 aplica um freio em uma roda 6 ligada a um eixo 5. Embora a

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FIG. 2 ilustra dois discos de freio 2, duas lonas de freio 3, e duas pinças de freio 4, eles são simétricos. Consequentemente, a descrição será feita, daqui em diante, como um disco de freio 2, uma lona de freio 3, e uma pinça de freio 4. O mesmo se aplica às segunda e terceira modalidades.

Disco de freio [0055] O disco de freio 2 tem uma pluralidade de orifícios de parafuso 7. Os orifícios de parafuso 7 são arranjados em um mesmo círculo P no disco de freio 2. O centro do círculo P coincide com o centro axial do eixo 5. O disco de freio 2 é fixado à roda 6 por parafusos 8 inseridos nos respectivos orifícios de parafuso 7. O disco de freio 2 é assim girado integralmente com a roda 6.

[0056] O disco de freio 2 está na forma de um disco. O material para o disco de freio 2 inclui, por exemplo, aço, composto de fibra de carbono, etc. Em geral, são fornecidos 10 a 12 orifícios de parafusos. Entretanto, o número de orifícios de parafuso 7 não é particularmente limitado. O disco de freio 2 tem uma superfície deslizante 11.

Lona de freio [0057] A FIG. 3 é uma vista em perspectiva de uma lona de freio. Em relação às FIGURAS 2 e 3, a lona de freio 3 inclui um elemento de fricção 9 e uma chapa base 10. A chapa base 10 apoia o elemento de fricção 9. A lona de freio 3 faceia o disco de freio 2. Especificamente, o elemento de fricção 9 faceia a superfície de deslizamento 11 do disco de freio 2. A lona de freio 3 é pressionada contra o disco de freio 2 para aplicar uma frenagem no disco de freio 2. Uma vez que o disco de freio 2 é fixado à roda 6, a rotação da roda 6 é reduzida quando a rotação do disco de freio 2 é reduzida.

[0058] A chapa base 10 tem uma face frontal 12 e uma face traseira 13. Uma pluralidade de elementos de fricção 9 é ligada à face frontal 12. Quaisquer outros componentes tais como um elemento de mo

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Ia pode estar localizado entre a chapa base 10 e o elemento de fricção 9. O material para o elemento de fricção 9 inclui, por exemplo, um material de ferro fundido, um material metálico sinterizado, um grupo de resinas, etc. A forma do elemento de fricção 9 não é particularmente limitada. O elemento de fricção 9 está, por exemplo, em uma forma circular ou poligonal ou em outras formas. O número de elementos de fricção 9 não é particularmente limitado. Pode haver um elemento de fricção 9 ou pode haver mais de um elemento de fricção 9.

[0059] A face traseira 13 da chapa base 10 é dividida em uma área interna 14 e em uma área externa 15. A área interna 14 e a área externa 15 são divididas ao longo de uma fronteira 16. A fronteira 16 é uma forma de arco centrada no centro axial do eixo. Uma pluralidade de orifícios de parafuso 7 indicada pelas linhas tracejadas são orifícios de parafuso no disco de freio que são projetados na face traseira 13 da chapa base 10 na direção do eixo.

[0060] A FIG. 4 é uma vista frontal da lona de freio e de uma pinça de freio vistas a partir da direção do eixo. Em relação às FIGURAS 3 e 4, a fronteira 16 passa através dos orifícios de parafuso projetados 7. Pinça de freio [0061] Em relação às FIGURAS 2 e 4, a pinça de freio 4 inclui uma superfície de prensagem interna 17 e uma superfície de prensagem externa 18. A superfície de prensagem interna 17 e a superfície de prensagem externa 18 faceiam a face traseira 13 da chapa base 10. A superfície de prensagem internai? aplica uma carga na área interna

14. A superfície de prensagem externa aplica uma carga na área externa 15. Especificamente, durante a frenagem da roda, a superfície de prensagem interna 17 aplica uma carga na área interna 14 e a superfície de prensagem externa 18 aplica uma carga na área externa

15.

[0062] Uma lona de freio 3 é fornecida com dois braços 19. A ex

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13/37 tremidade distal de cada um dos braços 19 é dividida em duas. Cada uma das extremidades distais divididas do braço 19 apoia um elemento de prensagem interna e um elemento de prensagem externa. O elemento de prensagem interna inclui a superfície de prensagem interna 17 e o elemento de prensagem externa inclui a superfície de prensagem externa 18. Além disso, o braço 19 é conectado a um cilindro de freio 20. O cilindro de freio 20 é, por exemplo, um cilindro de ar, um cilindro hidráulico, etc. O braço 19 inclui um fulcro 21. Quando o cilindro de freio 20 é ativado durante a frenagem, o braço 19 é girado em torno do fulcro 21. A lona de freio é então pressionada contra o disco de freio, e a superfície de prensagem interna 17 pode aplicar uma carga na área interna 14 e a superfície de prensagem externa 18 pode aplicar uma carga na área externa 15. De acordo com a configuração, a lona de freio 3 pode também ser separada do disco de freio. Um suporte 22 é ligado ao fulcro 21. O suporte 22 é fixado a um vagão do veículo ferroviário.

[0063] A carga aplicada na área interna 14 a partir da superfície de prensagem interna 17 é diferente da carga aplicada na área externa 15 a partir da superfície de prensagem externa 18. Para modificar a carga aplicada na área interna 14, o comprimento L1 desde o fulcro 21 até a superfície de prensagem interna 17 pode ser ajustado. Para modificar a carga aplicada na área externa 15, o comprimento L2 desde o fulcro 21 até a superfície de prensagem externa 18 pode ser ajustado. Dessa forma, mesmo quando a superfície de prensagem interna 17 e a superfície de prensagem externa 18 forem apoiadas pelo mesmo braço 19, a carga aplicada na área interna 14 e a carga aplicada na área externa 15 podem ser ajustadas.

Razão entre carga aplicada na área interna e carga aplicada na área externa [0064] Aqui a carga aplicada na área interna 14 a partir da superfí

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14/37 cie de prensagem interna 17 é definida como P1, e a carga aplicada na área externa 15 a partir da superfície de prensagem externa 18 é definida como P2. Da carga P1 e da carga P2, a razão PL/PS entre a maior carga PL e a menor carga PS é preferivelmente 1,3 ou mais a 6,0 ou menos. Por exemplo, quando P1>P2, PL/PS = P1/P2. Consequentemente, o estresse imposto nos parafusos deve ser também suprimido como mostrado no Exemplo 1, que será descrito mais adiante. [0065] Se PL/PS for menor que 1,3, a distribuição de entrada de calor para o disco de freio é quase uniforme na direção radial do disco de freio. Consequentemente, o limite inferior de PL/PS é preferivelmente 1,3. Entretanto, PL/PS pode ser menor que 1,3 desde que PL/PS seja maior que 1,0. Isto é porque a distribuição de entrada de calor para o disco de freio não é uniforme quando PL/PS é maior que 1,0.

[0066] Se PL/PS for maior que 6,0, a distribuição de entrada de calor para disco de freio 2 é aumentada localmente na direção radial do disco de freio 2. Como resultado, o valor máximo do fluxo de calor aplicado ao disco de freio é aumentado. Consequentemente, o valor limite superior de PL/PS é preferivelmente 6,0. Entretanto, PL/PS pode ser maior que 6,0 a menos que apenas uma entre a área interna 14 e a área externa 15 seja carregada. Isto é porque o calor máximo do fluxo de calor aplicado ao disco de freio é suprimido quando tanto a área interna 14 quanto a área externa 15 são carregadas, se comparado com o caso no qual apenas uma delas é carregada.

Largura da superfície de prensagem interna e da superfície de prensagem externa [0067] A FIG. 5 ilustra uma face traseira, uma superfície de prensagem interna e uma superfície de prensagem externa da lona de freio. Em relação à FIG. 5, aqui a largura da superfície de prensagem interna 17 é definida como D1, e a largura da superfície de prensagem

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15/37 externa 18 é definida como D2. Das cargas P1 e P2, a razão DL/D entre a largura DL de uma das superfícies de prensagem (superfície de prensagem interna 17 ou superfície de prensagem externa 18), qualquer que seja a que aplica a maior carga PL, na direção radial do disco de freio e uma largura D (veja a FIG. 1) da superfície deslizante na direção radial do disco de freio é preferivelmente 0,4 ou mais. Além disso, a razão DS/D entre a largura DS de uma das superfícies de prensagem (superfície de prensagem interna 17 ou superfície de prensagem externa 18), qualquer que seja a que aplica a menor carga PS, na direção radial do disco de freio e uma largura D da superfície deslizante na direção radial do disco de freio é preferivelmente 0,25 ou mais. Por exemplo, quando P1>P2, DL/D = D1/D e D1/D é 0,4 ou mais. Consequentemente, o estresse imposto aos parafusos deve também ser suprimido, como mostrado no Exemplo 1, que será descrito mais adiante.

[0068] Se DL/D for menor que 0,4, a carga por unidade de área aplicada à lona de freio 3 pela superfície de prensagem interna 17 ou pela superfície de prensagem externa 18 é grande. Quando a lona de freio 3 é prensada contra o disco de freio, o fluxo de calor aplicado ao disco de freio devido à fricção entre a lona de freio 3 e o disco de freio é aumentado localmente. Por isso, um desgaste parcial do disco de freio e pontos de calor são passíveis de ocorrer. Consequentemente, o limite inferior de DL/D é preferivelmente 0,4.

[0069] Se DS/D for menor que 0,25, um desgaste parcial do disco de freio e pontos de calor são também passíveis de ocorrer, como no caso descrito acima. Consequentemente, o limite inferior de DS/D é preferivelmente 0,25.

[0070] Vão entre a superfície de prensagem interna e a superfície de prensagem externa [0071] O vão W entre a superfície de prensagem interna 17 e a

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16/37 superfície de prensagem externa 18 é preferivelmente 0 ou mais. Se o vão W entre a superfície de prensagem interna 17 e a superfície de prensagem externa 18 for menor que 0, a quantidade de entrada de calor próximo ao orifício de parafuso 7 no disco de freio é passível de aumentar. Em outras palavras, a distribuição de entrada de calor no disco de freio é dificilmente não uniforme ou o calor é passível de ser introduzido localmente próximo ao orifício de parafuso 7. Consequentemente, o limite inferior do vão W entre a superfície de prensagem interna 17 e a superfície de prensagem externa 18 é preferivelmente 0. Além disso, o vão entre a superfície de prensagem interna 17 e a superfície de prensagem externa 18 é preferivelmente 10 (mm) ou mais. Consequentemente, o estresse imposto nos parafusos deve ser também suprimido, como mostrado no Exemplo 1, que será descrito mais adiante.

[0072] Como descrito acima, no dispositivo de frenagem a disco da primeira modalidade, a pluralidade de superfícies de prensagem da pinça de freio aplica uma carga em uma lona de freio. Como resultado, uma carga aplicada na lona de freio por uma superfície de prensagem é reduzida. O valor máximo do fluxo de calor aplicado ao disco de freio devido à fricção entre a lona de freio e o disco de freio é tornado menor. Dessa forma, o aumento de temperatura local no disco de freio deve ser suprimido.

[0073] Além disso, no dispositivo de frenagem a disco da primeira modalidade, a carga aplicada na área interna da lona de freio pela superfície de prensagem interna da pinça de freio é diferente da carga aplicada na área externa pela superfície de prensagem externa. Consequentemente, quando a lona de freio é pressionada contra o disco de freio, a distribuição de entrada de calor para o disco de freio devido à fricção entre a lona de freio e o disco de freio não é uniforme na direção radial do disco de freio. Como será descrito mais adiante no

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17/37 exemplo 1, tal distribuição de entrada de calor não uniforme para o disco de freio ajuda a suprimir o estresse imposto nos parafusos fornecidos para fixar o disco de freio e a roda, [0074] A modalidade da presente invenção não é limitada à primeira modalidade. Será descrito agora um dispositivo de frenagem a disco de uma segunda modalidade.

Segunda modalidade [0075] A FIG. 6 é uma vista de seção transversal de um dispositivo de frenagem a disco de uma segunda modalidade. Em relação à FIG. 6, o dispositivo de frenagem a disco da segunda modalidade é diferente da primeira modalidade pelo fato de que a pinça de freio 4 inclui uma chapa de prensagem 23. Deve ser notado que, na segunda modalidade, a descrição das mesmas configurações que as da primeira modalidade serão omitidas.

Pinça de freio [0076] A FIG. 7 é uma vista em perspectiva de uma lona de freio e de uma pinça de freio. A FIG. 8 é uma vista frontal da pinça de freio vista a partir da direção do eixo. Em relação às FIGURAS 7 e 8, a pinça de freio 4 inclui uma chapa de prensagem 23, um elemento interno 26, um elemento externo 27, e uma superfície de prensagem 28. A chapa de prensagem 23 inclui uma face frontal 24 e uma face traseira 25. A face frontal 24 da chapa de prensagem 23 faceia a face traseira da chapa base 10.

[0077] O elemento interno 26 é disposto entre a área interna 14 da chapa base 10 e a face frontal 24 da chapa de prensagem 23. O elemento interno 26 é disposto dentro do elemento externo 27 na direção radial do disco de freio. O elemento interno 26 inclui a superfície de prensagem interna 17. O elemento interno 26 é ligado à área interna da chapa base 10 e à chapa de prensagem 23. Especificamente, a superfície de prensagem interna 17 é ligada à área interna 14 da cha-

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18/37 pa base 10. Uma extremidade da face oposta à superfície de prensagem interna 17 do elemento interno 26 é ligada à face frontal 24 da chapa de prensagem 23. O elemento interno 26 é, por exemplo, uma mola, uma borracha, ou um cilindro metálico.

[0078] O elemento externo 27 é disposto entre a área externa 15 da chapa base 10 e a face frontal 24 da chapa de prensagem 23. O elemento externo 27 inclui uma superfície de prensagem externa 18. O elemento externo 27 é ligado à área externa 15 da chapa base 10 e à chapa de prensagem 23. Especificamente, a superfície de prensagem externa 18 é ligada à área externa 15 da chapa base 10. Uma extremidade da face posta à superfície de prensagem externa 18 do elemento externo 27 é ligada à face frontal 24 da chapa de prensagem 23. O elemento externo 27 é, por exemplo, uma mola, uma borracha, ou um cilindro metálico.

[0079] A superfície de prensagem 28 aplica uma carga na face traseira 25 da chapa de prensagem 23. Uma vez que o elemento interno 26 e o elemento externo 27 são ligados à chapa de prensagem 23, a carga aplicada na chapa de prensagem 23 a partir da superfície de prensagem 28 é transmitida ao elemento interno 26 e ao elemento externo 27. Uma vez que o elemento interno 26 e o elemento externo 27 são também ligados à chapa base 10, a carga transmitida ao elemento interno 26 3 e ao elemento externo 27 é aplicado à chapa base 10.

[0080] Com a configuração, a superfície de prensagem interna 17 pode aplicar uma carga na área interna 14. A superfície de prensagem externa 18 pode aplicar uma carga na área externa 15. Especificamente, durante a frenagem da roda, a superfície de prensagem interna 17 pode aplicar uma carga na área interna 14 e a superfície de prensagem externa 18 pode aplicar uma carga na área externa 15.

[0081] Uma lona de freio 3 é fornecida com dois braços 19. A ex

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19/37 tremidade distal do braço 19 apoia um elemento de prensagem. Ο elemento de prensagem inclui a superfície de prensagem 28. Durante a frenagem, a superfície de prensagem 28 aplica uma carga na chapa de prensagem 23 na direção da lona de frenagem 3. O braço 19 é conectado ao cilindro de freio 20. Quando o cilindro de freio 20 é ativado durante a frenagem, o braço 19 é girado em tomo do fulcro 21. A lona de freio 3 é então prensada contra o disco de freio 2, e a superfície de prensagem interna 17 pode aplicar uma carga na área interna 14 e a superfície de prensagem externa 18 pode aplicar uma carga na área externa 15. De acordo com a configuração, a lona de freio 3 pode também ser separada do disco de freio 2.

[0082] Será feita agora a descrição de um dispositivo de frenagem a disco no qual o elemento interno 26 e o elemento externo 27 não estão localizados entre a chapa base 10 e a chapa de prensagem 23. Nesse caso, para aplicar uma carga em cada um entre o elemento interno 26 e o elemento externo 27, outros mecanismos tais como um cilindro de freio e um braço são adicionalmente necessários, os quais aplicam uma carga em cada um entre o elemento interno 26 e o elemento externo 27. Em outras palavras, pode ser necessário o mesmo número de mecanismos para aplicar diretamente uma carga na lona de freio 3 que o número de elementos que estão em contato direto com a lona de freio 3.

[0083] Entretanto, no dispositivo de frenagem a disco 1 da segunda modalidade, o elemento interno 26 e o elemento externo 27, que aplicam uma carga na chapa base 10 da lona de freio 3, estão localizados entre a chapa base 10 e a chapa de prensagem 23. Uma carga é aplicada na chapa de prensagem 23 e a carga é transmitida ao elemento interno 26 e ao elemento externo 27. Então, nenhum mecanismo é necessário para aplicar uma carga em cada um entre o elemento interno 26 e o elemento externo 27. Quando uma carga é aplicada na

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20/37 chapa de prensagem 23, a carga é aplicada dispersamente no elemento interno 26 e no elemento externo 27. Portanto, de acordo com o dispositivo de frenagem a disco da segunda modalidade, o número de mecanismos para aplicar uma carga pode ser reduzido. Isto fornece uma estrutura simples do dispositivo de frenagem a disco. O peso do dispositivo de frenagem a disco pode ser reduzido.

[0084] No dispositivo de frenagem a disco da segunda modalidade, como na primeira modalidade, a carga aplicada na área interna 14 pela superfície de prensagem interna 17 do elemento interno 26 é diferente da carga aplicada na área externa 15 pela superfície de prensagem externa 18 do elemento externo 27. Uma abordagem para fazer a carga aplicada na área interna 14 e a carga aplicada na área externa 15 diferentes entre si no dispositivo de frenagem a disco da segunda modalidade é como segue.

[0085] Será feita agora a descrição do caso no qual o elemento interno 26 e o elemento externo 27 são molas. Embora o tipo de mola não seja particularmente limitado, o elemento interno 26 e o elemento externo 27 são preferivelmente arruelas belleville. A razão é porque isto ajuda a manter pequeno o vão entre a lona de freio 3 e a chapa de prensagem 23. Quando uma carga é aplicada na chapa de prensagem 23 durante a frenagem, a chapa de prensagem 23 é deslocada na direção da lona de freio 3. O elemento interno 26 e o elemento externo 27 estão localizados entre a chapa de prensagem 23 e a chapa base 10. Como resultado, quando a chapa de prensagem 23 é deslocada, o elemento interno 26 e o elemento externo 27 são também deslocados. Aqui, a constante de mola da mola que constitui o elemento interno 26 é diferente da constante de mola da mola que constitui o elemento externo 27. Consequentemente, quando o deslocamento do elemento interno 26 é o mesmo que o deslocamento do elemento externo 27, a carga aplicada na área interna 14 pela superfície de prensagem inter

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21/37 na 17 do elemento interno 26 é diferente da carga aplicada na área externa pela superfície de prensagem 2 externa 18 do elemento externo 27. Além, disso, quando a constante de mola do elemento interno 26 é diferente da constante de mola do elemento externo 27 mesmo quando o deslocamento do elemento interno 26 é diferente do deslocamento do elemento externo 27, a carga aplicada na área interna 14 é praticamente menos passível de ser a mesma que a carga aplicada na área externa 15.

[0086] Outra abordagem para fazer a carga aplicada na área interna 14 e a carga aplicada na área externa 15 serem diferentes entre si é como segue.

[0087] Em relação à FIG. 8, a distância L1 desde o centro da superfície de prensagem 28 até o centro do elemento interno 26 é diferente da distância L2 desde o centro da superfície de prensagem 28 até o elemento externo 27. Nesse caso, o elemento interno 26 e o elemento externo 27 podem ser molas ou não. O elemento interno 26 e o elemento externo 27 são, por exemplo, molas, borracha, cilindros metálicos, ou similares.

[0088] Como descrito acima, durante a frenagem, uma carga é aplicada na face traseira 25 da chapa de prensagem 23 pela superfície de prensagem a partir da superfície de prensagem 28 na direção da lona de freio. A carga é transmitida dispersamente ao elemento interno 26 e ao elemento externo 27. Quando a distância L1 desde o centro da superfície de prensagem 28 até o centro do elemento interno 26 é diferente da distância L2 desde o centro da superfície de prensagem 28 até o centro do elemento externo 27, a carga aplicada no elemento interno 26 é feita diferente da carga aplicada ao elemento externo 27 para equilibrar o momento da chapa de prensagem 23. Consequentemente, a carga aplicada na área interna 14 da lona de freio 3 é diferente da carga aplicada na área externa 15.

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22/37 [0089] O centro da superfície de prensagem 28 refere-se a um ponto no qual uma carga concentrada é ativada quando a carga concentrada é substituída por uma carga distribuída aplicada na chapa de prensagem 23 pela superfície de prensagem 28. O centro do elemento interno 26 refere-se a um ponto no qual uma carga concentrada é ativada quando a carga concentrada é substituída por uma carga distribuída aplicada na lona de freio 3 pela superfície de prensagem interna 17. O mesmo se aplica ao centro do elemento externo 27.

[0090] Anteriormente, foram descritas abordagens para fazer a carga aplicada na área interna 14 e a carga aplicada na área externa 15 serem diferentes entre si. Entretanto, o dispositivo de frenagem a disco da segunda modalidade não é limitado a casos específicos. Desde que a carga aplicada à área interna 14 da lona de freio 3 seja diferente da carga aplicada na área externa 15, a configuração pode não ser particularmente limitada. Quando a carga aplicada em uma área interna 14 é diferente da carga aplicada na área externa 15, a distribuição de entrada de calor para o disco de freio é não uniforme, como será descrito mais adiante no Exemplo 1. Como resultado, o estresse imposto aos parafusos fornecidos para fixar o disco de freio e a roda deve ser suprimido.

[0091] Razão entre constante de mola do elemento interno e constante de mola do elemento externo [0092] No caso em que o elemento interno e o elemento externo são molas, a razão K1/K2 entre a constante de mola K1 do elemento interno e a constante de mola K2 do elemento externo é preferivelmente 0,5 ou mais a 3 ou menos. Entretanto, o caso em que K1/K2 = 1 é excluído. Como será descrito mais adiante no Exemplo 2, quando K1/K2 é 0,5 ou mais a 3 ou menos (1 está excluído), a distribuição de entrada de calor para o disco de freio não é uniforme e assim o estresse imposto nos parafusos pode ser suprimido.

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23/37 [0093] Como descrito acima, no dispositivo de frenagem a disco da segunda modalidade, o aumento da temperatura no disco de freio deve ser suprimido. Além disso, a distribuição de entrada de calor para o disco de freio devido à fricção entre a lona de freio e o disco de freio não é uniforme. Como resultado, o estresse imposto aos parafusos fornecidos para fixar o disco de freio e a roda deve ser suprimido. Além disso, no dispositivo de frenagem a disco da segunda modalidade, a carga é aplicada diretamente no local de prensagem, ao invés de aplicar a carga diretamente nos elementos interno e externo que estão em contato com a lona de freio. O elemento interno e o elemento externo estão localizados entre a face traseira da lona de freio e a chapa de prensagem. A carga é aplicada na chapa de prensagem e a força é transmitida ao elemento interno e o elemento externo. Consequentemente, não é necessário nenhum mecanismo para aplicar uma carga em cada um dos elementos interno e externo. De acordo com o dispositivo de frenagem a disco da segunda modalidade, o número de mecanismos para aplicar uma carga pode ser reduzido. Isto fornece uma estrutura simples do dispositivo de frenagem a disco. O peso do dispositivo de frenagem a disco pode ser reduzido.

[0094] A seguir será descrito um dispositivo de frenagem a disco de uma terceira modalidade.

Terceira modalidade [0095] A FIG. 9 é uma vista de seção transversal de uma lona de freio e de uma pinça de freio de uma terceira modalidade. A FIG. 9 ilustra uma seção tomada ao longo da direção radial do disco de freio. Em relação à FIG. 9, uma configuração fundamental do dispositivo de frenagem a disco da terceira modalidade é a mesma que a configuração do dispositivo de frenagem a disco da segunda modalidade. Entretanto, o dispositivo de frenagem a disco da terceira modalidade é diferente da segunda modalidade pelo fato de que a chapa de prensagem

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24/37 e a chapa base 10 são conectadas entre si por um rebite 29. Deve ser notado que, na terceira modalidade, a descrição das mesmas configurações que as da segunda modalidade serão omitidas.

[0096] A FIG. 9 ilustra o caso em que o elemento interno 26 e o elemento externo 27 são arruelas belleville. A lona de freio inclui o elemento de fricção 9 e a chapa base 10. A pinça de freio inclui a chapa de prensagem 23, o elemento interno 26, o elemento externo 27, e a superfície de prensagem 28. Em geral, um elemento denotado por um sinal de referência 10 pode ser referido como um metal traseiro e um elemento denotado por um sinal de referência 23 pode ser referido como uma chapa base. Conforme usado aqui, entretanto, o elemento denotado por um sinal de referência 10 é referido como chapa base e o elemento denotado por um sinal de referência 23 é referido como uma chapa de prensagem.

[0097] O elemento interno 26 e o elemento externo 27 são dispostos entre a chapa de prensagem 23 e a chapa base 10. A chapa de prensagem 23 e a chapa base 10 são conectadas entre si por um rebite 29. A conexão pelo rebite 29 permite que a chapa de prensagem 23 se aproxime da chapa base 10 ao longo da direção axial do rebite 29. Consequentemente, quando uma carga é aplicada na face traseira da chapa de prensagem 23 pela superfície de prensagem 28, a carga é aplicada na face traseira da chapa base 10.

[0098] Nessa configuração, um aumento da temperatura local no disco de freio deve também ser suprimido, como nas modalidades descritas acima. Além disso, a distribuição de entrada de calor para o disco de freio pode não ser uniforme, e assim o estresse imposto nos parafusos fornecidos para fixar o disco de freio e a roda deve ser suprimido. Além disso, uma estrutura simples do dispositivo de frenagem a disco pode ser fornecida.

Exemplo 1

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25/37 [0099] No Exemplo 1, considerando-se o dispositivo de frenagem a disco da primeira modalidade descrita acima, foi feito um estudo sobre a distribuição de entrada de calor para o disco de freio e sobre o estresse imposto aos parafusos no caso em que a carga aplicada na área interna é diferente da carga aplicada na área externa. Como resultado, foi descoberto que, quando a carga aplicada na área interna é diferente da carga aplicada na área externa, a distribuição de entrada de calor para o disco de freio não é uniforme e assim o estresse imposto aos parafusos é suprimido. A descrição detalhada é como segue.

[00100] Os presentes inventores estudaram a relação entre a distribuição de entrada de calor para o disco de freio e o estresse imposto aos parafusos. Especificamente, os inventores conduziram testes como mostrado nos testes n^os 1 a 9 a seguir através da análise FEM (método do elemento finito). Testes foram conduzidos nos testes n^os 1 a 7 como exemplos da invenção e nos testes n^os 8 e 9 como exemplos comparativos.

Condições de teste [00101] A FIG. 10 é uma vista frontal de um modelo de análise FEM do Exemplo 1. A FIG. 11 é uma vista de seção transversal toada ao longo da linha XI-XI na FIG. 10. Em relação às FIGURAS 10 e 11, no modelo de análise FEM, é considerada uma roda tendo o dispositivo de frenagem a disco anexado a ele. O dispositivo de frenagem a disco e a roda foram ajustados para serem simétricos. Foi feito o cálculo em metade da área do dispositivo de frenagem a disco e da roda. O raio interno no disco de freio foi de 235 mm. O raio externo do disco de freio foi 360 mm. Em outras palavras, a largura da superfície deslizante do disco de freio na direção radial do disco de freio foi 125 mm. Os orifícios de parafuso foram fornecidos no centro da largura da superfície deslizante do disco de freio. Além disso, o diâmetro da roda foi de

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860 mm. A velocidade periférica de uma superfície de rolamento da roda foi de 300 km/h. A carga total aplicada na face traseira da chapa base da lona de freio foi de 13,6 kN.

Tabela 1

	R1 (mm)	R2 (mm)	D1 (mm)	D2 (mm)	w (mm)	P1 (kN)	P2 (kN)	N1	N2
Teste número 1	270	330	60	40	10	10,2	3,4	2	2
Teste número 2	270	330	40	60	10	5,2	8,4	2	2
Teste número 3	270’	330	4Õ	60	10	5,2	8,4	2	Ϊ
Teste número 4	280	330	40	60	0	5,2	8,4	2	2
Teste número 5	270	330	40	60	10	6,0	7,6	2	2
Teste número 6	270	330	40	60	10	3,0	10,6	2	2
Teste número 7	270	330	40	6Õ	10	2,2	11,4	2	2
Teste número 8	267	329	30	3Õ	32	6,8	6,8	8	8
Teste número 9	297	-	40		-	13,6	-	2	-

[00102] A Tabela 1 mostra as condições de teste. Cada um dos parâmetros será descrito em relação à FIG. 5. Na Tabela 1, R1 (mm) indica o raio até o centro da área de deslizamento interna. R2 (mm) indica o raio até o centro da área de deslizamento externa. D1 (mm) indica a largura da área de deslizamento interna. D2 (mm) indica a largura da área de deslizamento externo. W (mm) indica o vão entre a superfície de prensagem interna e a superfície de prensagem externa. Em outras palavras, W (mm) corresponde ao vão entre a área de deslizamento interna e a área de deslizamento externa. P1 (kN) indica a carga aplicada na área interna. P2 (kN) indica a carga aplicada na área externa. ΝΓ indica o número de superfícies de prensagem interna. N2 indica o número de superfícies de prensagem externa.

[00103] A carga P1 aplicada na área interna indica a carga total aplicada em todas as superfícies de prensagem internas. Por exemplo, no teste número 1, a carga P1 aplicada na área interna foi de 10,2 kN. Além disso, no teste número 1, há duas superfícies de prensagem interna. Consequentemente, a carga P1 aplicada na área interna indica

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27/37 a carga total aplicada nas duas superfícies de prensagem interna. O mesmo se aplica a outros números de teste. Além disso, o mesmo se aplica à carga P2 aplicada na área externa.

[00104] Nos testes números 1 a 7, a lona de freio foi carregada a partir de uma pluralidade de pontos. Além disso, a carga aplicada na área interna da lona de freio foi diferente da carga aplicada na área externa. No teste número 8, a carga aplicada na área interna foi igual à carga aplicada na área externa. No teste número 9, a lona de freio foi carregada a partir de um ponto.

[00105] A FIG. 12 ilustra a distribuição de entrada de calor para um disco de freio para os testes números 1 a 4. Na FIG. 12, uma linha sólida, uma linha de traços longos e traços curtos, uma linha de traços longos e traços curtos duplos, e uma linha tracejada indicam os resultados do teste número 1, do teste número 2, do teste número 3 e do teste número 4, respectivamente.

[00106] A FIG. 13 ilustra a distribuição de entrada de calor para um disco de freio para os testes números 5 a 9. Na FIG. 13, uma linha sólida, uma linha de traços longos e traços curtos, uma linha de traços longos e traços curtos duplos, uma linha tracejada E1, e uma linha tracejada E2 indicam os resultados do teste número 5, do teste número 6, do teste número 7, do teste número 8, e do teste número 9, respectivamente.

[00107] Em relação às FIGURAS 12 e 13, a ordenada indica o fluxo de calor J/(s-mm²), e a abscissa indica a posição da direção radial na superfície deslizante do disco de freio. A posição na direção radial representa a direção a partir do centro axial do eixo até qualquer posição arbitrária na superfície deslizante na direção radial do disco de freio. Nas FIGURAS 12 e 13, o caracter A denota uma área (área interna) variando de 235 a 297,5 mm na direção radial na superfície deslizante, e o caracter B denota uma área (área externa) variando de 297,5 a

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360 mm, [00108] Os valores máximos do fluxo de calor nos testes de números 1 a 7 (exemplos da invenção) foram menores que o valor máximo de fluxo de calor do teste número 9 (exemplo comparativo). Isto é porque uma carga aplicada na lona de freio por uma superfície de prensagem nos testes de números 1 a 7 foi menor que aquela no teste número 9. Consequentemente, nos testes de números 1 a 7 o aumento de temperatura local no disco de freio foi suprimido.

[00109] Além disso, nos testes de números 1 a 7, o fluxo de calor na área A do disco de freio foi diferente do fluxo de calor na área B. Em outras palavras, nos testes de números 1 a 7, a distribuição de entrada de calor para o disco de freio não foi uniforme na direção radial do disco de freio. Isto é porque, nos testes de números 1 a 7, a carga aplicada na área interna da lona de freio foi diferente da carga aplicada na área externa. Consequentemente, nos testes de números 1 a 7, o estresse imposto aos parafusos fornecidos para fixar o disco de freio e a roda foi suprimido. Uma descrição detalhada será feita quanto a esse ponto.

[00110] Os presentes inventores simularam a deformação do disco de freio pela análise FEM. Na análise FEM, uma carga aplicada em um parafuso pela deformação do disco de freio devido ao estresse térmico foi levada em consideração. A partir do resultado da análise FEM, o estresse imposto em um parafuso foi calculado para cada teste. A partir do estresse calculado, foi calculado um fator de segurança do parafuso para cada teste. Aqui, o fator de segurança do parafuso foi calculado segundo a seguinte fórmula:

[00111] (fator de segurança do parafuso) = (estresse permissível do parafuso) / (estresse imposto no parafuso calculado pela análise FEM) [00112] A FIG. 14 ilustra os valores relativos dos fatores de segurança dos parafusos em relação ao teste número 9. Em relação à FIG.

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14, os fatores de segurança dos parafusos nos testes de números 1 a 7 foram maiores que os fatores de segurança dos parafusos nos testes de números 8 e 9. Em outras palavras, nos testes de números 1 a 7 o estresse imposto aos parafusos foi suprimido. Em resumo, os presentes inventores descobriram pela análise FEM que, quando a distribuição de entrada de calor para o disco de freio não é uniforme na direção radial do disco de freio, o estresse imposto nos parafusos é suprimido se comparado com o caso de distribuição uniforme de entrada de calor.

Exemplo 2 [00113] No Exemplo 2, considerando-se o dispositivo de frenagem a disco da segunda modalidade descrita acima, foi feito um estudo sobre a distribuição de entrada de calor para o disco de freio. Como resultado, foi descoberto que a distribuição de entrada de calor para o disco de freio não é uniforme e assim o estresse imposto nos parafusos é suprimido com base nos resultados do Exemplo 1. A descrição detalhada é como segue.

[00114] Os presentes inventores estudaram a distribuição da entrada de calor para o disco de freio no caso do dispositivo de frenagem a disco da segunda modalidade. Especificamente, foram conduzidos testes nos testes de números 10 a 17 pela análise FEM. Os testes foram conduzidos nos testes de números 10 a 16 como exemplos da invenção e no teste número 17 como exemplo comparativo.

Condições do teste [00115] A FIG. 15 é uma vista de seção transversal de um modelo de análise FEM do Exemplo 2. Em relação à FIG. 15, o Exemplo 2 foi diferente do Exemplo 1 em termos da configuração da pinça de freio. Especificamente, a configuração da pinça de freio ilustrada na FIG. 6 foi considerada no Exemplo 2. A carga total aplicada na face traseira da chapa de prensagem foi de 13,6 kN. O elemento interno 26 e o

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30/37 elemento externo 27 foram considerados como sendo arruelas belleville. O centro da superfície de prensagem para aplicar uma carga na chapa de prensagem 23 estava a uma distância de 297,5 mm do centro do disco de freio, a posição sendo inclinada de 20° a partir da linha central do disco de freio. A linha central do disco de freio refere-se a uma linha que passa através tanto do centro do disco de freio quanto do centro de uma direção longitudinal da lona de freio. O centro do elemento interno estava a uma distância de 266,25 mm a partir do centro do disco de freio. O centro do elemento externo estava a uma distância de 328,75 mm a partir do centro do disco de freio. Outras condições de teste foram as mesmas que as do Exemplo 1.

Tabela 2

	K1/K2	Θ1 (grau)	Θ2 (grau)	D1 (mm)	D2 (mm)
Teste número 10	2	20	20	60	60
Teste número 11	3	20	20	60	60
Teste número 12	0,5	20	20	60	60
Teste número 13	1	30	20	60	60
Teste número 14	1	20	ÍÕ	60	60
Teste número 15	1	20	20	40	60
Teste número 16	1	20	20	60	40
Teste número 17	1	20	20	60	60

[00116] A Tabela 2 mostra as condições de teste. Cada um dos parâmetros na Tabela 2 será descrito em relação à FIG. 5. Na Tabela 2, ΚΓ indica a constante de mola do elemento interno. K2 indica a constante de mola do elemento externo. Em outras palavras, K1/K2 indica a razão entre a constante de mola do elemento interno e a constante de mola do elemento externo. Θ1 indica o ângulo entre o raio do disco de freio que passa através do centro do elemento interno e da linha central do disco de freio. Θ2 indica o ângulo entre o raio do dis

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31/37 co de freio que passa através do centro do elemento externo e a linha central do disco de freio. Outros parâmetros são similares àqueles do Exemplo 1.

[00117] Nos testes de números 10 a 12, que são exemplos da invenção, K1/K2 não foi 1. Em outras palavras, a constante de mola do elemento interno foi diferente da constante de mola do elemento externo. No teste número 13, que é um exemplo da invenção, Θ2 é 20°, e o centro do elemento externo cai em uma linha (raio do disco de freio) que passa através do centro da superfície de prensagem e do centro do disco de freio. Consequentemente, a distância do centro da superfície de prensagem para o centro do elemento externo é igual à distância entre o centro da superfície de prensagem e o centro do elemento externo na direção radial do disco de freio, que foi de 31,25 mm. No teste número 13, uma vez que Θ1 é 30°, o centro do elemento interno não caiu no raio do disco de freio que passa através do centro da superfície de prensagem. Consequentemente, a distância desde o centro da superfície de prensagem até o centro do elemento interno foi maior que a distância entre o centro do elemento interno e o centro da superfície de prensagem na direção radial do disco de freio, que foi de 31,25 mm. Similarmente, no teste número 14, que é um exemplo da invenção, uma vez que Θ2 foi 10° enquanto Θ1 foi 20°, a distância desde o centro da superfície de prensagem até o centro do elemento interno foi diferente da distância desde o centro da superfície de prensagem ate o centro do elemento externo. Nos testes de números 15 e 16, que são exemplos da invenção, D1 e D2 foram diferentes. Na modalidade, o elemento interno e o elemento externo são arruelas belleville. Consequentemente, D1 corresponde ao diâmetro da arruela belleville que constitui o elemento interno e D2 corresponde ao diâmetro da arruela belleville que constitui o elemento externo. Arruelas belleville que têm diâmetros diferentes têm constante de mola diferen

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32/37 tes. Em outras palavras, nos testes de números 15 e 16, a constante de mola do elemento interno e do elemento externo foram diferentes entre si.

[00118] A FIG. 16 ilustra a distribuição de entrada de calor para um disco de freio para os testes de números 10 a 12 e 17. Na FIG. 16, uma linha sólida, uma linha de traços longos e traços curtos, uma linha de traços longos e traços curtos duplos, e uma linha tracejada indicam os resultados do teste número 10, do teste úmero 11, do teste número 12 e do teste número 17, respectivamente.

[00119] A FIG. 17 ilustra a distribuição de entrada de calor para um disco de freio para os testes de números 13 e 14. Na FIG. 17, uma linha sólida e uma loinha tracejada indicam os resultados do teste número 13 e do teste número 14, respectivamente.

[00120] A FIG. 18 ilustra a distribuição de entrada de calor para o disco de freio para os testes de números 15 e 16. Na FIG. 18, uma linha sólida e uma linha tracejada indicam os resultados do teste número 15 e do teste número 16, respectivamente.

[00121] Nas FIGURAS 16 a 18, a ordenada indica o fluxo de calor J/(s-mm²), e a abscissa indica a posição (mm) na direção radial da superfície deslizante do disco de freio.

[00122] Em relação à FIG. 16, no teste número 17, que é um exemplo comparativo, o valor máximo do fluxo de calor na área A foi igual ao valor máximo de fluxo de calor na área B. Isto é porque no teste número 17, a constante de mola K1 do elemento interno foi a mesma que a constante de mola K2 do elemento externo. Em outras palavras, isto é, porque no teste número 17, a carga aplicada na área interna foi a mesma que a carga aplicada na área externa. Nos testes de números 10 a 12, que são exemplos da invenção, o valor máximo de fluxo de calor na área A foi diferente do valor máximo do fluxo de calor na área B. Isto é porque nos testes de números 10 a 12, a constante de

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33/37 mola K1 do elemento interno foi diferente da constante de mola K2 do elemento externo. Em outras palavras, nos testes de números 10 a 12, a carga aplicada na área interna foi diferente da carga aplicada na área externa. Como resultado, a distribuição de entrada de calor para o disco de freio não foi uniforme na direção radial do disco de freio.

[00123] Em relação à FIG. 17, nos testes de números 13 e 14, que são exemplos da invenção, o valor máximo do fluxo de calor na área A foi diferente do valor máximo de fluxo de calor na área B. Isto é porque, nos testes de números 13 e 14, a distância desde o centro da superfície de prensagem até o centro do elemento interno foi diferente da distância desde o centro da superfície de prensagem até o centro do elemento externo. Em outras palavras, nos testes de números 13 e 14, a carga aplicada na área interna foi diferente da carga aplicada na área externa. Como resultado, a distribuição de entrada de calor para o disco de freio não foi uniforme na direção radial do disco de freio.

[00124] Em relação à FIG. 18, nos testes de números 15 e 16, que são exemplos da invenção, o valor máximo do fluxo de calor na área A foi diferente do valor máximo do fluxo de calor na área B. Isto é porque, nos testes de números 15 e 16 o diâmetro da arruela belleville que constitui o elemento interno foi diferente do diâmetro da arruela belleville que constitui o elemento externo. Em outras palavras, nos testes de números 15 e 16, a constante de mola do elemento interno foi diferente da constante de mola do elemento externo. Como resultado, a distribuição de entrada de calor para o disco de freio não foi uniforme na direção radial do disco de freio, pela mesma razão dos testes de números 10 a 12.

[00125] A FIG. 19 ilustra valores relativos dos fatores de segurança dos parafusos em relação ao teste número 17. Em relação à FIG. 19, fatores de segurança dos parafusos dos testes de números 10 a 16 foram maiores que o fator de segurança dos parafusos do teste núme

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34/37 ro 17. Em outras palavras, nos testes de números 10 a 16 o estresse imposto aos parafusos foi suprimido. Como descrito no Exemplo 1, isto é, porque a distribuição de entrada de calor para o disco de freio não foi uniforme na direção radial do disco de freio.

[00126] Foram descritas modalidades da presente invençãe. Entretanto, as modalidades descritas acima são apenas para ilustração para implementação da presente invenção. Consequentemente, a presente invenção não é limitada às modalidades descritas acima e pode ser submetida a mudanças para implementação conforme adequado sem sair do seu escopo.

[00127] Na primeira modalidade foi feita a descrição do caso em que um braço da pinça de freio apóia a superfície de prensagem interna e a superfície de prensagem externa. Entretanto, o apoio da superfície de prensagem interna e da superfície de prensagem externa não é limitado ao caso específico. A superfície de prensagem interna e a superfície de prensagem externa podem ser apoiadas por braços separados. Em outras palavras, um braço independente pode apoiar uma superfície de prensagem. Além disso, um braço pode apoiar uma ou mais superfícies de prensagem externas e outro braço pode apoiar uma ou mais superfícies de prensagem externas.

[00128] No exposto acima, foi feita uma descrição quanto ao caso em que a pinça de freio inclui duas superfícies de prensagem internas e duas superfícies de prensagem externas. Entretanto, o número de superfícies de prensagem internas e o número de superfícies de prensagem externas não são limitados ao caso específico. A pinça de freio pode incluir uma superfície de prensagem interna e uma superfície de prensagem externa. A pinça de freio pode incluir 3 ou mais superfícies de prensagem interna e 3 ou mais superfícies de prensagem externas. Além disso, o número de superfícies de prensagem internas pode ser diferente do número de prensagens externas. Em resumo, é apenas

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35/37 necessário que a carga total aplicada na área interna da lona de freio seja diferente da carga total aplicada na área externa. Isto é porque, quando a carga total aplicada na área interna é diferente da carga total aplicada na área externa, a distribuição de entrada de calor para o disco de freio não é uniforme. Quando a pinça de freio inclui uma pluralidade de superfícies de prensagem internas, a carga total aplicada na área interna se refere ao total de cargas em todas as superfícies de prensagem internas. O mesmo se aplica à superfície de prensagem externa.

[00129] A pinça de freio das modalidades pode ser do tipo alavanca com descrito acima, ou pode aplicar uma carga na face traseira da chapa base diretamente por um pistão, como no caso de uma flutuação ou do tipo oposto. Quanto ao caso de flutuação, uma carga pode ser aplicada por uma força de reação. Em resumo, a forma como uma carga é aplicada na fona de freio não é particularmente limitada. A pinça de freio pode incluir uma pluralidade de cilindros de freio.

[00130] No exposto acima, foi feita a descrição do caso em que a superfície de prensagem interna e a superfície de prensagem externa estão em uma forma circular. Entretanto, as formas das superfícies de prensagem internas e das superfícies de prensagem externas não são limitadas ao caso específico. A superfície de prensagem interna e a superfície de prensagem externa podem estar em uma forma poligonal.

[00131] No exposto acima, foi feita a descrição do caso em que quando uma pluralidade de orifícios de parafusos no disco de freio são projetados na face traseira da chapa base, a fronteira entre a área interna e a área externa é um arco em um círculo que passa pelos centros dos orifícios de parafusos projetados. Entretanto, a fronteira entre a área interna e a área externa não é limitada ao caso específico. É apenas necessário que a fronteira entre a área interna e a área exter

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36/37 na passe através das áreas dos orifícios de parafusos projetados. [00132] Na segunda modalidade, foi feita a descrição do caso em que apenas a constante de mola é mudada e o caso em que apenas as posições da superfície de prensagem interna e da superfície de prensagem externa são mudadas, para fazer a carga aplicada na área interna e a carga aplicada na área externa serem diferentes entre si. Entretanto, o dispositivo de frenagem a disco da modalidade não é limitado ao caso específico. No dispositivo de frenagem a disco da modalidade, a constante de mola do elemento interno pode ser feito ser diferente da constante de mola do elemento externo, e também a distância desde o centro da superfície de prensagem até o centro do elemento interno pode ser feita diferente da distância desde o centro da superfície de prensagem até o centro do elemento externo.

Lista de sinais de referência

1: Dispositivo de frenagem a disco

2: Disco de freio

3: Lona de freio

4: Pinça de freio

5: Eixo

6: Roda

7: Orifício de parafuso

8: Parafuso

9: Elemento de fricção

10: Chapa base

11: Superfície deslizante

12: Face frontal da chapa base

13: Face traseira da chapa base

14: Área interna

15: Área externa

16: Fronteira

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37/37

17: Superfície de prensagem interna

18: Superfície de prensagem externa

19: Braço

20: Cilindro de freio

21: Fulcro

22: Suporte

23: Chapa de prensagem

24: Face frontal da chapa de prensagem

25: Face traseira da chapa de prensagem

26: Elemento interno

27: Elemento externo

28: Superfície de prensagem

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Dispositivo de frenagem a disco para aplicar um freio em uma roda ligada a um eixo, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de frenagem a disco compreende:

um disco de freio tendo uma pluralidade de orifícios de parafusos arranjados em uma superfície deslizante e em um mesmo círculo, o disco de freio sendo fixado à roda por parafusos inseridos nos respectivos orifícios de parafusos;

uma lona de freio que faceia o disco de freio, a lona de freio incluindo um elemento de fricção e uma chapa base para apoiar o elemento de fricção;

uma pinça de freio configurada para aplicar uma carga em uma face traseira da chapa base para prensar o elemento de fricção contra a superfície deslizante, onde a face traseira da chapa base é dividida em uma área interna e uma área externa ao longo de uma fronteira arqueada centrada no centro axial de um eixo, onde quando a pluralidade de orifícios de parafusos é projetada na face traseira da chapa base na direção do eixo, a fronteira passa através das áreas dos orifícios de parafusos projetados, e onde a pinça de freio inclui uma superfície de prensagem interna que aplica uma carga na área interna e uma superfície de prensagem externa que aplica uma carga na área externa, e a carga aplicada na área interna pela superfície de prensagem interna é diferente da carga aplicada na área externa pela superfície de prensagem externa.
2. Dispositivo de frenagem a disco de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a carga aplicada na área interna pela superfície de prensagem interna e a carga aplicada na área externa pela superfície de

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2/3 prensagem externa, a razão entre a maior carga e a menor carga é 1,3 ou mais a 6,0 ou menos.
3. Dispositivo de frenagem a disco de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a carga aplicada na área interna pela superfície de prensagem interna e a carga aplicada na área externa pela superfície de prensagem externa, a razão entre a largura da superfície de prensagem interna ou da superfície de prensagem externa, qualquer que seja a que aplique a maior carga, na direção radial do disco de freio e a largura da superfície deslizante do disco de freio na direção radial é 0,4 ou mais, e a razão entre a largura da superfície de prensagem interna ou a superfície de prensagem externa, qualquer que seja a que aplique a menor carga, na direção radial do disco de freio e a largura da superfície deslizante do disco de freio na direção radial é 0,25 ou mais.
4. dispositivo de frenagem a disco de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pinça de freio inclui uma pluralidade de superfícies de prensagem internas e uma pluralidade de superfícies de prensagem externas, e a carga total aplicada na área interna pela pluralidade de superfícies de prensagem interna é diferente da carga total aplicada na área externa pela pluralidade de superfícies de prensagem externas.
5. Dispositivo de frenagem a disco de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pinça de freio inclui uma das superfícies de prensagem internas e uma pluralidade de superfícies de prensagem externas, e uma carga aplicada na área interna por uma dentre a superfície de prensagem interna é diferente da carga total aplicada na área externa pela pluralidade de superfícies de prensagem externas.
6. Dispositivo de frenagem a disco de acordo com a reivin

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3/3 dicação 1, caracterizado pelo fato de que a pinça de freio inclui uma pluralidade de superfícies de prensagem internas e uma das superfícies de prensagem externas, e a carga total aplicada na área interna pela pluralidade de superfícies de prensagem internas é diferente da carga aplicada na área externa pela superfície de prensagem externa.
7. Dispositivo de frenagem a disco de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pinça de freio inclui: uma chapa de prensagem que faceia a face traseira da chapa base; um elemento interno que inclui a superfície de prensagem interna, o elemento interno sendo disposto entre a área interna da chapa base e a chapa de prensagem e ligado à área interna da chapa base e à chapa de prensagem; um elemento externo que inclui a superfície de prensagem externa, o elemento externo sendo disposto entre a área externa da chapa base e a chapa de prensagem e ligado à área externa e à chapa de prensagem; e uma superfície de prensagem que aplica uma carga em uma face traseira da chapa de prensagem.
8. Dispositivo de frenagem a disco de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o elemento interno e o elemento externo são molas, e a constante de mola do elemento interno é diferente da constante de mola do elemento externo.
9. Dispositivo de frenagem a disco de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que a distância desde o centro da superfície de prensagem até o centro do elemento interno é diferente da distância desde o centro da superfície de prensagem até o centro do elemento externo.