BRPI0407630B1 - freio a disco e lona de freio - Google Patents

Abstract

"freio a disco e lona de freio". um freio a disco compreende um suporte de freio com pelo menos duas cavilhas (16a, 16b) para guiar axialmente uma lona de freio (32) em relação ao disco de freio. o plano estendido pelos eixos das cavilhas tem uma menor distância radial a partir do eixo do freio do que o centro de gravidade da superfície (f) da lona de fricção.

Description

“FREIO A DISCO E LONA DE FREIO” A invenção trata de um freio a disco com um suporte de freio suscetível de ser fixado ao veículo e rrnmido de cavilhas roscadas, e com lonas de freio e uma pinça ou armação.

Os freios deste tipo são genericamente conhecidos. As lonas de freio, consistindo em uma placa portadora e de um revestimento de fricção, são normalmente guiadas axialmente em relação ao disco de freio por intermédio de cavilhas roscadas fixadas no suporte de freio. Com os freios a disco, "axialmente" significa em geral em uma direção paralela ao eixo de rotação do disco de freio. "Radialmente" significa correspondentemente uma direção perpendicular a uma direção axial no sentido acima. A técnica anterior de freios a disco deste tipo é representada, e.g., pelos seguintes documentos de patente: DE 1 238 284;DE 1 505 491; DE 1 575 920; DE 2 804 808; DE 2 845 404; DE 4 115 064 e DE 4 416 815. Documentos de patente que também se relacionam com a técnica anterior são DE 101 13 347; DE 2 211 013; e US 3 915 263.

Uma definição de problema técnico persistente na projeção de freios a disco reside na redução do custo de fabricação e do peso do freio com simultânea alta confiabilidade funcional e baixa despesa de manutenção.Os dois objetivos standard por último mencionados também incluem particularmente a prevenção de suscetibilidades à falha dos freios causada por oxidação. Um problema específico em todas as construções de freio reside na prevenção de ruídos de "rinchar" dos freios devido às oscilações. A presente invenção dedica-se também a estes objetivos técnicos. O freio a disco de acordo com a invenção tem de uma maneira conhecida um suporte de freio, que pode ser fixado ao chassi do veículo e é munido de cavilhas roscadas, para guiar uma lona ou revestimento de freio em relação ao freio a disco. A lona de freio tem retentores para as cavilhas, nos quais as cavilhas se engatam. Os objetivos técnicos supracitados são alcançados de acordo com a invenção pelo fato do plano que passa através dos eixos centrais das cavilhas ter uma menor distância radial do eixo do disco que o centróide da lona de fricção da lona do freio e a lona de freio ter contato linear nos retentores com as cavilhas associadas em cada caso.

De preferência é previsto que a dita distância entre o plano e o eixo do disco seja menor em pelo menos 5%, de preferência pelo menos 10% e preferencialmente pelo menos 15% inferior à distância radial do centróide da lona de fricção a partir do eixo do disco.

Uma variante preferencial da invenção assegura que a lona de freio disposta no lado exterior do veículo seja guiada por cavilhas roscadas, os eixos das quais se estendem por um plano, a distância do qual do eixo do disco é menor que a distância do centróide da lona de fricção a partir do eixo do disco.

Outra variante da invenção assegura que as circunstâncias acima se aplicam a ambas as lonas de freio no lado interior do veículo e no lado exterior do veiculo.

De acordo com outra variante da invenção é previsto que os eixos centrais das cavilhas tenham uma menor distância radial do eixo do disco que o centróide da lona de fricção da lona do freio. Nesta variante da invenção a dita diferença entre as distâncias também pode ser equivalente a 5% ou 10%, relacionada em cada caso com a maior distância, em outras palavras a distância do centróide F do eixo do disco A.

Uma configuração preferencial da invenção prevê que as lonas de freio tenham reentrâncias em forma de U nas quais as cavilhas se engatam. As ditas reentrâncias em forma de U de preferência se estendem paralelas ao plano simétrico do freio, isto é, aos eixos centrais das reentrâncias (que são eixos simétricos das reentrâncias como tais) se estendem paralelos ao plano simétrico do freio, em outras palavras o plano que passa através do centróide F da lona de fricção e o eixo de rotação A do disco de freio no estado do freio não aplicado é perpendicular à lona.

Em vez das ditas reentrâncias em 'XJ', orifícios também podem ser previstos nas lonas de freio para reter uma cavilha associada em cada caso. Orifícios alongados nas lonas de freio também são possíveis, em que seus eixos longitudinais, em outras palavras os eixos centrais se estendendo na direção longitudinal dos orifícios alongados, se estendem em perpendicular ao plano simétrico do freio. A invenção refere-se também a lonas de freio para uso com um freio a disco do tipo mencionado. A invenção relaciona-se adicionalmente a um processo para produzir um freio a disco deste tipo.

Demais configurações preferenciais da invenção são comunicadas nas reivindicações subordinadas e na descrição que se segue de exemplos de realização. A fig. 1 mostra um freio a disco em uma vista frontal, isto é, no estado montado a partir do exterior das partes internas do veículo. A fig. 2 mostra o freio a disco de acordo com a fig. 1 em projeção horizontal, a partir de cima sobre a pinça. A fig. 3 mostra o freio a disco de acordo com as figs. 1 e 2 visto de lado, isto é, na direção do plano do disco de freio. A fig. 4 mostra o freio a disco de acordo com as figs. 1 a 3 em uma vista seccional. A fig. 5 mostra o suporte de freio em uma vista frontal. A fig. 6 mostra o suporte de freio em projeção horizontal. A fig. 7 mostra o freio a disco de acordo com as figs. 1 a 6 em uma vista traseira, isto é, no estado montado a partir do interior do veículo para o exterior. A fig. 8 mostra uma lona de freio para uso em um freio a disco de acordo com as fígs. 1 a 7. A fig. 9 mostra parte de uma lona de freio e uma cavilha retentora de lona com uma folha amortecedora metálica.

Nas figuras que se seguem diferentes modalidades típicas são ilustradas, em que os componentes que são fimcionalmente idênticos ou funcionalmente similares entre si são caracterizados pelos mesmos símbolos de referência.

Como ilustrado particularmente nas figs. 1,2,5, 6, um suporte de freio 10 tem dois braços 10a, 10b. Acima do suporte de freio é prevista uma pinça 12, que nas modalidades típicas ilustradas é construída como uma pinça flutuante e em duas partes. A pinça adicionalmente tem uma seção 12a no interior do veículo e uma seção 12b no exterior do veículo. As seções 12a, 12b são rigidamente interligadas por parafusos 26a, 26b, 26c, 26d (ver as figs. 2 e 7). O suporte de freio 10 é fixado rigidamente ao veículo da maneira normal, orifícios 14a, 14b e parafusos (não mostrados) atendendo a esta finalidade.

Como mostra especificamente a fig. 6 (e as figs. 1, 3, 4, 5), cavilhas roscadas 16a, 16b, 18a, 18b são rigidamente ligadas com o suporte de freio 10. As ditas cavilhas são munidas sobre parte de sua extensão longitudinal de uma rosca externa que é aparafusada em um rosca interna correspondente no suporte de freio 10. As seções das cavilhas expostas na fig. 6 (em outras palavras as seções não cobertas pelo suporte de freio na fig. 6) são isentas de filetes de rosca. Estas seções das cavilhas 16a, 16b, 18a, 18b servem, como descrito em maior detalhe abaixo, para suportar as lonas de freio.

Como pode ser visto particularmente nas figs. 3, 4, 7 a pinça flutuante 12 desliza sobre cavilhas 20a, 20b. As cavilhas 20a, 20b são aparafusadas em cavilhas 18a, 18b localizadas no interior do veículo, coaxialmente na realidade, como pode ser visto em particular pela figura 3.

As cavilhas 18a, 18b são para esta finalidade munidas centralmente de uma rosca interna em que uma rosca externa das cavilhas 20a, 20b pode ser aparafusada em cada caso. As cavilhas 20a e 18a e também as cavilhas 20b, 18b são assim em cada caso coaxiais entre si (ver a fig. 3). As cavilhas 16a, 18a são igualmente coaxiais e também as cavilhas 16b, 18b (fig. 6).

De acordo com as figs. 2 e 7 as duas seções de pinça flutuantes 12a, 12b são rigidamente interligadas por parafusos 26a, 26b, 26c,ód. A face de contato das duas seções de pinça 12a, 12b são designadas como 12c na fig. 2.

Fluido de freio é conduzido para o interior de uma câmara de fluido 30 da maneira normal via uma entrada de fluido 22 para mover o êmbolo 28 (ver a fig. 4). Se, por conseguinte, a pressão de fluido é aumentada na câmara 30, o êmbolo 28 se desloca para a direita na fig. 4 e a pinça 12 correspondentemente para a esquerda. A fig. 8 mostra uma (32a) das duas lonas (pastilhas) de freio identicamente construídas 32a, 32b (ver também a fig. 4). A lona de freio 32a consiste em uma placa portadora 34a (construída de metal) e de uma lona 36a. A lona 36a se desgasta devido à fricção durante a frenagem. A fig. 8 também mostra o centróide F da lona de fricção 32a. A lona de freio tem sobre o lado interno e sobre o lado externo do freio em cada caso uma reentrância em forma de 'U' 40, 40’. A fig. 8 também mostra esquematicamente o eixo de rotação A do disco de freio 38 (o último não mostrado na fig. 8, ver a fig. 4).

As lonas de freio 32a, 32b são aplicadas com suas reentrâncias em 'U* 40,40' sobre as seções desprovidas de filetes de rosca das cavilhas 16a, 16b ou 18a, 18b a partir de cima. Isto resulta em um contato linear entre uma parede nas reentrâncias 40, 40' e a superfície da respectiva cavilha 16a, 16b, 18a, 18b.

Os componentes de freio, em particular as posições das cavilhas 16a, 16b, 18a, 18b e as distâncias entre as reentrâncias 40, 40' nas lonas de freio 32a, 32b e também as reentrâncias 40, 40' propriamente ditas são dimensionadas de tal maneira que os eixos longitudinais das cavilhas 16a, 16b, 18a, 18b franqueiam um plano que por conseguinte passa através destes eixos, a distância do qual do eixo de rotação A do disco de freio (ver a fíg. 8) é menor que a distância do centróide F da lona de fricção a partir deste eixo de rotação A. Nas fígs. 1 e 5 o plano coberto pelos eixos centrais das cavilhas é designado por "P". A posição do eixo de rotação A do freio a disco sendo perpendicular ao plano de projeção é também esquematicamente ilustrada. Naturalmente, a distância radial do eixo deste disco do dito plano resulta do traçado da perpendicular ao plano, em outras palavras isto significa a distância perpendicular. Esta é a distância "D" de acordo com a figura.

Outrossim, as ditas dimensões dos componentes de freio são selecionadas de tal maneira que quando uma força de frenagem é iniciada que o veículo é suscetível de frear até aproximadamente 0,1 g, somente forças de tração atuam sobre as lonas de freio. Se na fig. 8 o disco de freio gira no sentido anti-horário em tomo do eixo A, o lado de entrada do freio está à direita, em outras palavras correspondente à reentrância 40, ao passo que o lado de saída do freio está à esquerda, correspondente à reentrância 40'. Com forças de frenagem que com boa atuação de fricção entre os pneus e a pista (de rodagem) não excedam a dita máxima desaceleração do veículo de 0,1 g, somente forças de tração por conseguinte ocorrem sobre a lona de freio 32a, isto é, no lado de entrada (fig. 8, à direita) as forças de frenagem são absorvidas pela projeção do lado de entrada 42 da lona de freio (as forças de fricção atuam à esquerda na fig. 8), Não antes de uma força de frenagem acima de uma desaceleração de 0,1 g ser iniciada é que a face excedente 46 da lona de freio colide contra a cavilha associada na reentrância 40' e as forças de frenagem são absorvidas pelas forças de tração (projeção 42) e forças de pressão (sobre a face 46). As dimensões do freio são ainda selecionadas de tal maneira que durante a transmissão de uma força de frenagem resultante de uma pressão de frenagem hidráulica de até aproximadamente 10 bar e correspondente a uma desaceleração de veículo de até aproximadamente 1 m/s2, somente as forças de tração descritas atuam sobre a lona de freio (lonas de freio 32a, 32b), ao passo que com pressões de frenagem hidráulica de mais de 30 bar, correspondentes a uma desaceleração do veículo de mais de 3 m/s2, tanto forças de tração como forças de pressão apreciáveis (como descrito acima) sempre atuam sobre as lonas de freio. Na faixa de transição entre 10 e 30 bar uma transmissão de força gradualmente crescente é iniciada pela pressão. Isto significa que o suporte de freio pode receber uma construção leve (com pouco peso). Altas forças circunferentes são favoravelmente distribuídas sobre ambos os braços do suporte.

As transmissões de força acima mencionadas pela força de tração ou pressão são de preferência selecionadas para a lona de freio no exterior do veículo. Para as lonas de freio dispostas no lado interno do veículo as suas dimensões são de preferência de tal maneira selecionadas que elas em grande parte são submetidas a forças de tração.

As figs. 9 e 10 mostram uma configuração específica do freio, em que o suporte de freio 10 é munido no lado externo do veículo de uma ponte 42, que interliga os braços livres 10a, 10b do suporte de freio 10. A ponte 42 pode consistir, e.g. de metal em folha e é aparafusada por cavilhas 16a, 16b. A ponte 42 reforça o suporte de freio e pode transmitir forças. Também pode servir, e.g. para afixar um identificador ou marca registrada. A ponte 42 também pode ser configurada como uma folha de metal em multicamadas, particularmente ser munida de material amortecedor,de preferência em uma construção em sanduíche com a camada amortecedora entre camadas de metal. De preferência nenhum material amortecedor é previsto na área das posições de aparafusamento (cavilhas 16a, 16b).

As reentrâncias em 'U' 40, 40', de acordo com a fig. B, apresentam transições arredondadas sobre seus pisos entre as faces alterais, em que os raios de transição (ver o símbolo de referência 48) são menores que os raios das cavilhas de suporte 16a, 16b, 18a, 18b. Isto possibilita definir as linhas de contato entre a lona de freio e a cavilha mais precisamente. A pequena face de contato de preferência linear das cavilhas na reentrância em ‘U* 40, 40’ habilita quaisquer produtos corrosivos a serem removidos devido à alta pressão superficial. Oscilações são substancialmente evitadas.

Nas reentrâncias em 'U' 40, 40' uma folha amortecedora metálica, por exemplo, adaptada ao U em forma, pode ser disposta, em outras palavras entre a cavilha e a parede da reentrância. As cavilhas 16a, 16b, 18a, 18b também podem ser munidas de uma manga, particularmente uma manga elástica que igualmente pode causar maior amortecimento de oscilações. O freio acima descrito oferece particularmente a vantagem de ser fácil de fabricar e montar. A perfuração, o estabelecimento de uma condição simétrica e a abertura de roscas representam tudo que se faz necessário para a usinagem removedora de metal do suporte de freio durante a manufatura. A fig. 11 mostra um suporte de freio 10 modificado com relação ao exemplo de concretização de acordo com a fig. 6. Em conformidade com o exemplo de concretização de acordo com a fig. 6, no suporte 10 de acordo com a fig. 11 os orifícios rosqueados 50a, 50b também são moldados para a retenção das cavilhas 16a, 16b, 18a, 18b (não mostradas na fig. 11). Em uma modificação do exemplo de concretização de acordo com a fig. 6, no exemplo de concretização do suporte de freio de acordo com a fig. 11 as cavilhas para guiar a pinça não são aparafusadas coaxialmente nas cavilhas que suportam uma lona de freio, porém em vez disso, orifícios roscados separados 52, 52b são previstos sobre o suporte de freio 10 para reter as cavilhas (ver a fig. 16, símbolo de referência 56a) sobre as quais a pinça pode deslizar axialmente. O freio com um suporte de freio de acordo com a fig. 11 de maneira diferente, em outras palavras além do guiamento da pinça pelo orifícios roscados 52a, 52b e correspondentes cavilhas 56a (ver a fig. 6), correspondem ao exemplo de concretização de acordo com as figs. 1 a 10. Isto é ilustrado nas figs. 14, 15 e 16, onde os componentes e elementos que tem a mesma ou pelo menos uma função similar àquela dos correspondentes componentes no exemplo de concretização de acordo com as figs. 1 a 10 portam os mesmos símbolos de referência como nas figs. 1 a 10. Em uma modificação do exemplo de concretização acima descrito a pinça flutuante 12 por conseguinte desliza sobre as cavilhas roscadas 56a, 56b que são aparafusadas nos orifícios roscados 52a, 52b (fig. 11). A fig. 12 mostra uma lona de freio 32, modificada com respeito ao exemplo de concretização de acordo com a fig. 8, com uma lona de fricção 36. Esta lona de freio 32 é ilustrada ligeiramente ampliada na fig. 13 sem o suporte de freio 10.

Nos exemplos de concretização de acordo com as figs. 1 a 17 as cavilhas 16a, 16b, 18a, 18b sobre as quais as lonas de freio são suportadas são cilíndricas na área de suporte em cada caso. A fig. 16 mostra o detalhe, já mencionado acima, do suporte da pinça flutuante 12 sobre o suporte de freio 10 por intermédio de uma cavilha roscada 56a (o lado oposto do freio é correspondentemente configurado com uma cavilha roscada 56b, ver a fig. 14) que é aparafusada em um furo roscado 52a no suporte de freio 10. Uma manga 58 em si conhecida está localizada entre a cavilha roscada 56a e a pinça 12. A guia corrediça é selada de maneira normal. A fig. 17 mostra um detalhe do freio de acordo com as figs. 1 a 10, isto é, a disposição coaxial da cavilha 20a sobre a qual a pinça flutuante desliza e da cavilha 16a que suporta a lona de freio. Como já explanado acima, centralmente moldada na cavilha 16a existe uma rosca interna 60, na qual a cavilha 20a é aparafusada com uma correspondente rosca externa. Uma manga 62 circunda a cavilha 20a. Uma outra manga 64, que é rigidamente conectada com a pinça 12, desliza sobre a manga 62. A face deslizante sobre o exterior da manga 62 é selada por uma vedação 66. A fig. 16 mostra um detalhe de uma configuração preferencial de um suporte de freio 10 com uma cavilha 16a, que neste caso é munida de uma manga 68, sobre a qual a lona de freio é suportada, quer pelas reentrâncias em forma de ’U' de acordo com a fig. 8 ou com um orifício 54a ou 54b de acordo com as figs. 12, 13. A manga 68 pode ter propriedades preventivas de corrosão e/ou compreender propriedades isolantes entre a lona de freio e a cavilha roscada. A fig. 19 mostra um detalhe de uma configuração preferencial com uma lona de freio 32, que é proposta para representar, por exemplo, uma das lonas de freio 32a, 32b de acordo com os exemplos de concretização acima, e com tuna cavilha roscada 16a. O conjunto podería correspondentemente ser configurado com a cavilha roscada 16b, uma folha metálica elástica 70 sendo disposta entre a cavilha roscada e a lona de freio para amortecimento.

Em uma modificação dos freios de pinça flutuante descritos acima a título de exemplo a invenção também pode ser implementada com um freio de pinça fixa. Até certo ponto o suporte de freio e as cavilhas roscadas e as características associadas das lonas de freio correspondem àquelas do freio de pinça flutuante, somente uma diferente iniciação de força aplicada às lonas de freio se processando no caso da pinça fixa. No freio de pinça fixa as reentrâncias correspondentes aos símbolos de referência 40, 40' na fig. 8 podem de preferência configuradas como orifícios alongados. Nestas modalidades de realização da invenção deve ser considerado como uma vantagem específica o fato de que devido às lonas de freio em um freio a quatro êmbolos serem submetidas a forças de tração, os diâmetros de todos os êmbolos podem ser da mesma dimensão. É desnecessário proporcionar diâmetros de embolo maiores no lado de saída ou externa.

REIVINDICAÇÕES

Claims (12)

1. Freio a disco, o suporte de freio (10) do qual é munido de pelo menos duas cavilhas (16a, 16b, ISa, 18b) para guiar uma lona de freio (32a, 32b) axialmente em relação ao disco de freio (38), em que a lona de freio (32a, 32b) possui retentores (40, 40', 54a, 54b) para as cavilhas, nos quais as cavilhas (16a, 16b, 18a, 18b) se engatam, e em que os eixos centrais das cavilhas (16a, 16b) franqueiam um plano (F) que tem uma menor distância radial (D) do eixo de disco (A) que o centróide (F) da lona de fricção (36a, 36b) da lona de freio (32a, 32b), caracterizado pelo fato de que a lona de freio (32a, 32b) tem contato linear nas reentrâncias (40, 40', 54a, 54b) com as cavilhas (16a, 16b, 18a, 18b) associadas em cada caso.

2. Freio a disco de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o plano (P) que passa através dos eixos centrais das cavilhas, tem uma distância radial menor em pelo menos 5%, de preferência pelo menos 10% e preferencialmente pelo menos 15% do eixo (A) em relação ao centróide (F) da lona (36a, 36b) da lona de freio (32a, 32b).

3. Freio a disco de acordo com uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a lona de freio (32b) no exterior do veículo é disposta e guiada sobre cavilhas (16a, 16b).

4. Freio a disco de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o suporte de freio (10) é munido de quatro cavilhas (16a, 16b, 18a, 18b), sobre as quais duas lonas de freio (32, 32b) são suportadas e guiadas no exterior do veículo ou no interior do veículo, em que os eixos centrais das cavilhas franqueiam um plano (P), a distância radial (D) do qual do eixo de disco (A) é menor que as distâncias dos centróides (F) das lonas de fricção (36a, 36b) das lonas de freio (32a, 32b) do eixo de disco (A).

5. Freio a disco de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que as lonas de freio (32a, 32b) têm reentrâncias em 'U' (40, 40’) nas quais as cavilhas roscadas (16a, 16b, 18a, 18b) se engatam.

6. Freio a disco de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que as lonas de freio (32a, 32b) têm orifícios alongados para reter as cavilhas (16a, 16b, 18a, 18b) associadas em cada caso.

7. Freio a disco de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que as cavilhas (16a, 16b, 18a, 18b) consistem de um material diferente do suporte de freio (10), particularmente de aço inoxidável ou das cavilhas serem munidas de um revestimento de aço inoxidável.

8. Freio a disco de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que ele é um freio de pinça flutuante, freio de armação flutuante ou freio de pinça fixa.

9. Freio a disco de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que as disposições recíprocas e dimensões das cavilhas (16a, 16b, 18a, 18b) e de pelo menos a lona de freio externa (32b) são tais que quando uma força de frenagem é iniciada em que o veículo é suscetível de frear até um máximo valor na faixa de aproximadamente 0,1 g, somente forças de tração atuam sobre a lona de freio (32b).

10. Lona de freio (32a, 32b) para um freio a disco, que suporta a lona de freio sobre duas cavilhas, em que a lona de freio (32a, 32b) tem retentores (40, 40’; 54a, 54b) para as cavilhas e estes retentores são de tal modo dimensionados que a distância (D) de um plano, estendido pelos eixos centrais das cavilhas, do eixo (A) do freio a disco é menor que a distância do centróide (F) da lona de fricção (36a, 36b) do eixo (A) do disco de freio, a lona de freio (32a, 32b) caracterizada pelo fato de que tem contato linear nos retentores (40, 40'; 54a, 54b) com as cavilhas (16a, 16b, 18a, 18b) associadas em cada caso.

11. Lona de freio de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que tem reentrâncias em forma de 'U' (40, 40') que são dimensionadas e dispostas de uma tal maneira que elas retém cavilhas guias (16a, 16b, 18a, 18b) do suporte de freio (10).

12. Lona de freio de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que os retentores são moldados como furos alongados.