BRPI0408350B1 - freio a disco e pastilha de freio - Google Patents

Abstract

"freio a disco e pastilha de freio". um freio a disco tendo um suporte de freio (10) que pode ser preso ao veículo e ao qual cavilhas roscadas são fixadas, que compreende pastilhas de freio (32a, 32b), nas placas de apoio das quais são formadas reentrâncias em forma de 'u' (40, 40<39>), que são aplicadas sobre as cavilhas roscadas, de tal forma que as patilhas de freio são axialmente guiadas de maneira móvel em relação ao disco de freio.

Description

“FREIO A DISCO E PASTILHA DE FREIO” A invenção refere-se a ura freio a disco tendo um suporte de freio que inclui cavilhas roscadas (parafusos) e que podem ser fixados ao veículo, pastilhas de freio e uma pinça ou armação.

Os freios deste tipo são universalmente conhecidos. Convencionalmente, as pastilhas de freio, consistindo de um prato de apoio e de uma pastilha de fricção, são axialmente guiadas em relação ao disco de freio por intermédio de cavilhas roscadas fixadas no suporte de freio. Com os freios a disco, o termo "axialmente" genericamente significa numa direção paralela ao eixo geométrico de rotação do disco de freio. O termo "radialmente" correspondentemente significa uma direção perpendicular a uma direção axial no sentido acima.

Os seguintes documentos de patente, por exemplo, representam a técnica anteriormente existente dos freios a disco deste tipo: DE 1 238 284; DE 1 505 491; DE 1 575 920; DE 2 804 808; DE 2 845 404; DE 41 15 064 e DE 4 416 815. Documentos de patente adicionais que também pertencem à técnica anterior são: DE 101 13 347; US 3 915 263 e US 4 355 707.

Um objetivo técnico permanente na construção de freios a disco reside na redução do custo de fabricação e do peso do freio combinado com alta confiabilidade funcional e baixo custo de manutenção. Os dois objetivos por último mencionados também incluem, particularmente, evitar suscetíbilidade a danos do freio causados por corrosão. Um problema específico com todas as construções de freio é a prevenção do ruído de "guincho" dos freios causado por vibrações. A presente invenção é dedicada a estes objetivos técnicos. O freio a disco de acordo com a invenção compreende um suporte de freio de uma maneira em si conhecida e que pode ser fixado ao chassi do veículo e é munido de cavilhas roscadas. Os objetivos técnicos supracitados são realizados de acordo com a invenção por pelo menos por pelo menos uma das pastilhas de freio compreender reentrâncias em forma "U", nas quais as cavilhas guias do suporte de freio se engatam, de tal maneira que para frear as pastilhas de freio são axialmente deslocáveis em relação ao disco do freio.

Por intermédio desta construção de freio, não somente os objetivos acima mencionados são alcançados porém também fácil montagem do freio é possibilitada que é particularmente vantajoso durante o trabalho de manutenção.

Uma modalidade preferencial do freio a disco assegura que a pastilha de freio disposta sobre a face do freio voltada para o lado exterior do veículo (isto é, o lado que está localizado sobre o lado extemamente visível do disco de freio), seja axialmente guiada de maneira móvel em relação ao disco de freio com as reentrâncias em forma de "U" se engatando com as cavilhas associadas.

De acordo com uma outra modalidade preferencial da invenção, as duas pastilhas de freio são munidas de reentrâncias em forma de "U" sobre ambos lados (lado dianteiro e lado traseiro do freio) e as cavilhas do suporte de freio se engatam nestas reentrâncias para guiar axialmente as pastilhas de freio.

Com as variantes acima expostas da invenção, de preferência é previsto que as pastilhas de freio somente estabeleçam contato linear nas reentrâncias em forma de "U" com as respectivamente associadas cavilhas do suporte de freio. As superfícies de apoio das pastilhas de freio sobre as cavilhas retentoras por conseguinte de preferência são projetadas para serem da menor dimensão possível, o que é para ser expresso pelo termo "contato linear".

Uma outra variante da invenção assegura que as cavilhas que suportam as pastilhas de freio sejam produzidas de um material diferente daquele do suporte de freio. Um material de baixa oxidação é particularmente considerado como o material para as cavilhas, tal como por exemplo os materiais com a referência 42CrMoS4V (Material n2 1,7227) ou ataca a cavilha associada na reentrância 40" e as forças de frenagem são absorvidas pelas forças de tração (lóbulo 42) e forças de compressão na face 46.

Os objetivos acima mencionados, de preferência previstos para uma pastilha de freio sobre o lado externo do veículo, de acordo com uma outra modalidade da invenção também podem ser previstos para a pastilha de freio sobre o lado interno do veículo.

De acordo com uma modalidade preferencial da invenção, o plano que passa através do eixo geométrico central das cavilhas que suportam a pastilha de freio, tem um menor espaçamento radial do eixo geométrico do disco do que do centro de área das pastilhas de fricção. A diferença dos ditos espaçamentos radiais de preferência é superior a 5%, preferencialmente superior a 10% e ainda mais preferivelmente superior a 15% do maior dos dois espaçamentos supramencionados. A invenção também ensina um processo particularmente de baixo custo e assim eficaz em custo para fabricar o suporte de freio de um freio a disco do tipo acima mencionado, o processo com relação a usinagem somente sendo realizado por operações de furar, facear e abrir roscas. Etapas de produção por usinagem adicionais, tal como por exemplo fresagem, não são requeridas. O "facear" é entendido por aqueles versados na técnica como sendo o alisar as superfícies produzidas, por exemplo, por fundição. Isto se reporta em particular aqui ao alisar (aplanamento) de superfícies na região dos furos para que as cabeças de parafuso ou semelhantes sejam niveladas com as superfícies faceadas.

Modalidades da invenção passam a ser descritas em maior detalhe a seguir com referência aos desenhos, em que: A fig. 1 é uma vista frontal de um freio a disco, isto é, no estado montado visto do lado externo do veículo; A fíg. 2 é uma vista em planta superior do freio a disco de acordo com a fig. 1 sobre a pinça de freio; A fíg. 3 é uma vista lateral do freio a disco de acordo com a fígs. 1 e 2, isto é, na direção do plano do disco de freio; A fig. 4 é uma vista seccional do freio a disco de acordo com as fígs. 1 a 3; A fig. 5 é uma vista frontal do suporte de freio; A fig. 6 é uma vista em planta do suporte de freio; A fig. 7 é uma vista traseira do freio a disco de acordo com as fígs. 1 a 6,isto é, no estado montado visto do lado interno do veículo; A fig. 8 é uma pastilha de freio para ser usada com um freio a disco de acordo com as fígs. 1 a 7; A fig.9 é uma vista modalidade do suporte de freio em uma vista superior em planta; e A fig. lOé um suporte de freio de acordo com a fig. 9 em uma vista traseira.

Como mostrado particularmente nas figuras 1, 2, 5, 6, um suporte de freio 10 compreende dois braços 10a, 10b. Sobre o suporte de freio é disposta uma pinça de freio 12,que nas modalidades ilustradas é configurada como uma pinça flutuante em duas partes.A pinça de freio compreende uma parte 12a no sentido do lado interno do veículo e uma parte 12b no sentido do lado externo do veículo. As partes 12a, 12b são rigidamente interligadas por parafusos 26a, 26b, 26c, 26d (cfme. as fígs. 2 e 7). O suporte de freio 10 é fixado rigidamente ao veículo, da maneira convencional, para a qual servem os furos 14a, 14b e os parafusos (não mostrados).

Como a figura 6 (e figuras 1, 3, 4 5) mostra especificamente, prisioneiros de rosca dupla (16a, 16b, 18a, 18b) são rigidamente conectados com o suporte de freio 10. Os prisioneiros de rosca dupla supracitados são munidos de filetes de rosca externos sobre uma parte de sua extensão longitudinal que se aparafusam em uma correspondente rosca interna no suporte de freio 10. As partes expostas dos prisioneiros de rosca dupla na figura 6 são isentas de rosca. Estas partes nuas dos prisioneiros de rosca dupla 16a, 16b, 18a, 18b servem para suportar as pastilhas de freio, como descrito abaixo em maior detalhe.

Como pode ser visto particularmente pelas figuras 3, 4, 7, a pinça flutuante 12 desliza sobre os prisioneiros de rosca dupla 20a, 20b. Os pinos roçados 20a, 20bsão aparafusados nos prisioneiros de rosca dupla 18a, 18b posicionados no lado interno do veículo, isto é, coaxialmente, como pode ser visto especialmente pela figura 3. Para este fim, os prisioneiros de rosca dupla 18a, 18b são munidos centralmente de uma rosca interna na qual a rosca externa dos prisioneiros de rosca dupla pode respectivamente ser aparafusados. Assim, os prisioneiros de rosca dupla 20a e 18a e também os prisioneiros de rosca dupla 20b e 18b são respectivamente coaxiais entre si (cfme. a figura 3). De maneira similar, os prisioneiros de rosca dupla 16a, 18a são coaxiais e também os prisioneiros de rosca dupla 16b, 18b (figura 6).

De acordo com as figuras 2 e 7 as duas partes da pinça de freio 12a, 12b são rigidamente interligadas por intermédio de parafusos 26a, 26b, 26c, 26d. A superfície de contato das duas partes de pinça de freio 12a, 12b é designada 12c na figura 2. O fluido de freio para mover o embolo 28 é introduzido em uma câmara defluido 30 através de uma entrada de fluido 22 de maneira convencional (cfme. a figura 4). Se a pressão do fluido é por conseguinte aumentada na câmara 30, o êmbolo 28 se desloca para a direita na figura 4 e a peça de freio 12 se desloca correspondentemente para a esquerda. A figura 8 mostra uma (32a) das duas pastilhas de freio identicamente construídas 32a,32b (cfme. também a figura 4). A pastilha de freio 32a consiste em uma placa de apoio 34a (construída de metal) e de uma pastilha de fricção 36a. A pastilha de fricção 36a se desgasta por fricção durante a ffenagem. A figura 8 também mostra o centro de área F da pastilha de fricção 32a. A pastilha de freio compreende uma respectiva reentrância em forma de U 40, 40' sobre o lado dianteiro e sobre o lado traseiro do freio. A figura 8 também mostra esquematicamente o eixo geométrico de rotação A do disco de freio 38 (o último não mostrado na figura 8, cfme. a figura 4).

As pastilhas de freio 32a, 32b são colocadas com suas reentrâncias em forma de U 40, 40' a partir de cima sobre as partes isentas de rosca dos prisioneiros de rosca dupla 16a, 16b e 18a, 18b. Neste contexto, contato linear resulta entre uma parede nas reentrâncias 40, 40' e a superfície do respectivo prisioneiro de rosca dupla 16a, 16b, 18a, 18b.

Os componentes de freio, em particular as posições dos prisioneiros de rosca dupla 16a, 16b, 18a, 18b e os espaçamentos entre as reentrâncias 40, 40' nas pastilhas de freio 32a, 32b e também as reentrâncias 40, 40' propriamente ditas são de uma tal dimensão que o plano que passa através dos eixos geométricos longitudinais dos prisioneiros de rosca dupla 16a, 16b, 18a, 18b, tem um menor espaçamento radial do eixo geométrico de rotação A do disco de freio (cfme. a figura 8) do que o centro de área F da pastilha de fricção. O plano que é coberto pelos eixos geométricos longitudinais dos prisioneiros de rosca dupla 16a, 16b, 18a, 18b é indicado na figura 1 e figura 5 por P. A posição do eixo geométrico A do disco de freio é também esquematicamente mostrado na figura 5. Isto eixo geométrico situa-se perpendicular ao plano do desenho, conforme também a figura 8. O espaçamento entre o eixo geométrico do disco A e o plano P coberto pelos prisioneiros de rosca dupla resulta da baixada de uma perpendicular do eixo geométrico A para o plano. Este espaçamento é designado por D na figura 5, De acordo com uma variante da invenção, os componentes são de tal dimensão que os eixos geométricos longitudinais das cavilhas roscadas 16a, 16b, 18a, 18b têm um menor espaçamento radial do eixo geométrico A de disco de freio que o centro de área F da pastilha de fricção 36a, 36b.

Na primeira das duas variantes supracitadas ("plano"), a dita diferença no espaçamento de preferência é de pelo menos 5% do maior dos valores comparados, mais preferivelmente de pelo menos 10% e preferencialmente de pelo menos 15% do dito espaçamento.

Outrossim, as dimensões supracitadas dos componentes de freio são selecionadas de tal maneira que, ao introduzir uma força de frenagem suscetível de desacelerar o veículo de até aproximadamente 0,lg, somente forças de tração atuam sobre as pastilhas de freio. Quando o disco de freio na figura 8 gira no sentido anti-horário (em tomo do eixo geométrico A), então o lado dianteiro do freio está para a direita, isto é, correspondente à reentrância 40, ao passo que o lado traseiro do freio está localizado para a esquerda, correspondente à reentrância 40'. Com forças de frenagem que, com satisfatório contato de fricção entre os pneus e a superfície da estrada, não excedem a máxima desaceleração do veículo de 0,lg acima mencionada, somente forças de tração estão por conseguinte presentes sobre a pastilha de freio 32a, isto é, no lado dianteiro (figura 8 à direita) as forças de frenagem são absorvidas pelo lóbulo 42 no lado dianteiro da pastilha de freio (as forças friccionais atuam no sentido da esquerda na figura 8). É somente quando uma força de frenagem superior a uma desaceleração de 0,lg é introduzida é que a face posterior 46 da pastilha de freio atua contra a cavilha associada na reentrância 40' e as forças de frenagem são absorvidas pelas forças de tração (lóbulo 42) e forças de compressão (sobre a face 46).

Outrossim, as dimensões do freio são de tal maneira selecionada que as pastilhas de frei 32a, 32b, ao transmitirem uma força de frenagem que resulta de uma pressão de freio hidráulica de até aproximadamente 10 bar e correspondente a uma desaceleração de veículo até aproximadamente 1 m/s2, somente as forças de tração sempre atuam sobre a pastilha de freio, ao passo que com pressões de freio hidráulicas superiores a 30 bar, correspondente a uma desaceleração de veículo de mais de 3 m/s2m ambas as forças de tração e consideráveis forças de compressão (como descrito acima) sempre atuam sobre as pastilhas de freio. Na região de transição entre 10 e 30 bar, uma transmissão de força lentamente crescente é introduzida pela pressão. Como resultado, o suporte de freio pode, por conseguinte, ser de uma construção leve (ter baixo peso). Altas forças circunferentes são vantajosamente distribuídas sobre ambos os braços de apoio.

As transmissões de força acima mencionadas por tração e compressão são de preferência selecionadas para a pastilha de freio no lado externo do veículo. Para as pastilhas de freio dispostas no lado interno do veículo, as dimensões são de preferência de tal maneira selecionadas que as ditas pastilhas de freio estão predominantemente sob ação de tração.

As figuras 9 e 10 mostram uma modalidade específica do freio em que o suporte de freio 10 é munido no lado externo do veículo de uma ponte que interliga os braços livres 10a, 10b do suporte de freio 10. A ponte 42 pode, por exemplo, consistir de metal em chapa fina e ser conectada por intermédio de prisioneiros de rosca dupla 16a, 16b. A ponte 42 reforça o suporte de freio e pode transmitir forças. Também pode servir para afixar, por exemplo um rótulo ou mesmo um nome de marca registrada. A ponte 42 também pode ser configurada como um metal em chapa fina de camadas múltiplas, especialmente guarnecido de material amortecedor, de preferência em uma construção intercalada com a camada amortecedora entre camadas de metal. De preferência, nenhum material amortecedor é previsto na região dos pontos de fixação (prisioneiros de rosca dupla 16a, 16b).

De forma correspondente à figura 8, as reentrâncias em "U" 40, 40' compreendem regiões de transição arredondadas nas suas bases entre as faces laterais, os raios de transição (cfme. o numeral de referência 48) sendo menores que os raios dos prisioneiros de rosca dupla de suporte (16a, 16b, 18a, 18b), É possível assim definir mais precisamente as linhas de contato entre a pastilha de freio e o prisioneiro de rosca dupla.

As pequenas faces de contato de preferência linear dos prisioneiros de rosca dupla nas reentrâncias em "U" 40, 40' permitem possíveis produtos de corrosão serem removidos devido à elevada pressão superficial. Vibrações são substancialmente evitadas.

Nas reentrâncias em "U" 40, 40', isto é, entre o prisioneiro e a parede da reentrância, pode ser disposta uma placa amortecedora que é por exemplo amoldada ao "U" em forma. Os prisioneiros 16a, 16b, 18a, 18b também podem ser munidos de uma manga, particularmente uma manga resiliente (elástica) que pode também resultar em maior amortecimento das vibrações. O freio acima descrito tem também especialmente a vantagem de que pode ser particularmente facilmente fabricado e montado. Durante a fabricação somente operações de furar, facear e de abrir roscas são requeridas para a usinagem do suporte de freio.

Em uma modificação do freio com pinça flutuante conforme descrita em uma modalidade acima, a invenção também pode ser realizada com um freio a disco de pinça fixa. Sob este aspecto, o suporte de freio e os prisioneiros de rosca dupla, além das características associadas das pastilhas de freio, correspondem àquelas do freio a disco de pinça flutuante. Com a pinça fixa, existe meramente uma introdução diferente de força nas pastilhas de freio. Com o freio a disco de pinça fixa, as reentrâncias (correspondentes aos numerais de referência 40, 40' na figura 8) podem de preferência ser configuradas como orifícios alongados. Nestas modalidades da invenção uma vantagem específica pode ser vista pelo fato de que, devido às pastilhas de freio, com um freio de quatro êmbolos, os diâmetros de embolo podem ser todos da mesma dimensão. Toma-se desnecessário assegurar maiores diâmetros de embolo no lado posterior.

Claims (10)

1. Freio a disco dotado de um suporte de freio (10) que pode ser fixado ao veículo e inclui cavilhas roscadas (16a, 16b, 18a, 18b), que durante frenagem exerce forças de tração e/ou forças de compressão em pelo menos uma das pastilhas de freio (32, 32a, 32b), em que pelo menos uma das pastilhas de freio (32a, 32b) é axialmente guiada de maneira móvel em relação ao disco de freio (38) com reentrâncias em forma de "U" (40, 40') se engatando com as cavilhas roscadas, caracterizado pelo fato de que as reentrâncias em forma de "U" (40, 40') são arranjadas no lado dianteiro e no lado traseiro da pastilha de freio (32a, 32b) e a pastilha de freio (32a, 32b) é colocada com as suas reentrâncias em forma de "U" (40, 40') a partir de cima sobre as cavilhas roscadas.

2. Freio a disco de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pastilha de freio (32b) disposta no lado externo do veículo é axialmente guiada de maneira móvel em relação ao disco de freio (38) com as reentrâncias em forma de "U" se engatando com as cavilhas roscadas associadas (16a, 16b).

3. Freio a disco de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que as duas pastilhas de freio (32a, 32b) são axialmente guiadas de ambos os lados com relação ao disco de freio (38) com reentrâncias em forma de "U" (40, 40') se engatando com as cavilhas roscadas (16a, 16b, 18a, 18b) e aplicadas a partir de cima sobre as cavilhas roscadas.

4. Freio a disco de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que nas reentrâncias em forma de "U" (40, 40'), as pastilhas de freio (32a, 32b) têm contato linear com as respectivas cavilhas roscadas associadas (16a, 16b, 18a, 18b).

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

6. Freio a disco de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o plano coberto pelo eixo central das cavilhas roscadas (16a, 16b, 18a, 18b) tem um menor espaçamento radial do eixo do disco de freio (A) que o centro de área (F) da pastilha de fricção (36a, 36b),

7. Freio a disco de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que as cavilhas roscadas (16a,16b, 18a, 18b) têm um menor espaçamento radial do eixo geométrico do disco de freio (A) que o centro de área (F) da pastilha de fricção (36a, 36b).

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

9. Pastilha de freio (32a, 32b) para um freio a disco, que compreende cavilhas roscadas (16a, 16b, 18a, 18b) para suportar a pastilha de freio, de tal maneira que a pastilha de freio é axialmente móvel em relação ao disco de freio (38) do freio a disco, a pastilha de freio compreendendo duas reentrâncias em forma de "U" (40, 40') que são de tal maneira dimensionadas que recebem as cavilhas roscadas (16a, 16b, 18a, 18b) para o movimento axial, caracterizada pelo fato que as reentrâncias em forma de "U" (40, 40') são arranjadas no lado dianteiro e no lado traseiro da pastilha de freio (32a, 32b) e a pastilha de freio (32a, 32b) é aplicada com suas reentrâncias em forma de "U" (40, 40') a partir de cima sobre as cavilhas roscadas e são guiadas de maneira móvel com as mesmas.

10. Pastilha de freio de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que as reentrâncias em forma de "U" (40, 40') são de tal maneira dimensionadas que contato linear é estabelecido com as cavilhas roscadas (16a, 16b, 18a, 18b) respectivamente associadas.