ES2203151T3

ES2203151T3 - Disco de freno, sobre todo para un vehiculo automovil.

Info

Publication number: ES2203151T3
Application number: ES99927986T
Authority: ES
Inventors: Volker Keck; Detlef Sokolowsky
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Daimler AG
Priority date: 1998-07-09
Filing date: 1999-06-15
Publication date: 2004-04-01
Anticipated expiration: 2019-06-15
Also published as: DE19830669A1; JP2002520549A; DE59906446D1; EP1102939A1; WO2000003152A1; DE19830669B4; KR20010071796A; EP1102939B1; US6450303B1

Abstract

Disco de freno, ante todo para los vehículos automóviles; con: Una cámara de disco de freno (12, 22), que tiene la forma de vaso y que posee una parte de pared (12a, 22a) así como una parte de fondo (12b, 22b); y con: Un anillo de fricción (14, 24), que tiene la forma de disco y que circunda la cámara de disco de freno (12, 22) de manera coaxial con respecto a un eje central común (30); En este caso, el anillo de fricción (14, 24) posee, por su circunferencia interior, unas escotaduras (16), en las cuales entran - a efectos de transmitir de forma exenta de holguras y sobre la cámara de disco de freno (12, 22) un momento de giro, que actúa sobre el anillo de fricción (14, 24) - unos salientes (11, 26), que están formados en la parte de pared (12a, 22a) de. la cámara de disco de freno (12, 22); Disco de freno éste que está caracterizado porque las escotaduras (16), que están conformadas en el anillo de fricción (14, 24), tienen - por su parte de fondo - unas prolongaciones en la forma de ranuras (17).

Description

Disco de freno, sobre todo para un vehículo automóvil.

La presente invención se refiere a un disco de freno, sobre todo para un vehículo automóvil, conforme a lo indicado en el preámbulo de la reivindicación de patente 1).

Los discos de freno de esta clase ya son conocidos, por ejemplo, por medio de la Patente Alemana Núm. DE - A - 44 20 758, y los mismos son empleados como una parte componente de unos sistemas de freno, sobre todo en los vehículos automóviles en el deporte de las carreras. En este caso, un anillo de fricción, hecho de un material carbónico reforzado de fibras de carbono (C/C), es unido - mediante una multitud de elementos de unión - con una cámara de disco de freno, que está hecha de un acero macizo. Los elementos de unión - constituidos por tornillos; casquillos distanciadores; tuercas; patines; arandelas y otros elementos similares - sirven para transmitir los momentos de giro, que se produzcan, y para compensar la diferente dilatación térmica de la cámara de disco de freno y el anillo de fricción. Gracias a este alojamiento de tipo flotante, quedan impedidas una deformación (forma de pantalla) y una solicitación mecánica del anillo de fricción a causa de la cámara de disco de freno que, con el calor, dilata con una mayor intensidad. Esta clase de construcción tiene el inconveniente de que, a causa de unos elementos de unión (por ejemplo, casquillos distanciadores o patines) que, en parte, son de una fabricación complicada, se produzca un elevado nivel de costos que, dentro del sector de la construcción de coches de carrera, puede ser aceptado, pero que no puede ser admitido, sin embargo, en una producción de vehículos en grandes series.

Además, la ventaja del peso del material del anillo de fricción de tipo C/C, la cual puede ser conseguida en comparación con unos discos de freno convencionales, hechos de una fundición gris, es eliminada, por lo menos en parte, por el empleo de los numerosos elementos de unión así como por una cámara maciza y pesada del disco de freno.

A través de la Patente Alemana de Publicación Núm. DE - OS - 1 775 685 se conoce un disco de freno, compuesto por una parte de cubo y por un anillo de freno, en el cual el anillo de freno y el cubo de disco tienen unos apéndices y/o unas escotaduras, que engranan entre si; a este efecto, el anillo de freno y el cubo del disco se encuentran arriostrados entre si por medio de unos elementos de unión, que se extienden en el sentido axial y como son, por ejemplo, los tornillos, los remaches, los pernos u otros elementos similares. También según este tipo de construcción, se considera necesario emplear unos tornillos y remaches o pernos, con lo cual resulta incrementado el peso de conjunto del disco de freno.

De la Patente Alemana Núm. DE 35 15 512 A1 es conocido un anillo de fricción - sobre todo para los frenos de disco o los frenos de tambor - el cual está fabricado por completo de una cerámica. Con el fin de conseguir en un freno de tambor, que emplea este anillo de fricción, una unión entre el anillo de fricción y la carcasa del freno, la cual sea segura al giro, está previsto que la carcasa del freno esté provista, por su circunferencia interior, de unos salientes cóncavos, mientras que el anillo de fricción está equipado, por su circunferencia exterior, con unas escotaduras convexas; en este caso, los salientes y las escotaduras engranan entre si. Para un aseguramiento axial de las dos partes componentes entre si, resulta que, por el borde exterior del cubo en la forma de vaso, está prevista una brida, que posee una ranura anular, dentro de la cual se extiende el anillo de fricción. La realización del cubo con una brida de esta clase así como la colocación del anillo de fricción de una manera muy exacta dentro de la ranura anular han de ser consideradas como unas tareas muy engorrosas.

A través de la Patente Núm. 5.007.508 de los Estados Unidos se conoce un sistema de freno, en el cual el disco de freno posee un anillo de fijación interior, por cuya circunferencia interior están realizadas unas escotaduras. El disco de freno puede ser fijado - de una manera flotante en el sentido axial - sobre una cámara de disco de freno. Para el aseguramiento de esta fijación, están previstas unas piezas de cuadrante, que pueden ser colocadas dentro de las escotaduras, y unos tornillos como elementos de unión. Este dispositivo posee un elevado número de piezas sueltas, y el mismo tiene - por ejemplo, por preverse unos tornillos para fijar la respectiva pieza - el inconveniente de un mayor peso.

Por consiguiente, la presente invención tiene el objeto de proporcionar un disco de freno, sobre todo para un vehículo automóvil, el cual pueda ser fabricado, con el menor número posible de piezas, de una manera sencilla y a un costo favorable, teniendo el mismo, además, el más reducido peso posible.

De acuerdo con la presente invención, este objeto se consigue por medio de un disco de freno con las características indicadas en la reivindicación de

\hbox{patente
1)}

.

Unas preferidas ampliaciones de la forma de realización del disco de freno según la presente invención constituyen el objeto de las reivindicaciones

\hbox{secundarias}

.

A efectos de un aseguramiento axial del anillo de fricción con respecto a la cámara del disco de freno, resulta que en la parte de pared de la cámara del disco de freno están realizadas unas partes, que son elásticamente deformables. Las partes de este tipo pueden ser conformadas de una manera sencilla - como, por ejemplo, mediante una estampación - en la parte de pared de la cámara del disco de freno. A este efecto, de un modo muy sencillo existe la posibilidad de proporcionar una deseada holgura axial (con respecto al eje central común) entre la cámara del disco de freno y el anillo de fricción. Al ser realizadas las partes deformables de esta clase, se pueden prescindir de unos adicionales elementos de aseguramiento axial como, por ejemplo, de tornillos o de pernos.

De una manera conveniente, los salientes y estas partes están realizados en forma de unas patillas, que se producen mediante una estampación o un corte y por la siguiente plegadura de algunos tramos de la pared de la cámara del disco de freno. Las patillas de este tipo pueden ser fabricadas de una manera muy sencilla y económica. Por consiguiente, el aseguramiento axial tiene lugar solamente por la conformación de unas patillas, que están formadas de la pared de la cámara del disco de freno.

Las escotaduras, realizadas en el anillo de fricción, poseen por su parte de fondo unas prolongaciones en la forma de ranura. Al entrar los salientes o las patillas en estas prolongaciones en la forma de ranura, se puede conseguir una transmisión especialmente efectiva del momento de giro entre el anillo de fricción y la cámara del disco de freno. Esto es debido al hecho de que la necesaria exención de holguras entre las patillas y las correspondientes escotaduras del anillo de fricción puede ser producida de una forma muy sencilla, habida cuenta de que la anchura de las prolongaciones (anchura de ranura) puede ser elegida en función del espesor de chapa de las patillas, el cual es de una reducida tolerancia de medidas. La inobstaculizada extensión radial de las patillas durante un calentamiento también está asegurada aquí por el hecho de que las prolongaciones están realizadas, en la dirección radial, un tanto más largas que las patillas, que entran en las mismas.

Según otra preferida forma de realización, es así que los salientes están realizados en la manera de un perfil de dientes, que está estampado en la parte de pared de la cámara del disco de freno. Un perfil de dientes de esta clase - que posee sobre todo unos dientes conformados de forma rectangular - puede ser estampado, de una manera muy sencilla, en la parte de la pared de la cámara del disco de freno, sin por ello perjudicar la estabilidad mecánica de la cámara del disco de freno.

De un modo conveniente, resulta que el aseguramiento axial del anillo de fricción en la cámara del disco de freno está realizado por medio de unas protuberancias o estampaciones, que o por encima o bien por debajo del perfil de dientes están previstas en la parte de la pared de la cámara del disco de freno. Gracias a esta medida constructiva, es así que la magnitud de la holgura axial entre la cámara del disco de freno y el anillo de fricción puede ser elegida de una manera muy sencilla. También en este caso resulta, que el aseguramiento axial del anillo de fricción en la cámara del disco de freno está efectuado solamente por ser conformados algunos tramos de la pared de la cámara del disco de freno en unas protuberancias.

De una manera conveniente, es así que el anillo de fricción está hecho de un material no metálico, mientras que la cámara del disco de freno está fabricada de un material metálico. Como material para el anillo de fricción son preferidos los materiales carbónicos, reforzados de fibras de carbono (C/C), o unos compuestos de cerámica, reforzados de fibras y sobre la base de carburo de silicio (C/C-SiC). Los materiales de esta clase son esencialmente más ligeros que, por ejemplo, las convencionales aleaciones de fundición gris. De forma preferente, la cámara del disco de freno está hecha de una chapa de acero inoxidable de tipo Nirosta, que tiene un peso relativamente reducido con una buena estabilidad mecánica.

A continuación, las preferidas formas de realización del disco de freno según la presente invención se explican con más detalles por medio de los planos adjuntos, en los cuales:

La Figura 1 muestra la vista en planta del disco de freno según la presente invención en una primera forma de realización;

La Figura 2 indica la vista de sección transversal del disco de freno de la Figura 1, la cual está realizada a lo largo de la linea 2-2; en este caso, el anillo de fricción y la cámara del disco de freno están indicados en su estado no ensamblado entre si;

La Figura 3 muestra la vista en planta del disco de freno según la presente invención en una segunda forma de realización;

La Figura 4 indica la vista de sección transversal del disco de freno de la Figura 3, la cual está realizada a lo largo de la línea 3-3; en este caso, el anillo de fricción y la cámara del disco de freno están indicados en su estado no ensamblado entre si;

La Figura 5 muestra la vista en planta del disco de freno según la presente invención en una tercera forma de realización;

La Figura 6 indica la vista de sección transversal del disco de freno de la Figura 5, la cual está realizada a lo largo de la linea 6-6; en este caso, el anillo de fricción y la cámara del disco de freno están indicados en su estado no ensamblado entre si;

La Figura 7 muestra la vista en planta de un disco de freno según el estado actual de la técnica; mientras que

La Figura 8 indica la vista parcial de sección transversal del disco de freno de la Figura 7, la cual está realizada a lo largo de la linea 8-8.

Las vistas de las Figuras 7 y 8 indican, de manera esquematizada, un disco de freno 110, tal como el mismo es conocido según el estado actual de la técnica y tiene su aplicación, por ejemplo, en. el deporte de las carreras automovilísticás, como el llamado disco de freno de carbono. Este conocido disco de freno 110 comprende una cámara de disco de freno 112, hecha de acero macizo, y un anillo de fricción 114, hecho de un material carbónico, el cual está fijado en la circunferencia de la cámara 112. El anillo de fricción 114 está fijado - por medio de unos casquillos distanciadores 116, a través de unos taladros correspondientes, previstos en el anillo de fricción, así como mediante unos tornillos hexagonales 118, que están introducidos en los casquillos distanciadores 116, y los cuales se encuentran asegurados por tuercas hexagonales 122 y por las arandelas 120 - en las correspondientes escotaduras de la cámara 112 del disco de freno. A este efecto, los casquillos distanciadores 116 pueden deslizarse en el sentido radial dentro de las escotaduras de la cámara 112, de tal manera que, en conjunto con la holgura axial entre los casquillos distanciadores 116 y el anillo de fricción 114, se pueda conseguir un alojamiento flotante del anillo de fricción 114.

Las Figuras 1 y 2 muestran un primer ejemplo para la realización de la presente invención. En este caso, las partes componentes de la cámara de disco de freno 12 y del anillo de fricción 14 están indicadas, en la Figura 2, de forma separada entre si, es decir, antes de su ensamblaje.

El disco de freno 10 comprende una cámara de disco de freno 12, hecha de chapa de acero inoxidable de tipo Nirosta, como asimismo comprende un anillo de fricción 14, hecho de un material carbónico reforzado de fibras o, de forma preferente, de un compuesto de cerámica, reforzado de fibras. El anillo de fricción 14 rodea la cámara de disco de freno 12 de forma coaxial con respecto a un eje central común 30. La cámara de disco de freno tiene una parte de pared 12a así como una parte de fondo 12b. La cámara de disco de freno 12 posee - por su parte de pared 12a - unas patillas o lengüetas, 11 y 13, respectivamente, que se producen mediante un corte o un estampado y el siguiente plegado, y las que - durante el montaje del disco de freno - pueden ser introducidas en unas escotaduras correspondientes 16, previstas por el diámetro interior del anillo de fricción 14. Para su introducción, estas patillas y lengüetas, 11 y 13, tienen que ocupar una posición, que - con respecto a la circunferencia de la cámara del disco de freno - está doblada en aproximadamente 90 grados. Este estado está indicado en la Figura 1 para las patillas inferiores 11.

Una vez ensamblados entre sí la cámara de disco de freno 12 y el anillo de fricción 14, las lengüetas superiores son dobladas otra vez hacia fuera, es decir, que son retornadas, de tal modo que el anillo de fricción se encuentre asegurado en el sentido axial y con una pequeña holgura. Este estado de las patillas 13 está representado en la Figura 1.

Un momento de giro - que, durante un proceso de frenado, actúa sobre el anillo de fricción 14 - es transmitido, sin holgura y en arrastre de forma, por medio de los flancos o las paredes de las escotaduras 16, sobre las lengüetas 11 y, por consiguiente, sobre la cámara de disco de freno 12. Las lengüetas 11 están dimensionadas de tal manera, que entre el extremo de las lengüetas y el fondo de las escotaduras 16 permanezca una rendija 17. Gracias a ello, queda facilitada una inobstaculizada dilatación térmica radial de la cámara de disco de freno 12 de forma relativa al anillo de fricción 14. La elasticidad propia de las lengüetas 11 asegura, en este caso, una puesta a tope uniforme de todas las lengüetas en los flancos de las escotaduras 16 del anillo de fricción, también al existir unos posibles errores en la división o unas tolerancias en la medida, los cuales se pueden presentar en la fabricación de las partes componentes. Unos canales de ventilación 15 que aquí están indicados por lineas de trazos - están realizados con unas aberturas de entrada en las escotaduras 16, de tal modo que se pueda conseguir una óptima aportación del aire de refrigeración.

En las Figuras 3 y 4 está indicada una segunda forma de realización del disco de freno según la presente invención. Esta forma de realización corresponde, en lo esencial, a la primera forma de realización; en este caso, sin embargo, se han realizado adicionalmente unas ranuras 17 como prolongación de las escotaduras 16 del anillo de fricción 14. A este efecto, las lengüetas o patillas 11 están conformadas de tal manera, que las mismas puedan entrar en estas ranuras 17. En este caso, se ha mostrado como muy conveniente, que la exención de holgura - entre las patillas 11 y las escotaduras, que están realizadas en el anillo de fricción - que es necesaria para una óptima transmisión del momento de giro entre el anillo de fricción 14 y la cámara de disco de freno 12, puede estar asegurada de una manera muy sencilla, habida cuenta de que la anchura de la ranura puede ser adaptada sencillamente al espesor de la chapa de las patillas 11, el cual es de una reducida tolerancia de medida. La inobstaculizada extensión radial de la cámara del disco de freno, en relación con el anillo de fricción en el caso de un calentamiento, queda asegurada por el hecho de que las ranuras 17 están realizadas un tanto más largas que las lengüetas dobladas 11, de tal manera que, al entrar las lengüetas 11 en las ranuras 17, dentro de la zona del fondo de las ranuras 17 permanezca un hueco intermedio.

Un tercer ejemplo para la realización del disco de freno según la presente invención está representado en las Figuras 5 y 6. En este caso también se han indicado la cámara de disco de freno 12 y el anillo de fricción 14 previo a su ensamblaje entre si.

Según este ejemplo de realización, el disco de freno 20 comprende - de forma correspondiente a la primera y a la segunda preferida forma de realización - un anillo de fricción 24 y una cámara de disco de freno 22, con una parte de pared 22a y con una parte de fondo 22b, preferentemente hechos de los materiales arriba indicados.

La cámara de disco de freno 22 posee, por su parte de pared 22a, un perfil regular de dientes 26 con una sección transversal de forma rectangular, el cual está producido mediante un estampado o un plegado. Este perfil de dientes 26 entra en unas escotaduras 16, previstas por el diámetro interior del anillo de fricción 24, las cuales están conformadas de manera correspondiente, de tal modo que esté asegurada una transmisión - exenta de holguras y en arrastre de forma - del momento de giro entre la cámara de disco de freno 22 y el anillo de fricción 24. Los huecos intermedios o las rendijas 17 entre el perfil de dientes 26 y los respectivos fondos de las escotaduras 16 del anillo de fricción 24 hacen posible ,una inobstaculizada dilatación térmica de la cámara de disco de freno 22 en el sentido radial y en relación con el anillo de

\hbox{fricción 24}

.

El aseguramiento axial del anillo de fricción 24 en la cámara de disco de freno 22 queda asegurado por unas protuberancias o estampaciones 28, que son colocadas dentro de los huecos existentes. entre los dientes del perfil de dientes de la cámara de disco de freno 22. A este efecto, las protuberancias 28 están estampadas - por encima y por debajo del anillo de fricción 24, al encontrarse el mismo en su posición de montaje - en la cámara de disco de freno 22. En la Figura 6 se pueden observar las protuberancias 28 que, de una manera conveniente, son realizadas - antes de unirse la cámara de disco de freno 22 y el anillo de fricción 24 entre sí - en los huecos intermedios existentes entre el perfil de los dientes. Una vez unidas entre si las partes componentes - de tal modo, que el anillo de fricción 24 se encuentre apoyado en las protuberancias 28 - se estampan las restantes protuberancias 28 en la cámara de disco de freno 22, por encima del anillo de fricción 24, de tal manera que el anillo de freno 24 tenga una holgura axial. Las otras protuberancias 28 no están indicadas en la Figura 6, debido al estado de montaje reflejado por la misma.

En la Figura 5 - que muestra la cámara de disco de freno 22 y el anillo de fricción 24 en su estado de ensamblaje entre si - están indicadas estas otras protuberancias 28, que aseguran el anillo de fricción 24 (según la vista de perspectiva, indicada en la Figura 6) en dirección hacia arriba. De esta manera, la holgura axial del anillo de fricción puede ser ajustada, de un modo muy sencillo, a través del posicionamiento de las protuberancias 28.

Los canales de ventilación 25 están indicados aquí otra vez por unas lineas de trazos. Estos canales están realizados con unas aberturas de entrada dentro de las escotaduras del anillo de fricción y con unas correspondientes aberturas de paso 29 por la superficie exterior de los dientes de la cámara del disco de freno, con lo cual queda asegurada la entrada de aire de refrigeración a los canales de ventilación 25,

Claims

1. Disco de freno, ante todo para los vehículos automóviles; con:

* Una cámara de disco de freno (12, 22), que tiene la forma de vaso y que posee una parte de pared (12a, 22a) así como una parte de fondo (12b, 22b); y con

* Un anillo de fricción (14, 24), que tiene la forma de disco y que circunda la cámara de disco de freno (12, 22) de manera coaxial con respecto a un eje central común (30);

* En este caso, el anillo de fricción (14, 24) posee, por su circunferencia interior, unas escotaduras (16), en las cuales entran - a efectos de transmitir de forma exenta de holguras y sobre la cámara de disco de freno (12, 22) un momento de giro, que actúa sobre el anillo de fricción (14, 24) - unos salientes (11, 26), que están formados en la parte de pared (12a, 22a) de. la cámara de disco de freno (12, 22);

Disco de freno éste que está caracterizado porque las escotaduras (16), que están conformadas en el anillo de fricción (14, 24), tienen - por su parte de fondo - unas prolongaciones en la forma de ranuras (17).

2. Disco de freno conforme a la reivindicación 1) y caracterizado porque, a efectos de un aseguramiento axial del anillo de fricción (14, 24) con respecto a la cámara de disco de freno (12, 22), en la parte de pared (12a, 22a) de la cámara de disco de freno (12, 22) están conformadas unas partes {13, 28), que son elásticamente deformables.

3. Disco de freno conforme a las reivindicaciones 1) o 2) y caracterizado porque los salientes (11) y las partes elásticamente deformables (13) están realizados en la forma de unas patillas, que se constituyen mediante un estampado o por un corte y por la siguiente plegadura de algunos tramos de pared (12a) de la cámara de disco de freno (12).

4. Disco de freno conforme a la reivindicación 1) y caracterizado porque el anillo de fricción (14, 24) está hecho de un material no metálico, mientras que la cámara de disco de freno (12, 22) está hecha de un material metálico.