ES2254105T3 - Dispositivo de frenado para un vehiculo. - Google Patents

Abstract

Dispositivo de frenado de un vehículo, con un paquete de disco de freno, que adicionalmente está formado por otros elementos de guía con, al menos, un estator de disco de freno (1), que está fijado en un eje de rueda (3) móvil, y un rotor de disco de freno (2) alojado de forma móvil en el eje de rueda, que está dispuesto en paralelo al disco de freno oponiéndose al estator de disco de freno (1), en el que el estator de disco de freno (1) está provisto de un forro de freno, que se extiende en dirección del contorno en un anillo de apoyo (4), que está unido con el eje de rueda (3) de forma mecánica, en el que en el contorno exterior del anillo de apoyo (4) están dispuestos firmemente, repartidos de forma ascendente, diversos apoyos (6, 61, 62) distanciados entre sí y entre los apoyos (6, 61, 62) está ubicado constantemente un segmento de freno (7) de tipo placa, que puede intercambiarse entre los apoyos (6, 61, 62).

Description

Dispositivo de frenado para un vehículo.

La invención se refiere a un dispositivo de frenado de un vehículo según el preámbulo de la reivindicación 1, cuyo uso es adecuado para vehículos terrestres y (preferentemente) para aeronaves (aviones).

Especialmente de la construcción de aviones se conoce que, en el caso de aviones mayores (aviones comerciales), normalmente se usan frenos multidisco accionados hidráulicamente, que están dispuestos como estator y rotor. Ambos tipos de disco están superpuestos en orden alterno respecto a un paquete de disco de freno. Los discos de frenos de avión conocidos se fabrican, básicamente, a partir de acero (ST) o plástico reforzado con fibra de carbono (C/C). Debido al peso ligero y a la elevada capacidad de rendimiento, en casi todos los tipos de aviones (militares y civiles) de nueva construcción existen los discos de freno de plástico reforzado con fibra de carbono. Estos frenos de avión configurados de este modo poseen, no obstante, la desventaja de que el desgaste que aparece en las cargas del proceso de frenado en el freno C/C conduce a un elevado coste de piezas de recambio y en el freno de ST a una vida útil más breve, en comparación con el freno C/C. Este modo de construcción de un freno C/C, cuyo modo de construcción contempla un estator y un rotor del mismo material, se identifica (en comparación con el freno ST) por un peso ligero y una elevada capacidad de carga (capacidad de rendimiento de frenado). Renuncia a guarniciones de freno, en el sentido real, porque el efecto de frenado se aplica con una (llamada) pareja disco/disco. Volviendo al freno ST mencionado, su estructura contempla un paquete de freno multidisco, que entre otras cosas se compone de diversos estatores dispuestos en serie (en el eje de rueda) y rotores (más un disco final y un disco de presión). El disco final se encuentra en el lado de un contracojinete, que presiona contra un soporte montado firmemente en el eje de rueda y, por ejemplo, atornillado con la pata del tren de aterrizaje de un tren de aterrizaje de avión. El disco de presión, que se encuentra en el lado de una carcasa del émbolo de freno, que está atornillado en el eje de rueda con el soporte, se solicita por un émbolo de freno en dirección al contracojinete. Las guarniciones de freno, que están sometidas fuertemente al desgaste por el frenado, sólo pueden reemplazarse con dificultad tras su deterioro. Casi es inevitable una descomposición del freno ST, en caso de que sea necesario reemplazar las guarniciones de freno. Asimismo, una unión remachada con la que están fijadas las guarniciones de freno en el disco de freno (rotor de anillo de soporte) tiene que liberarse para poder llevar a cabo sin obstáculos el reemplazo de las guarniciones de freno desgastadas por guarniciones de freno no usadas (nuevas). A continuación, las guarniciones de freno que deben reemplazarse se remachan en el anillo de apoyo correspondiente. Posteriormente, se une el ensamblaje del freno ST descompuesto. Ya no existe un proceso muy costoso, como se plantea también al técnico (no experto), por posibles desgastes del anillo de apoyo resultantes que aparecen como consecuencia del remache en el anillo de
apoyo.

El coste de mantenimiento es costoso, es desventajoso además que, respecto al funcionamiento de vuelos civiles de líneas aéreas, en la práctica los tiempos de espera de los aviones comerciales usados en el servicio regular sólo corresponden a un marco temporal limitado.

Debido a la idea de facilitar un freno de avión con una elevada capacidad de frenado y (en comparación con los frenos de avión conocidos) bajos (al menos, reducidos) costes de piezas de recambio, apenas se conoce un freno multidisco con secuencia alterna de discos de freno, cuyo desgaste se ve influido por el comportamiento de freno de las superficies de frenado (efectivas), cuyo coste de mantenimiento se ve influido por un reemplazo racional (rápido y sencillo) de las guarniciones de freno usadas.

Además, se menciona que de los documentos US-A 2683504 y US-A 2893519 y GB 1204952A se conocen las soluciones genéricas correspondientes para una disposición de freno de un vehículo (de un avión), que dan a conocer una estructura por segmentos de un disco de freno para un rotor de disco de freno, para evitar deformaciones en caso de elevadas temperaturas de freno. Asimismo, en principio, no tiene importancia si para el montaje los segmentos del disco de freno pueden fijarse desde fuera de los frenos o no, ya que los frenos contemplados tras alcanzar el límite de desgaste de los segmentos de disco de freno dispuestos distribuidos en el contorno del rotor del disco de freno deben descomponerse de todos modos. La estructura de dichos frenos contempla diversos soportes de segmento de disco de freno, que están dispuestos distribuidos en forma de estrella en el contorno de un rotor del freno. Los segmentos de disco de freno, que están ubicados entre los soportes de segmento de disco de freno, están fijados en su posición final (en estado montado) a este último mediante remache. Por tanto, no es posible un reemplazo racional (rápido y sencillo) de un segmento de disco de freno. Como resulta necesario un reemplazo de los segmentos de freno, es casi inevitable una descomposición de freno, debido a que se alcanza un límite de desgaste permitido, que está definido para cada segmento de freno. Los documentos indicados no mencionan la contemplación de fijaciones de cierre rápido, con las que podrían sujetarse los segmentos de disco de freno entre los soportes de segmento de disco de freno, y una posibilidad concebible con una indicación o sugerencia, según la cual las guarniciones de freno de cada freno podrían montarse o desmontarse racionalmente desde fuera de éste último.

Por consiguiente, la invención se basa en el objetivo de proporcionar un dispositivo de frenado, que con un peso ligero trabaje a un alto nivel de rendimiento de frenado, en el que mediante un reemplazo racional de las guarniciones de freno, se influya favorablemente en el coste de mantenimiento.

Este objetivo se alcanza mediante las medidas señaladas en la reivindicación 1. En las otras reivindicaciones se indican configuraciones convenientes de estas medidas.

La invención se explica en un ejemplo de realización mediante los dibujos adjuntos. Se muestra:

Fig. 1 la vista anterior del dispositivo de frenado;

Fig. 2 la vista en planta desde arriba del dispositivo de frenado;

Fig. 3 otra vista en planta desde arriba del dispositivo de frenado.

Las otras explicaciones generales se refieren (ahora) a un freno de avión, porque el uso a modo de ejemplo del dispositivo de frenado está pensado preferentemente para un avión, siendo concebible igualmente su uso para vehículos terrestres.

Un freno de avión normal se representa (para un experto) según su estructura básica y funcionamiento como se indica a continuación. A continuación, el paquete de disco de freno (ya mencionado) está limitado en el lado de la carcasa del émbolo de freno por un disco de presión y en el lado del contracojinete por un contradisco. Si el disco de presión se desplaza del émbolo de freno de forma anular dispuesto en la carcasa del émbolo de freno en dirección al contracojinete, el disco de freno se tensa entre sí mismo y el contracojinete. El efecto de frenado aparece de forma que los rotores, mediante el roce con los estatores, sólo pueden girar con elevada resistencia de la rueda o se impide totalmente su giro. En caso de que el freno ya no se solicite con presión, el disco de freno puede retroceder a su posición de reposo mediante un resorte de retorno. Los discos de freno giran de nuevo libremente.

Estas consideraciones (generales) anticipadas se presentan para una mejor comprensión del dispositivo de freno presentado a continuación, cuya estructura completa se designa como (el llamado) freno "CMC".

Según las figuras 1 y 2, el dispositivo de frenado se compone de un paquete de disco de freno que, además de otros elementos de guía (no considerados en detalle) que se refieren, por ejemplo, al disco de presión mencionado previamente en el lado de la carcasa del émbolo de freno y al contradisco en el lado del contracojinente, está compuesto por uno de los diversos (llamados) estatores de disco de freno 1 dispuestos en serie en secuencia alterna y (los llamados) rotores de disco de freno 2. El estator de disco de freno 1 individual está fijado a un eje de rueda 3, que se desplaza con el desplazamiento de la rueda del avión respectiva (no mostrada) de un tren de aterrizaje de avión (no mostrado). El rotor de disco de freno 2, por el contrario, se aloja de forma móvil en el eje de rueda 3. Todos los estatores 1 de disco de freno y rotores de disco de freno 2 integrados en el paquete de disco de freno se encuentran (respecto al estator y rotor individuales) en paralelo al disco de freno respectivo, es decir, las superficies de disco de freno de la disposición de estator y rotor respectiva están dispuestas en paralelo entre sí.

De la fig. 1, que representa el estator de disco de freno 1 en una vista anterior, el último presenta un anillo de apoyo 4, que mediante un eje estriado (no mostrado en la figura), que encaja en las ranuras 5 en el interior del contorno circular del anillo de apoyo 4, está unido mecánicamente con el eje de rueda 3.

En el contorno exterior del anillo de apoyo 4 se encuentran diversos apoyos 6 (ubicados de forma perpendicular al contorno circular exterior o a la superficie exterior del anillo de apoyo) dispuestos distribuidos de forma ascendente, que están dispuestos en el contorno exterior y fijados firmemente entre sí a una distancia definida. Asimismo, se selecciona una distancia de apoyo definida, que permite que entre los apoyos 6 esté dispuesto siempre un segmento de freno 7 ubicado en posición de placa vertical, que se fija con los lados anchos de la placa a la zona lateral de los apoyos 6 de forma reemplazable. La estructura del segmento de freno 7 se explica en detalle más adelante.

El apoyo 6 individual puede tener (considerado en general) una sección no rectangular, que tiene una forma trapezoidal en referencia al ejemplo. No se trata, asimismo (en general) de un cuerpo cilíndrico, sino cuadrado, que respecto al ejemplo presenta la sección de un cono truncado. La superficie de base del cuerpo de apoyo está fijada en el contorno exterior del anillo de apoyo 4 asentándose sobre su anchura
anular.

En el extremo del apoyo no fijado del apoyo 6 respectivo está instalado un cierre giratorio 8, que está alojado de forma basculante. El cierre giratorio 8 está configurado en forma de disco, que está fijado a un tornillo 9. Este último puede atornillarse con una escotadura (no representada) que presenta una rosca interior en dirección al extremo fijado (en el contorno exterior del anillo de apoyo) del apoyo 6 respectivo. A continuación, entre un primer apoyo 61 y un segundo apoyo 62 (subordinado en el contorno exterior al primer apoyo 61 en el anillo de apoyo 4) está tensada una zona de apoyo 10. Esta (llamada) zona de apoyo 10 está limitada por la sección parcial 11 de la superficie exterior del anillo de apoyo 4 entre ambos apoyos 61, 62 y por los mismos primer y segundo apoyos 61, 62 y por una limitación 12 ficticia que debe colocarse por debajo del cierre giratorio 8 respectivo, que sigue el contorno exterior (es decir, el abombamiento de la sección parcial 11 de la superficie exterior) del anillo de apoyo, dentro del cual está ubicado el segmento de freno 7.

Según el ejemplo, en el primer apoyo 61 (es decir, uno de los dos apoyos 6 dispuestos en serie) está dispuesto un elemento de anclaje que se encuentra bajo tensión por resorte (considerado en general). El elemento de anclaje está colocado con una muesca 12 ((que puede descender del (primer) apoyo 61), que está tensado previamente con un muelle por presión (alojado por éste) en dirección al (segundo) apoyo 62 ubicado en sentido contrario. Como se insinúa, la muesca 12 puede descender a una escotadura (hendida en forma de hendidura) que se encuentra lateralmente al primer apoyo 61.

El cierre giratorio 8 está colocado con una pestaña 81 que puede bascular horizontalmente (alrededor del eje de tornillo del tornillo 9) y desplazarse libremente, que puede identificarse mejor en la fig. 2. Esta pestaña 81 no representa ningún obstáculo para el rotor de disco de freno 2. Asimismo (identificable mediante vista de la fig. 2) el segmento de freno 7 ubicado entre el primer y segundo apoyos 61, 62 dentro de la zona de apoyo 10 está fijado (en un lado por el momento) con el(los) extremo(s) de pestaña lateralmente a ambos apoyos 61, 62 en dirección a la superficie exterior del anillo de apoyo 4.

Según la imagen de las figuras 2 y 3, el segmento de freno 7 se compone de la combinación de un soporte de segmento de freno 13 de tipo placa y un forro de segmento de freno 14 (en su mayoría pegado), que (en general) está ubicado cubriendo la superficie sobre la superficie de base y/o de cubierta del soporte de segmento de freno 13. Sólo en la realización según la fig. 3, el forro de segmento de freno 14 se adhiere firmemente (es decir, de forma inamovible) al soporte de segmento de freno 13 en forma de placa.

Volviendo a la representación de la fig. 1, por encima del borde lateral visible del soporte de segmento de freno 13 ubicado entre el primer y el segundo apoyos 61, 62 está formado (en general) en un lado un elemento de fijación (en el punto no fijado por el momento o que todavía debe fijarse). Este último está formado en el punto designado con un gancho 15, que se apoya en la sección parcial 11 del anillo de apoyo 4, que puede deslizarse por la zona de contorno exterior de la pestaña 81 del cierre giratorio 8.

A continuación, el soporte de segmento de freno 13 está fijado con el forro de segmento de freno 14 que se adhiere a éste a ambos lados de los dos soportes 61, 62 (es decir, entre el primer y segundo soportes 61, 62). La fijación tiene lugar, por un lado, con la fijación del gancho 15 en la pestaña 81 y, por otro lado, con la muesca 12 tensada por resorte dentro de una escotadura recortada (en el (borde) lateral dirigido hacia el primer apoyo 61) colocado lateralmente (y adaptado a la forma de la muesca). De este modo, el soporte de segmento de freno 13 en estado ubicado entre los apoyos 61, 62 está fijado de forma inamovible mediante el gancho 15 que encaja con la pestaña 81 y mediante la muesca 12 que lo ancla lateralmente al borde.

Asimismo, la superficie de freno que actúa de forma ascendente sobre la superficie exterior del anillo de apoyo 4 (superficie de base y de cubierta) del segmento de freno 7 llena la zona de apoyo 10 cubriendo la superficie. Está dispuesta lateralmente (siguiendo el perfil de la zona de apoyo) al primer y segundo apoyos 61, 62 introducida entre los últimos.

De la consideración más detallada de la fig. 2, que facilita una vista en planta desde arriba del dispositivo de disco de freno, con una sección de la imagen del paquete de disco de freno, según la cual un estator de disco de freno 1 y un rotor de disco de freno 2 se oponen en paralelo al disco de freno, puede desprenderse la posición de la pestaña 81 del cierre giratorio 8

a)

en posición abierta (no basculada), en la que el segmento de freno 7 (más exactamente: el soporte de segmento de freno 13) no está fijado a través de la superficie de pestaña inferior (no visible) del extremo de pestaña de la pestaña 81 en la sección parcial 11 del anillo de apoyo 4 lateralmente al primer apoyo 61 (representación extraída de la pestaña 81) y

b)

por otro lado, en posición cerrada (basculada), en la que el segmento de freno 7 (más exactamente: el soporte de segmento de freno 13) está fijado mediante la superficie de pestaña inferior (no visible) del extremo de pestaña de la pestaña 81 en la sección parcial 11 del anillo de apoyo 4 lateralmente al primer apoyo 61 (representación a trazos de la pestaña 81).

Según la medida b), la posición de la pestaña 81 puede alcanzarse mediante su basculación horizontal libre (de la posición según la medida a) alrededor del eje de tornillo del tornillo 12, con el que la pestaña 81 se fija mediante el desplazamiento del tornillo (mostrado en la fig. 1) al soporte de segmento de freno ascendente.

El forro de segmento de freno 14 (que se pega firmemente) adherido al soporte de segmento de freno 13 no se fija en sí mismo. Considerado de forma más precisa, en la identificación de la fig. 2, se observa que con el cierre giratorio 8 (mejor: la pestaña 81 desplazada desde el centro de la pestaña) siempre se fijan en el primer apoyo 61 dos segmentos de freno 7, que están dispuestos distribuidos en serie dentro de dos zonas de apoyo 10 colocadas una junto a la otra del anillo de apoyo 4. Además, (en las fig. 2 y 3) resulta claro que mediante el desplazamiento basculante horizontal ejercido (alrededor del eje de tornillo) de la pestaña 81 no aparece ningún obstáculo del rotor de disco de freno 2 unido mecánicamente con el eje de rueda 3, porque la zona efectiva de la pestaña 81 se encuentra fuera del rotor de disco de freno 2. La inmovilización de gancho (fijación de gancho) mencionada respecto a la fig. 1 no se representa en la fig. 2, pero igualmente se aplica al segundo apoyo 61, aunque no se muestra gráficamente.

Finalmente, la fig. 3 muestra la peculiaridad de que el disco de presión mencionado anteriormente, que en la introducción se presentó como ejemplo de un freno de avión normal, mediante el cierre giratorio 8 también se fija un estator de disco de freno 1. La fijación en el contorno exterior del disco de presión tiene lugar de forma que, en la etapa del estado final, la pestaña 81, tanto en el contorno exterior solapando el disco de presión como también (según el modelo de la fig. 2) apoyando los soportes de segmento de freno 13, que están dispuestos entre dos apoyos 6 (dentro de la zona de apoyo 10 respectiva) de forma ascendente (perpendicular), el tornillo 9 se fija de forma atornillada roscando en el centro de la pestaña. Naturalmente, la superficie de apoyo efectiva de esta pestaña 81 según la fig. 3 se distingue de la de la fig. 2, como se desprende de los dibujos. No aparece un obstáculo de la zona efectiva del rotor de disco de freno 2 dispuesto a continuación.

En resumen, se presenta un dispositivo de frenado para un vehículo (en general), que está configurado (como el llamado freno CMC) de forma ventajosa en comparación con los frenos de vehículo de manera que, los segmentos de freno 7 (distribuidos en el anillo de apoyo 4) (más exactamente: soportes de segmento de freno 13 con un forro de freno 14 unilateral o bilateral que se adhiere a éste firmemente) puede reemplazarse de forma racional (en poco tiempo y en estado montado del freno CMC) con una herramienta, no mencionada anteriormente, realizándose la función de sujeción de los dos segmentos de (forro) de freno 7 dispuestos (respectivamente) distanciados en el contorno exterior del anillo de apoyo 4 por una unión en arrastre de fuerza liberable rápidamente. Asimismo, estos segmentos de freno 7 (estator) dentro de la zona de apoyo 10 se introducen desde fuera en estos anillos de apoyo 4, se sujetan y se unen con el eje de rueda 3. El reemplazo de los segmentos de freno 7 se resuelve mediante su extracción orientada hacia fuera (arriba) entre los anillos de soporte 4. Se menciona también que para el propósito de la derivación térmica (del calor producido por el roce de los discos (forro de segmento de freno 14 con rotor de disco de freno 2) durante el proceso de frenado), el estator de disco de freno 1 está provisto de espacios huecos que se encuentran en el interior.

Números de referencia

1

Estator de disco de freno

2

Rotor de disco de freno

3

Eje de rueda

4

Anillo de soporte

5

Ranura

6

Apoyo (general)

61

Primer apoyo (con muesca)

61

Segundo apoyo (sin muesca)

61

Segmento de freno

8

Cierre giratorio

81

Pestaña

9

Tornillo

10

Zona de apoyo

11

Sección parcial

12

Muesca

13

Soporte de segmento de freno

14

Forro de segmento de freno

15

Gancho

Claims (3)

1. Dispositivo de frenado de un vehículo, con un paquete de disco de freno, que adicionalmente está formado por otros elementos de guía con, al menos, un estator de disco de freno (1), que está fijado en un eje de rueda (3) móvil, y un rotor de disco de freno (2) alojado de forma móvil en el eje de rueda, que está dispuesto en paralelo al disco de freno oponiéndose al estator de disco de freno (1), en el que el estator de disco de freno (1) está provisto de un forro de freno, que se extiende en dirección del contorno en un anillo de apoyo (4), que está unido con el eje de rueda (3) de forma mecánica, en el que en el contorno exterior del anillo de apoyo (4) están dispuestos firmemente, repartidos de forma ascendente, diversos apoyos (6, 61, 62) distanciados entre sí y entre los apoyos (6, 61, 62) está ubicado constantemente un segmento de freno (7) de tipo placa, que puede intercambiarse entre los apoyos (6, 61, 62), caracterizado porque en un primer apoyo (61) de dos apoyos (61, 62) dispuestos repartidos en serie está dispuesta una muesca (12) que se encuentra bajo tensión por resorte, que está tensado previamente en dirección a un segundo soporte (62) ubicado contra sí mismo, que puede descender en otra escotadura que se encuentra de forma lateral al primer apoyo (61), y el soporte de segmento de freno (13), en el que esta recortada lateralmente una escotadura, que está adaptada a la muesca (12) tensada previamente, a través de un gancho (15) que puede introducirse mediante la zona de contorno exterior de una pestaña (81) y mediante la que está fijada de forma inamovible a través de la muesca (12) tensado previamente dispuesto en la otra escotadura, en el que la pestaña (81) puede bascular horizontalmente en el extremo de apoyo no fijado del segundo apoyo (62) y está alojada de forma móvil libremente y el gancho (15) está formado firmemente en un lado del mismo fuera del borde lateral del soporte de segmento de freno (13).

2. Dispositivo de frenado según la reivindicación 1, caracterizado porque la pestaña (81) está configurada en forma de disco, que está fijada con un tornillo (9), que puede atornillarse con una escotadura provista de rosca interior en dirección al extremo de apoyo fijado del segundo apoyo (62).

3. Dispositivo de frenado según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el segundo segmento de freno (7) ubicado lateralmente al segundo apoyo (62) ascendente está fijado con el(los) extremo(s) de pestaña de la pestaña (81) en dirección a la superficie exterior del anillo de apoyo (4).