ES2261942T3 - Guarnicion de freno para un freno de disco de un vehiculo. - Google Patents
Guarnicion de freno para un freno de disco de un vehiculo.Info
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Abstract
Guarnición de freno para un freno de disco de un vehículo, en especial de un vehículo sobre raíles, con una placa soporte (2) a la que se han fijado varios elementos de fricción (1), que pueden presionarse al accionar el freno sobre la superficie de fricción de un disco de fricción, en cada caso por medio de un muelle de sujeción (6) conectado, apoyándose los muelles de sujeción (6) en el lado trasero de la placa soporte (2) alejado de los elementos de fricción (1), caracterizada porque la placa soporte (2) puede deformarse en la región de cobertura de los elementos de fricción (1) de forma parcialmente con elasticidad de forma.
Description
Guarnición de freno para un freno de disco de un
vehículo.
La presente invención se refiere a una
guarnición de freno para un freno de disco de un vehículo conforme
al preámbulo de la reivindicación 1.
Para vehículos, en especial vehículos sobre
raíles, que alcanzan velocidades elevadas se utilizan guarniciones
de freno cuyos elementos de fricción se componen de un material
duro.
Para conseguir un gráfico de contacto
satisfactorio, es decir, una presión superficial uniforme de los
elementos de fricción sobre la superficie de fricción del disco de
freno, se conocen diferentes soluciones constructivas.
De este modo se utilizan por ejemplo muelles de
platillo que se apoyan en el lado trasero del disco soporte,
mediante los cuales están montados los elementos de fricción
conectados elásticamente sobre el disco soporte. En el caso de otra
ejecución se guían los elementos de fricción elásticamente sobre
resortes de flexión, mientras que según otra propuesta los
elementos de fricción están unidos a chapas intermedias
deformables.
Se conoce una llamada guarnición de freno Isobar
de los documentos EP 0 784 761 B1 y DE 197 09 962 C1. Con ello los
elementos de fricción presentan por su lado vuelto hacia el disco
soporte regiones en forma de segmento esférico, que están situadas
en cazoletas de rótula del disco soporte adaptadas a las mismas. En
el estado de la técnica citado en último lugar los elementos de
fricción, conformados por lo demás hexagonalmente en su superficie
básica, se sujetan mediante muelles de sujeción que se apoyan en el
lado trasero del disco soporte.
Del documento DE 8514607U se conoce una
guarnición de freno con un dispositivo de soporte de guarnición con
varias piezas.
En el caso de las guarniciones de freno
conocidas se configura problemáticamente la fabricación
relativamente complicada y costosa o un comportamiento de fricción
de los elementos de fricción, no completamente suficiente a pesar
de las medidas constructivas tomadas, como consecuencia de un mal
gráfico de contacto.
La presente invención se ha impuesto por ello la
tarea de perfeccionar una guarnición de freno de la clase genérica,
de tal modo que el comportamiento de fricción de los elementos de
fricción se optimice y sea posible una fabricación más
económica.
Esta tarea es resuelta mediante una guarnición
de freno que presenta las particularidades de la reivindicación 1 ó
2.
La elasticidad de forma integrada del disco
soporte, conseguida mediante la invención conforme a la
reivindicación 1, mejora en conjunto el gráfico de contacto y evita
especialmente bien los llamados "puntos calientes", es decir
un esfuerzo excesivo por regiones a causa de un calentamiento
irregular.
Según un perfeccionamiento ventajoso de la
invención, según el cual de forma correspondiente al documento DE
197 09 962 C1 los elementos de fricción están fijados en cada caso
por medio de muelles de sujeción al disco soporte, se impide una
unión rígida, amenazada de ruptura, entre las dos piezas
constructivas, como la que se daría por ejemplo al remachar o
soldar, de tal manera que esta unión representa una mejora
considerable de la seguridad
operativa.
operativa.
Esto afecta de igual medida a una guarnición de
freno según la reivindicación 2, en el que aparte del muelle de
sujeción trasero, con el que el respectivo elemento de fricción está
fijado al disco soporte, se ha dispuesto otro elemento elástico
entre el elemento de fricción y el disco soporte, estando
introducido el elemento elástico con preferencia en un alojamiento
del disco soporte, que está insertado por el lado vuelto hacia el
elemento de fricción.
El alojamiento se mantiene con unas dimensiones
tales que el elemento elástico está introducido, con preferencia
con planta redonda, asegurado tanto axial como radialmente.
El muelle de sujeción se aplica de tal modo con
tensión previa que el elemento de fricción está sujetado
permanentemente, es decir incluso en posición descargada del
elemento elástico.
Los elementos elásticos compuestos de acero
elástico poseen una elasticidad conjunta mayor con relación a la
capacidad de deformación parcial del disco soporte de forma
correspondiente a la reivindicación 1. En el caso de usarse los
elementos elásticos el disco soporte puede fabricarse con un
material de fundición económico o con chapa de acero con reducida
resistencia, con lo que se obtienen notables ventajas de costes.
A esto contribuye también el hecho de que, desde
un principio, sólo se dispone de pocas piezas constructivas
diferentes, precisamente el disco soporte, los elementos de
fricción, los muelles de sujeción y, en el caso de una guarnición
de freno conforme a la reivindicación 2, los elementos elásticos. La
estructura sencilla permite asimismo que los elementos de fricción
puedan sustituirse muy fácilmente después de un desgaste, de tal
modo que las interrupciones de funcionamiento a causa de
reparaciones pueden mantenerse extraordinariamente reducidas.
La estructura en este sentido modular de la
guarnición de freno conduce además a que las piezas constructivas
elementos de fricción y muelles pueden usarse sin modificación, de
tal manera que pueden usarse sin problemas piezas disponibles. En
consecuencia sólo es necesario modificar el disco soporte de forma
correspondiente a las invenciones.
Con ello puede fabricarse en principio el disco
soporte conforme a la reivindicación 1 en un procedimiento de
fundición en fino, que es especialmente económico. Aparte de la
configuración como pieza de fundición de acero o aluminio, existe
también la posibilidad de la ejecución como pieza de embutición
profunda de chapa de acero.
Según otra idea de la invención se ha previsto
que en la región de las cazoletas de rótula del disco soporte se
hayan practicado rendijas radiales, que confieren a las cazoletas de
rótula una determinada elasticidad perpendicularmente a la
superficie de fricción. En lugar de rendijas, que se extienden de
forma pasante desde la cazoleta de rótula hasta el lado trasero del
disco soporte, también pueden estar previstas ranuras mediante las
cuales también puede conseguirse la elasticidad deseada.
Aparte de la citada disposición radial de las
rendijas también puede pensarse en otras disposiciones, alcanzándose
la elasticidad en cualquier caso mediante una debilitación de
material parcial del disco
soporte.
soporte.
Éste es también el caso en una variante de
ejecución en la que la cazoleta de rótula está configurada en el
sentido de un muelle de platillo, siendo constante o modificado el
grosor de material según se mira sobre el radio.
En lugar de la citada elasticidad limitada
localmente del disco soporte puede estar prevista una elasticidad
localmente ilimitada, que se produce por fuera de la cazoleta de
rótula.
Para esto existe la posibilidad de dimensionar
más estrecha la placa soporte y prever, en la región de cobertura
de los elementos de fricción, elevaciones en forma de tetones, etc.,
que sirven de apoyo para los elementos de fricción.
Mediante un desarrollo de grosor uniforme o
modificado de forma definida de la placa soporte puede crearse de
tal modo una deformación más o menos elástica en la región de
aplicación de los elementos de fricción.
También rendijas o ranuras dispuestas de forma
definida en la placa soporte por fuera de las cazoletas de rótula
hacen posible una determinada elasticidad en las regiones de apoyo
para los elementos de fricción.
Un perfeccionamiento de la reivindicación 2
prevé que cada elemento elástico esté configurado como muelle
deformable y presente una cazoleta de rótula dispuesta
concéntricamente, en la que se introduce la región del elemento en
forma de segmento esférico. Mediante esta unión por así decir
positiva de forma se consigue una fijación también radial del
elemento de fricción. Ésta se produce también cuando la región
correspondiente del elemento de fricción no está configurada en
forma de segmento esférico, sino cónicamente, y el muelle
deformable está adaptado a la misma en su región de
alojamien-
to.
to.
Al mismo tiempo el muelle deformable presenta un
tope, mediante el cual está limitada su compresión por muelle.
En lugar del muelle deformable puede usarse como
elemento elástico un muelle de platillo, como se ha previsto según
otra idea de la invención. Debido a que aquí puede utilizarse una
pieza normalizada comercial, esta variante representa una solución
especialmente económica.
Un posicionamiento del elemento de fricción se
consigue aquí mediante el taladro central del muelle de platillo,
en el que se introduce la región esférica del elemento de fricción o
un suplemento adaptado con las medidas apropiadas al taladro
interior, cilíndrico o cónico.
Con ello puede introducirse a presión la región
de borde del taladro central en la región esférica o cónica del
elemento de fricción mediante plastificación local, a causa de las
fuerzas de apriete que se producen, hasta un punto tal que se
obtengan una unión positiva de forma precisa en cuanto a medidas y
un asiento sin holgura, prácticamente sin mecanización.
De forma conveniente el diámetro del alojamiento
de la placa soporte, en el que se ha introducido el muelle de
platillo, es menor que la dimensión asociada del elemento de
fricción, de tal manera que la región de borde de la placa soporte
adyacente al alojamiento forma un tope, con el que hace contacto el
elemento de fricción en la posición final, de tal modo que la placa
soporte delimita el recorrido elástico del muelle de platillo.
En las reivindicaciones subordinadas se
caracterizan otras configuraciones ventajosas de la invención.
A continuación se describen ejemplos de
ejecución con base en los dibujos adjuntos.
Aquí muestran:
la figura 1 un ejemplo de ejecución de una
guarnición de freno según la reivindicación 1 como corte parcial en
una vista trasera,
la figura 2 un corte a través de la guarnición
de freno conforme a la línea II-II en la figura
1,
la figura 3 un corte parcial de la placa soporte
según la figura 1 de la guarnición de freno en una vista en
planta,
las figuras 4 y 5, en cada caso, otro ejemplo de
ejecución de la guarnición de freno según la reivindicación 1,
igualmente representada como corte parcial en una vista trasera,
la figura 6 un ejemplo de ejecución de una
guarnición de freno según la reivindicación 2 como corte parcial en
una vista trasera,
la figura 7 un corte a través de la guarnición
de freno conforme a la línea VII-VII en la figura
6,
la figura 8 un corte a través de la guarnición
de freno conforme a la línea VIII-VIII en la figura
6,
la figura 9 otro ejemplo de ejecución de la
guarnición de freno según la reivindicación 2 en un corte parcial,
de forma correspondiente a la representación en corte en la figura
8.
En la figura 1 se ha representado una guarnición
de freno para un freno de disco de un vehículo, en especial de un
vehículo sobre raíles, que presenta una placa soporte 2 a la cual
están fijados varios elementos de fricción 1 (figura 2) de un
material de fricción sobre una chapa soporte que, al accionar el
freno, pueden presionarse sobre una superficie de fricción de un
disco de freno no representado.
Como puede verse de forma especialmente clara en
la figura 2, los elementos de fricción 1 presentan por su lado
vuelto hacia la placa soporte 2 una región 8 en forma de segmento
esférico, la cual se introduce en una cazoleta de rótula 3 adaptada
a la misma prevista en la placa soporte 2.
En prolongación axial se ha conformado un pivote
de sujeción 7 en la región 8 en forma de segmento esférico, en el
que encaja un muelle de sujeción 6 anular, que se apoya en la base
de un rebajo trasero 11 de la placa soporte 2.
Como puede verse además en la figura 1, pero
también en la figura 2, se han previsto en la placa soporte 2
rendijas 4 dispuestas radialmente en la región de cobertura de los
elementos de fricción 1, que se extienden en la región de la
cazoleta de rótula 3, con lo que la placa soporte 2 puede deformarse
en parte elásticamente en la región definida por medio de esto.
Mediante la disposición radial de las rendijas 4
se forman en cada caso entre dos rendijas 4 almas triangulares,
sobre cuya región de punta se coloca la región 8 en forma de
segmento esférico del elemento de reacción 1. La fuerza reactiva F
que se produce al accionar los frenos puede deformar con ello, en el
interior de la región de elasticidad, las citadas puntas.
En la figura 1 puede verse como representación
en sección transversal que en el lado trasero de la placa soporte 2
se ha previsto una regleta de guiado 5 de una guía en cola de
milano, con la que puede sujetarse la guarnición de freno en unión
positiva de forma en una pieza constructiva fija del vehículo.
En la figura 3 se ha representado exclusivamente
la placa soporte 2 con los rebajos previstos, es decir, las
rendijas radiales 4 así como en las cazoletas de rótula 3, mientras
que aquí se ha prescindido de la representación de los elementos de
fricción.
En el caso del ejemplo mostrado en la figura 4
se ha dimensionado la placa soporte 2 con un grosor menor.
En la región de cobertura de los elementos de
fricción 1 se han dispuesto sobre la placa soporte 2 tetones 10
sobresalientes, con los que hacen contacto los elementos de
fricción. La capacidad de deformación parcialmente elástica se
provoca aquí mediante los tetones 10, en cooperación con la placa
soporte dimensionada con un grosor menor. Con ello el grosor de la
placa soporte 2 puede ser constante, pero también diferente de forma
definida, con lo que se obtiene una deformación elástica que puede
determinarse con precisión.
Una elasticidad igualmente ilimitada localmente
de la placa soporte 2 puede conseguirse mediante el ejemplo de
ejecución conforme a la figura 5. Con ello pueden practicarse en la
placa soporte 2 rendijas dispuestas de forma definida, que hacen
posible un desvío correspondiente de los elementos de fricción en el
caso de carga.
En la figura 6 se ha representado una guarnición
de freno conforme a la reivindicación 2, que en su estructura
básica se corresponde con la mostrada en las figuras 1 y 2.
Frente a esto, la placa soporte 2 no presenta
sin embargo ninguna región que puede deformarse en parte
elásticamente, sino un rebajo 12 asignado a cada elemento de
fricción 1, en el que se introduce un elemento elástico 13, 14
(figuras 8 y 9) que, por un lado, se apoya en la base del rebajo 12
y, por otro lado, en el elemento de fricción 1 asignado.
En el caso del ejemplo de ejecución mostrado en
las figuras 7 y 8 el elemento elástico 13 se ha configurado como
muelle de platillo, que hace contacto con su borde de su taladro
interior con el elemento de fricción 1.
Con ello la profundidad del rebajo 12 es menor
que la altura del muelle de platillo descargado, de tal modo que el
elemento de fricción discurre a una distancia menor respecto a la
placa soporte.
Al mismo tiempo la dimensión de la planta del
rebajo 12 es menor que la del elemento de fricción 1, de tal modo
que la región de borde de la placa soporte 2, que se conecta al
alojamiento 12, forma un tope para el elemento de fricción 1 al
presionar en la dirección de la placa soporte 2.
El diámetro interior del muelle de platillo 13
se corresponde aproximadamente con el diámetro de la región 8 en
forma de segmento esférico, en donde ésta se conecta por lo demás al
elemento de fricción 1. Por medio de esto se obtiene una fijación
radial del elemento de fricción 1.
La carrera elástica del muelle de sujeción 6 es
mayor que la carrera limitada del elemento de fricción 1, de tal
modo que éste está sometido a tensión elástica incluso en el caso de
una aplicación completa sobre la placa soporte 2.
En la figura 9 se ha representado un elemento
elástico 14 en forma de un muelle deformable, que presenta una
depresión 15 de tipo cazoleta dispuesta concéntricamente, en la que
se introduce la región 8 en forma de segmento esférico del elemento
de fricción 1.
Debido a que el muelle deformable 14 hace
contacto con su región de borde que limitan la depresión 15 con el
lado trasero del elemento de fricción 1, mediante la depresión 15 se
garantiza aparte de un centrado también una fijación radial del
elemento de fricción 1.
El diámetro exterior del muelle deformable 14 se
corresponde, al igual que en el muelle de platillo 12, con el
diámetro exterior del alojamiento 12, de tal modo que tanto el
muelle de platillo 13 como el muelle deformable 14 se introducen de
forma segu-
ra.
ra.
Aparte de esto se ha previsto, de forma
perimétrica sobre el muelle deformable 14, una valona 16 que se
extiende axialmente en la dirección del elemento de fricción 1, la
cual discurre a una distancia determinada respecto al lado trasero
del elemento de fricción y forma un tope para la carrera elástica
del muelle deformable 15 en el caso de una introducción a presión
obligada por el funcionamiento.
- 1
- Elemento de fricción
- 2
- Placa soporte
- 3
- Cazoleta de rótula
- 4
- Rendija
- 5
- Regleta de guiado
- 6
- Muelle de sujeción
- 7
- Pivote de sujeción
- 8
- Región en forma de segmento esférico
- 9
- Rendija
- 10
- Tetones
- 11
- Rebajo
- 12
- Alojamiento
- 13
- Elemento elástico
- 14
- Elemento elástico
- 15
- Depresión
- 16
- Valona
Claims (29)
1. Guarnición de freno para un freno de disco de
un vehículo, en especial de un vehículo sobre raíles, con una placa
soporte (2) a la que se han fijado varios elementos de fricción (1),
que pueden presionarse al accionar el freno sobre la superficie de
fricción de un disco de fricción, en cada caso por medio de un
muelle de sujeción (6) conectado, apoyándose los muelles de
sujeción (6) en el lado trasero de la placa soporte (2) alejado de
los elementos de fricción (1), caracterizada porque la placa
soporte (2) puede deformarse en la región de cobertura de los
elementos de fricción (1) de forma parcialmente con elasticidad
de
forma.
forma.
2. Guarnición de freno según el preámbulo de la
reivindicación 1, caracterizada porque a cada elemento de
fricción (1) está asignado un elemento elástico (13, 14) que se
apoya, por un lado, en el lado trasero del elemento de fricción (1)
y, por otro lado, en la placa soporte (2) en su lado vuelto hacia el
elemento de fricción, y forma una fijación radial del elemento de
fricción (1).
3. Guarnición según la reivindicación 1,
caracterizada porque para la capacidad de deformación
elástica se han previsto en la placa soporte (2) rendijas (4, 9) o
ranuras practicadas de forma definida.
4. Guarnición según la reivindicación 3 en la
que cada elemento de fricción (3) está insertado en una cazoleta de
rótula (3) de la placa soporte (2), caracterizada porque las
rendijas (4) están dispuestas de forma que discurren radialmente en
la cazoleta de rótula (3).
5. Guarnición según la reivindicación 3 en la
que cada elemento de fricción (3) está insertado en una cazoleta de
rótula (3) prevista en la placa soporte (2), caracterizada
porque la cazoleta de rótula (3) está configurada como muelle de
platillo al menos por regiones.
6. Guarnición de freno según una de las
reivindicaciones 1 ó 3 a 5, caracterizada porque el grosor de
las regiones que forman las almas, limitadas en cada caso mediante
dos rendijas (4), tienen un radio constante o diferente.
7. Guarnición de freno según la reivindicación
4, caracterizada porque las rendijas previstas en la cazoleta
esférica (3) están dispuestas paralelamente entre sí.
8. Guarnición de freno según la reivindicación
1, caracterizada porque en las regiones de cobertura de los
elementos de fricción (1) están previstos engrosamientos parciales,
con los que hacen contacto los elementos de fricción (1).
9. Guarnición de freno según la reivindicación
8, caracterizada porque los engrosamientos están configurados
como tetones (10).
10. Guarnición de freno según la reivindicación
7, caracterizada porque el grosor de la placa soporte (2) es
en conjunto igual o definidamente diferente.
11. Guarnición de freno según la reivindicación
1, caracterizada porque fuera de la región de cobertura del
elemento de fricción (1) se han previsto en la placa soporte (2)
rendijas (9) dispuestas de forma
definida.
definida.
12. Guarnición de freno según la reivindicación
2, caracterizada porque cada elemento elástico (13, 14) se
introduce en un alojamiento (12) previsto en la placa soporte
(2).
13. Guarnición de freno según la reivindicación
2, caracterizada porque el elemento elástico (13) está
configurado como muelle de platillo.
14. Guarnición de freno según la reivindicación
13, caracterizada porque el muelle de platillo (13) hace
contacto con su borde que delimita el taladro interior con el
elemento de fricción (1).
15. Guarnición de freno según la reivindicación
13, caracterizada porque la profundidad del alojamiento (12)
es menor que la altura del muelle de platillo (13) no cargado.
16. Guarnición de freno según la reivindicación
13, caracterizada porque el diámetro interior del muelle de
platillo (13) se corresponde aproximadamente con el diámetro
exterior máximo de un suplemento del elemento de fricción (1), con
preferencia en forma de una región (8) en forma de segmento esférico
de un suplemento cilíndrico o cónico.
17. Guarnición de freno según la reivindicación
12 ó 13, caracterizada porque el diámetro exterior del
alojamiento (12) es menor que la máxima dimensión de planta del
elemento de fricción (1).
18. Guarnición de freno según la reivindicación
2, caracterizada porque el elemento elástico (14) está
configurado como muelle deformable, en el que se introduce por el
lado trasero el elemento de fricción (1) de forma fijada
radialmente.
19. Guarnición de freno según la reivindicación
18, caracterizada porque el muelle deformable (14) presenta
una depresión (15), en la que se introduce un suplemento del
elemento de fricción (1) adaptado a la misma.
20. Guarnición de freno según la reivindicación
19, caracterizada porque la depresión (15) está configurada
en forma de cazoleta o cónicamente.
21. Guarnición de freno según la reivindicación
19 ó 20, caracterizada porque la región de borde del muelle
deformable (14), que delimita la depresión (15), hace contacto con
el elemento de fricción
(1).
(1).
22. Guarnición de freno según la reivindicación
18, caracterizada porque el muelle deformable (14) presenta
una valona (16) periférica, que se extiende axialmente y que
sobresale escasamente sobre la placa soporte (2) por el lado vuelto
hacia el elemento de fricción (1).
23. Guarnición de freno según la reivindicación
21 ó 22, caracterizada porque la región de borde que delimita
la depresión (15), con relación a la base del alojamiento (12), es
mayor que la valona
(16).
(16).
24. Guarnición de freno según las
reivindicaciones 12 y 18, caracterizada porque el diámetro
del alojamiento (12) se corresponde con el diámetro exterior del
muelle deformable (14).
25. Guarnición de freno según la reivindicación
24, caracterizada porque la dimensión exterior de planta del
muelle deformable (14) es menor que la máxima dimensión de planta
del elemento de fricción (1).
26. Guarnición de freno según la reivindicación
2, caracterizada porque los elementos elásticos (13, 14) se
componen de chapa elástica.
27. Guarnición de freno según la reivindicación
1 ó 2, caracterizada porque la placa soporte (2) se compone
de un material de fundición, en especial una fundición en fino, con
preferencia fundición de acero o aluminio.
28. Guarnición de freno según la reivindicación
1 ó 2, caracterizada porque la placa soporte (2) se compone
de chapa de acero.
29. Guarnición de freno según la reivindicación
1 ó 28, caracterizada porque la placa soporte (2) está
configurada como pieza de embutición profunda de chapa de
acero.
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