ES2269034T3 - Pinza-soporte para una instalacion de frenos de disco. - Google Patents

Abstract

Pinza-soporte para una instalación de frenos de disco, en donde un margen de la frecuencia de oscilación (A) de la pinza-soporte, en estado montado, está situado fundamentalmente fuera del margen de la frecuencia de resonancia (B) de un disco de freno, caracterizada porque la rigidez de la pinza-soporte (1) se aumenta o reduce en una región de transición (9) entre reglones (8) y las almas (7) de la pinza-soporte.

Description

Pinza-soporte para una instalación de frenos de disco.

La invención se refiere a medidas en una pinza-soporte para reducir el chillido del frenazo para una instalación de frenos de disco.

Los ruidos que produce un sistema de frenos conocidos como chillidos de frenazo se basan en una oscilación de los componentes del sistema pinza-soporte y disco de freno que, en estado frenado, están acoplados directamente entre sí a través de las guarniciones de freno. Asimismo influyen el soporte de rueda al que está fijada la pinza-soporte, además del eje y del alojamiento del disco de freno. El chillido de frenazo es un ruido muy molesto en funcionamiento del vehículo a causa de la altura de sonido, que debería evitarse en cualquier circunstancia. Del documento DE 37 36 126 A1 se conoce un dispositivo de freno que presenta en la pinza-soporte un amortizador, que presenta, en el caso de una frecuencia de resonancia de la instalación de frenos que genera ruidos de chillido, un dimensionado situado en resonancia con la pinza-soporte oscilante, en donde el amortizador está dispuesto con preferencia en la pinza-soporte en la región de su máxima amplitud de oscilación. Asimismo se conoce del documento WO 97/31195 un freno de pinza fija, en el que para reducir ruidos de freno se rebaja la rigidez de material en puntos adecuados de la caja de freno y de las guarniciones de freno, para crear en el freno sistemas parciales amortiguados con capacidad de oscilación. Asimismo se conoce también del documento JP 08 128469 A una pinza-soporte, que presenta en la pinza-soporte un peso que está unido a la pinza-soporte con intercalación de un cuerpo elástico. Mediante este peso sujetado elásticamente en la pinza-soporte se lleva a cabo una reducción de oscilaciones. Del documento EP 0 455 299 A1 se conoce asimismo una pinza flotante que, en su lado exterior, presenta un peso montado elásticamente que sirve para amortiguar vibraciones de la pinza-soporte.

Es por tanto misión de la invención indicar medidas económicas para una supresión eficaz del chillido de frenado.

Esta misión es resuelta conforme a la invención con las particularidades de la reivindicación.

La invención se basa con ello en el conocimiento de que el chillido de frenado resulta de una superposición de oscilogramas en el caso de una altura de sonido, aquí en un margen de frecuencias de aprox. 2 kHz. Los oscilogramas de la pinza-soporte y del disco de freno se superponen para esto y conducen, a causa de auto-excitación, a una oscilación que se aviva, es decir, que aumenta continuamente. La amplitud de oscilación máxima se alcanza cuando la amortiguación propia del sistema conjunto impide un aumento ulterior de la amplitud de oscilación.

Asimismo se ha conocido que esta superposición de los oscilogramas puede producirse en el caso de cualquier proceso de frenado y es independiente del estado de desgaste de las piezas constructivas de freno afectadas. Asimismo se ha conocido en el presente sistema de frenos que la frecuencia de resonancia del disco de freno depende, p.ej., de la presión de frenado como parámetros operativos, mientras que la frecuencia de resonancia de la pinza-soporte permanece en gran medida constante en toda la presión de frenado. Asimismo, teniendo en cuenta que las medidas en el disco de freno sólo pueden llevarse a cabo difícilmente a causa de las relaciones de espacio allí imperantes y de los esfuerzos térmicos y mecánicos, las medidas para reducir el chillido de frenado derivadas de los conocimientos antes citados afectan a la pinza-soporte.

De este modo se conoce del documento EP 0 737 823 A1 diseñar de tal modo la pinza-soporte que un margen de las frecuencias de resonancia de la pinza-soporte, en estado montado y frenado, esté situado fundamentalmente fuera del margen de las frecuencias de resonancia del disco de freno, es decir, que las frecuencias de resonancia no se solapen en su desarrollo a través de los parámetros operativos elegidos, con preferencia la presión de frenado. El margen de las frecuencias de resonancia se obtiene con esto mediante el desarrollo de la frecuencia de resonancia del disco de freno o de la pinza-soporte a través de los parámetros operativos elegidos.

En la configuración de la invención se propone, para dimensionar la frecuencia de resonancia de la pinza-soporte, situar el margen de las frecuencias de resonancia de la pinza-soporte por encima del margen de las frecuencias de resonancia del disco de freno, por medio de que se aumenta la rigidez de la pinza-soporte y/o se reduce la masa en el margen de una amplitud de oscilación aumentada de la pinza-soporte. Esta rigidez de la pinza-soporte se aumenta de forma ventajosa, sobre todo, en la región entre almas y reglones de la pinza-soporte, ya que esta transición en el oscilograma de la pinza-soporte actúa de forma similar a una articulación y, de este modo, aumenta eficazmente la rigidez esencial para el diseño técnico de la oscilación.

El margen de las frecuencias de resonancia de la pinza-soporte puede reducirse alternativamente hasta un punto tal, que llegue a situarse por debajo del margen de las frecuencias de resonancia del disco de freno. La frecuencia de resonancia del disco de freno tiene sin embargo, en el caso de una presión de frenado de cero, un valor finito, de tal modo que es posible un dimensionado de este tipo del margen de las frecuencias de resonancia. Para reducir el margen de las frecuencias de resonancia de la pinza-soporte se propone reducir la rigidez de la pinza-soporte y/o aumentar la masa en el margen de la máxima amplitud de oscilación. También aquí puede influirse en la rigidez de la forma más eficaz, de nuevo, en la región de transición entre los reglones y las almas de la pinza-soporte.

A continuación se explica con más detalle la invención con base en el ejemplo de ejecución representado en las figuras.

Aquí muestran:

la fig. 1 formas de oscilación de la pinza-soporte y del disco de freno,

la fig. 2 desarrollos de frecuencia de frecuencias de resonancia de una forma de oscilación caracterizada por un disco de freno y una forma de oscilación caracterizada por una pinza-soporte a través de una presión de frenado, y

la fig. 3 una representación esquemática de una disposición de paquetes de amortiguación en una pinza-soporte.

La fig. 1 muestra una pinza-soporte 1 y un disco de freno 2 de una instalación de frenos con pinza fija 3. Las conexiones de la pinza fija-pinza soporte 1 y del disco de freno 2 a un soporte de rueda no mostrado son conocidas por sí mismo y por ello no se han representado para simplificar. Como puede verse en la representación sobreelevada según la fig. 1, el disco de freno 2 presenta un oscilograma en el que sobre el disco de freno 2 que gira se forman en dirección periférica picos de oscilación 4 y nudos de oscilación 5 fijados tridimensionalmente.

La forma de oscilación de la pinza-soporte 1 depende de su clase constructiva; en el caso de la instalación de frenos de pinza fija 3 la pinza-soporte 1 oscila muy poco en una región L próxima a una superficie de asiento 6, en el soporte de rueda, y las máximas amplitudes de oscilación se obtienen en las regiones H en regiones de transición 9 de la pinza-soporte, que unen entre sí los dos reglones 8 de la pinza-soporte 1. Representado de forma simplificada, aquí las regiones de transición 9 actúan entre las almas 7 y los reglones 8 como articulaciones. En total se obtiene una forma de oscilación de la pinza-soporte 1, que puede describirse aproximadamente como una superposición de un movimiento de torsión alrededor de un eje E, paralelo a un eje de rueda, y un movimiento de torsión alrededor de un eje F tangencial al disco de freno 2.

Como puede deducirse claramente de los desarrollo de frecuencia según la fig. 2, la frecuencia de resonancia A de la forma de oscilación de la pinza-soporte 1 depende en gran medida de la magnitud de una presión de frenado pb, mientras que una frecuencia de resonancia B de la forma de oscilación del disco de freno 2, partiendo de un valor límite C con presión de frenado pb creciente, asciende hasta un valor máximo D. Es importante que el valor límite inferior C, en el caso de una presión de frenado pb con el valor 0, posea un valor finito > 0 Hz. Desarrollos de este tipo no sólo se producen para la presión de frenado, sino también para otros parámetros operativos como p.ej. variaciones de aumento en el desarrollo de valores de fricción de una guarnición de freno (no mostrada), producidos por variaciones de temperatura durante un frenado.

Para acordar la frecuencia de resonancia de la pinza-soporte 1 es necesario determinar en primer lugar, mediante ensayo o cálculo, el desarrollo de la curva B para la frecuencia de resonancia del disco de freno 2. Después de esto se produce el diseño de la pinza-soporte 2. Después de que éste se ha calculado en grueso en primer lugar conforme a la resistencia, puede determinarse el desarrollo A de sus frecuencias de resonancia. Ahora debe decidirse si es necesario intentar situar el desarrollo A de las frecuencias de resonancia por debajo o por encima del desarrollo B de la frecuencia de resonancia del disco de freno 2.

Si se desea elevar el desarrollo A de las frecuencias de resonancia de la pinza-soporte 1, primero será necesario intentar aumentar las frecuencias de resonancia mediante el refuerzo de las regiones 9. Esto puede producirse por ejemplo por medio de que las regiones 9 obtengan nervios adicionales. Si por el contrario se desea rebajar el desarrollo A de las frecuencias de resonancia, primero será necesario alcanzar esto mediante un aumento de las masas en las regiones de transición 9, que aquí presenta la máxima amplitud de oscilación. En el caso de la pinza-soporte mostrada, las regiones de transición 9 alejadas de una superficie de tensado S de la pinza-soporte 2 presentan las máximas amplitudes de oscilación, de tal modo que en el caso presente es lógica una distribución asimétrica de las masas adicionales. Por motivos de espacio puede ser también necesario disponer las masas adicionales en la región de las almas 7. Como es natural también la elección del material para la pinza-soporte 1 tiene una influencia considerable en la frecuencia de resonancia, de tal modo que una variación de la frecuencia de resonancia también puede conseguirse mediante la variación del material o de la composición del material.

Ha demostrado ser ventajoso configurar de tal modo el desarrollo A de las frecuencias de resonancia de la pinza-soporte 1, que en cada caso se mantenga una separación de al menos aprox. 500 Hz con respecto al desarrollo B de las frecuencias de resonancia del disco de freno.

Si no fueran posibles las medidas antes citadas para reducir el chillido de frenado o un perfeccionamiento de la pinza-soporte 1, entonces es alternativamente posible, como se ha representado en la fig. 3, disponer paquetes de amortiguación 10 en la pinza-soporte 1. También estos paquetes de amortiguación deben disponerse en la región de las máximas amplitudes de oscilación o del máximo movimiento relativo, sobre una superficie de asiento de la pinza-soporte 1, en el mismo. Aquí se han dispuesto los dos paquetes de amortiguación 10 por motivos de espacio en las almas 7; sin embargo lo óptimo sería una disposición en las regiones de transición 9. Los paquetes de amortiguación 10 se componen de capas alternativas de goma (u otro material que sea buen amortiguador) y metal, en donde la capa más baja, que se asienta directamente sobre la pinza-soporte 1, es una capa de goma. Es importante que en cada disposición de los paquetes de amortiguación 10 éstos estén unidos fijamente a la pinza-soporte 1 mediante atornillado o similar, para que los paquetes de amortiguación 10 estén acoplados a las oscilaciones de la pinza-soporte 1 y puedan amortiguar ésta con eficacia.

En el caso de esta disposición sería óptimo que el desarrollo A de las frecuencias de resonancia de la pinza-soporte 1 coincidiese con el desarrollo B de las frecuencias de resonancia del disco de freno 2, ya que en este caso es especialmente bueno el acoplamiento técnico en cuanto a oscilación del disco de freno 2 a través de la pinza-soporte 1 a los paquetes de amortiguación 10 y, de este modo, también la amortiguación del disco de freno 2. Sobre las posibilidades de la variación de las frecuencias de resonancia, pero aquí en el sentido de una coincidencia de los desarrollos A y B, puede hacerse referencia a los ejemplos anteriores.

Las medidas antes citadas y los oscilogramas son especialmente válidos para una pinza-soporte 1 configurada como pinza fija. También pueden aplicarse otras formas de instalaciones de frenos 3, de forma correspondiente a estas medidas, teniendo en cuenta las formas de oscilación modificadas.

Claims (1)

1. Pinza-soporte para una instalación de frenos de disco, en donde un margen de la frecuencia de oscilación (A) de la pinza-soporte, en estado montado, está situado fundamentalmente fuera del margen de la frecuencia de resonancia (B) de un disco de freno, caracterizada porque la rigidez de la pinza-soporte (1) se aumenta o reduce en una región de transición (9) entre reglones (8) y las almas (7) de la pinza-soporte.