ES2289267T3 - Caja de frenos enfriada por fluido. - Google Patents
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Abstract
Una caja de freno refrigerada por fluido (10) para un sistema de freno que incluye un elemento rotatorio que será frenado, constando la caja de freno (10) de lo siguiente: una cubierta (12) que tiene una pared circunferencial (16) y dos paredes extremas (18, 20) que definen una cavidad (14) para alojar las almohadillas de fricción (15) y un rotor de freno (58) del sistema de freno; una entrada de fluido (38) en comunicación fluida con un paso de flujo de fluido (36) interna a la cubierta(12); y una salida de fluido (40) en comunicación fluida con un paso de flujo de fluido (36); una abertura (30) en la cubierta (12) a través de la cual una parte del elemento rotatorio (57) con dicho rotor de freno (58) puede extenderse; y medios de sellado (64, 66) para sellar la abertura (30) de tal modo que la cubierta (12) pueda rellenarse parcialmente con un volumen de fluido lubricantes para proporcionar una caja de freno húmeda; caracterizado porque el paso de flujo de fluido (36) está provisto de la pared circunferencia) (16), de tal modo que el fluido refrigerador procedente de un suministro (45) pueda fluir a través de la entrada de fluido (38), el paso de flujo de fluido (36) y la salida de fluido (40), refrigerando de este modo la caja (10).
Description
Caja de frenos enfriada por fluido.
La presente invención se refiere a una caja de
freno refrigerado por fluido y al sistema de freno que incluye
dicha caja.
Es bien conocido que la actuación de sistemas de
frenado que comprenden una almohadilla de fricción que se aguanta
contra una superficie de frenado se deteriora cuando la temperatura
del sistema de frenado aumenta. Por lo tanto resulta deseable
refrigerar los sistemas de frenado para optimizar su actuación.
Se han propuesto varios métodos con este
propósito. Por ejemplo, con sistemas de freno de disco, que
comprenden pastillas de freno planares y un rotor de freno de
disco, se logra ventilar el sistema perforando o taladrando
agujeros a través del rotor.
En la Patente de Estados Unidos Número 6,321,882
B2 su titular propone unir un intercambiador de calor a los
calibradores de un sistema de freno de disco de bicicletas.
En sistemas de freno húmedo sellados en los
cuales las almohadillas de fricción y las superficies de frenado se
encuentran en el interior de una cavidad rellena con aceite, el
aceite logra pasar a través de un radiador para efectuar el
enfriamiento.
La presente invención se desarrolló para
intentar refrigerar un sistema de frenado proporcionando una caja
refrigerada por fluido (o una pared del mismo) que aloje o sea
parte del sistema de frenado.
Un montaje de freno refrigerado por fluido para
un disco rotatorio se describe en la Solicitud de Patente Alemana
Número DE 1 160 319 en el nombre de Daimler-Benz
Aktiengesellschaft. El ensamblaje de freno tiene una caja de freno
que tiene una primera y una segunda pared extrema axial y una pared
circunferencial. El montaje de freno tiene un par de pastillas de
freno actuando cada una de ellas sobre una superficie de frenado
del disco rotatorio. Una de las pastillas de freno está apoyada por
la primera pared extrema axial del montaje. La pastilla de freno
opuesta se apoya por un pistón anular que es axialmente móvil para
poner en contacto las superficies de frenado del disco rotatorio con
las pastillas de freno asociadas.
Tanto la primera pared extrema axial como el
pistón anular están provistas de un paso de flujo de fluido interno
a través del cual un fluido refrigerador puede circular para
refrigerar el montaje de frenado. Además, la caja de frenado tiene
un par de entradas para permitir que el fluido refrigerador entre
en los pasos de flujo de fluido y un par de salidas para permitir
que el fluido refrigerador salga por los pasos de flujo de
fluido.
De acuerdo con un primer aspecto de la presente
invención se proporciona una caja de frenado refrigerado por fluido
para un sistema de frenado que incluye un elemento rotatorio que va
a frenarse, constando la caja de frenado de lo siguiente:
- una caja o cubierta que tiene una pared circunferencial y dos paredes extremas que definen una cavidad para alojar las almohadillas de fricción y un rotor de freno del sistema de frenado; una entrada de fluido en la comunicación de fluido con un paso de flujo de fluido interno en la caja o cubierta; y una salida de fluido en la comunicación de fluido con dicho paso de flujo de fluido;
- una abertura en la caja o cubierta a través de la cual una parte del elemento rotatorio con dicho rotor de freno puede extenderse; y
- medios de sellado para sellar la abertura de tal modo que la caja o cubierta pueda llenarse con un volumen de fluido lubricante para proporcionar una caja de freno húmeda;
- caracterizado porque el paso de flujo de fluido está provista en la pared circunferencial, de tal modo que el fluido refrigerador procedente de un suministro y vinculado con la entrada de fluido pueda fluir a través de la entrada de fluido, el paso de flujo de fluido interno y la salida de fluido, refrigerando de este modo el montaje.
En una realización dicho paso de flujo de fluido
incluye al menos un canal entre dicha entrada de flujo y dicha
salida de flujo.
\newpage
El paso de flujo de fluido puede incluir un
conjunto de canales conectados en paralelo que se extienden entre
dicha entrada de fluido y dicha salida de fluido.
De acuerdo con un segundo aspecto de la presente
invención se proporciona un sistema de frenado refrigerado por
fluido que comprende:
- una caja de frenado refrigerado por fluido de acuerdo con el primer aspecto de la presente invención;
- pastillas de freno dispuestas en dicha cavidad;
- una superficie de frenado localizada en el interior de dicha cavidad;
- un accionador para mover de manera selectiva dichas pastillas de frenado en contacto con dicha superficie de frenado; y,
- un suministro para refrigerar el fluido externo de dicha cavidad 5 y en comunicación fluida con dicha entrada de fluido y dicha salida de fluido, por medio de las cuales dicho fluido refrigerador circula a través de dicho suministro, dicha entrada de fluido, paso de flujo de fluido y salida de fluido.
En una realización, el sistema de frenado además
consta de una bomba para bombear dicho fluido refrigerador a través
de dicho suministro y dicho paso de flujo de fluido.
En otra realización, el sistema de frenado
además comprende un intercambiador de calor en comunicación fluida
con dicho suministro para refrigerar dicho fluido refrigerador.
El sistema de frenado además puede comprender un
volumen de fluido sellado en dicha cavidad y al menos cubriendo
parcialmente dicha superficie de frenado, estando dicho fluido
separado de dicho fluido refrigerador.
A continuación se describen realizaciones de la
presente invención a modo de ejemplo solamente con referencia a los
dibujos adjuntos en los cuales:
La Figura 1 es una vista en plano de una
realización de un montaje de freno de acuerdo con la presente
invención;
La Figura 2 es una vista a través de la sección
A-A del montaje de freno representado en la Figura
1;
La Figura 3 es una vista en sección de una pared
para un montaje de freno refrigerado por fluido;
La Figura 4 es una vista de la sección
B-B de la pared mostrada en la Figura 3;
La Figura 5 es un vista en plano de la pared
mostrada en la Figura 3; y,
La Figura 6 es una representación esquemática de
un sistema de freno que incorpora una realización del montaje
refrigerado por fluido mostrado en la Figura 2.
Las Figuras 1 y 2 muestran una realización de un
montaje de freno refrigerado por fluido 10 de acuerdo con la
presente invención. La caja 10 consta de una cubierta 12 que define
una cavidad 14 para alojar una o más almohadillas de fricción 15
(mostradas en la Figura 6). La expresión "almohadillas de
fricción" se usa a lo largo de esta memoria para denotar
cualquier forma de almohadilla de fricción empleada en un sistema
de frenado como por ejemplo una almohadilla de freno de disco
empleada en sistemas de freno de disco o una zapata usada en un
sistema de freno de tambor, o de hecho cualquier tipo de
almohadilla puede aplicarse a una superficie de frenado para
proporcionar un efecto de frenado. La cubierta 12 está compuesta
por un conjunto de paredes separadas que incluyen una pared
circunferencial 16, una pared trasera 18 que se extiende a lo largo
de un extremo axial de la pared circunferencia) 16, y una pared
delantera 20 que se extiende en torno a un extremo axial opuesto a
la pared circunferencial 16. La pared trasera 18 está compuesta por
una sección de pared principal 22 y una sección de pared secundaria
24. La sección de pared principal 22 se extiende a lo largo de más
de la mitad del radio de la pared circunferencia) 16 e incluye una
porción que se extiende axialmente 26. La pared secundaria 18 se
extiende desde la parte que extiende axialmente 26 a la pared
circunferencial 16. Se proporcionan tacos que se extiende
axialmente 28 en la pared trasera 18 fuera de la cavidad 14 para
unir la caja 10 con un montaje de un diferencial (no se muestra). Un
orificio axial 30 se forma en la pared trasera 18 a través del cual
se extiende un eje giratorio (no mostrado) en la cavidad 14. El
orificio 30 está circunscrito por una protuberancia circular 32. La
pared delantera 20 también está provista de un orificio axial más
grande 34 para recibir normalmente un buje y un rotor (no
mostrados).
Una de las paredes, y en esta realización
particular, la pared circunferencial 16, está provista de un paso
de flujo de fluido interno 36, una entrada de fluido 38, y una
salida de fluido 40. Tanto la entrada de fluido 38 como la salida
de fluido 40 están en comunicación fluida con, y espaciadas por, el
paso de flujo de fluido 36. Cuando un suministro de fluido (no
mostrado) se conecta con la entrada de fluido (38), el fluido puede
fluir a través del paso de flujo de fluido 36 y salir a través de
la salida 40 para absorber el calor y por lo tanto refrigerar la
pared 16 y la caja 10.
También debe observarse que la configuración de
las paredes de la caja 10 no resulta significativa en la presente
invención. Las paredes y de hecho la caja 10 están configuradas
para cumplir la aplicación que se está tratando. La caja 10
mostrada en las Figuras 1 y 2 está particularmente bien adaptada
como una caja para un sistema de freno húmedo mientras que la
cavidad 14 aloja un tambor de freno y zapatas. Tal sistema se
describe en WO-A-02/23060. En tal
realización, la caja 10 está provista de sellos apropiados para
retener un volumen de aceite en el cual los componentes de freno,
es decir, el tambor y las zapatas, actúan. El fluido que pasa a
través del paso de flujo de fluido 36 está separado para mantener
el fluido en el interior de la cavidad 14 del sistema de frenado
húmedo.
El paso de flujo de fluido 36 como se muestra en
la Figura 2 se forma con cuatro canales 42a-42d.
Estos canales pueden ser series conectadas para en efecto formar un
canal continuo en forma de zigzag o serpentina que se extiende
entre la entrada 38 y la salida 40. De manera alternativa, y
preferentemente, los canales 42a-42d son canales
separados conectados en paralelo tal y como se muestra en las
Figuras 3-5 descritas con más detalle a
continuación.
El paso de flujo de fluido 36 puede estar hecho
de una gran variedad de formas incluyendo inicialmente la provisión
de la pared circunferencial 16 como una tira plana de material y un
conjunto de orificios cosidos a máquina sobre una superficie
correspondiente a la localización de los canales
42a-42d, proporcionando una segunda tira plana de
material en la cual un conjunto de orificios están cosidos a
máquina y después unir las dos tiras para que los orificios se
sobrepongan entre sí para formar canales 42a-42d y a
continuación enrollar la tira en torno al eje para forma un aro y
soldar los dos extremos. Los orificios separados pueden a
continuación taladrarse en la tira para formar la entrada 38 y la
salida 40. Sin embargo, se pueden emplear técnicas diferentes.
El fluido que fluye a lo largo de los canales
42a-42d circula a través de un circuito de fluido
43 (en referencia a la Figura 6) que está conectado entre la
entrada 38 y la salida 40. Este circuito incluye una reserva o
suministro 45 de fluido refrigerador (como agua o aceite), un
conducto que se extiende desde la reserva a la entrada de fluido
38, y a continuación un conducto adicional que se extiende desde la
salida del fluido y que vuelve a la reserva. Si se desea, puede
proporcionarse un radiador 47 u otro intercambiador de calor en
este circuito. Por ejemplo, uno de los conductos puede realizarse a
partir de tubo de metal y localizarse en una corriente de aire o en
un paso de flujo de aire. Se incluye una bomba 49 en el circuito de
fluido para que el fluido circule a través del paso de flujo de
fluido 36 y la reserva y/o intercambiador de calor (en el caso de
que se proporcionen).
Las Figuras 3-5 muestran una
pared planar 16' que puede emplearse como un componente de una caja
refrigerada por fluido de una configuración diferente a la mostrada
en las Figuras 1 y 2. Más en particular, la pared 16' puede
emplearse en una caja con la forma de un cuadrado o un prisma
rectangular. La pared 16' está provista de un paso de flujo de
fluido interno 36' que comprende cuatro canales
42'a-42'd. La pared 16' está hecha de dos tiras de
material 44a y 44b (de ahora en adelante referidas en general como
tiras 44). Cada de las tiras 44 está provista de una región central
46 interior a su periferia en la cual se forman un conjunto de
ranuras 48a-48f. Las ranuras
48a-48d son paralelas entre sí y se extienden en la
dirección de la longitud de las tiras 44. Estas ranuras están
conectadas en paralelo, en términos de flujo de fluido, mediante
ranuras que se extienden transversalmente 48e en un extremo y 48f
en el extremo opuesto. Un agujero 51 se forma en cada una de las
tiras 44 abriéndose en las respectivas ranuras 48e, con un segundo
agujero 53 que se forma en cada una de las tiras 44 abriéndose en
las respectivas ranuras 48f. Las uniones del conducto 50 y 52 están
enganchadas a los agujeros sobre las tiras 44.
Las tiras 44a y 44b están formadas con idéntica
configuración con los orificios 48 siendo una mitad la profundidad
de los canales 42'. La pared 16' se completa uniendo las dos tiras
44a y 44b con sus respectivos canales en registro. Los agujeros 51
forman el puerto de entrada de fluido 38 y los agujeros 53 forman
el puerto de salida de fluido 40 en la tira 44a. Sin embargo, cada
uno de los agujeros 51 y 53 está sellado de modo que los agujeros
51 y 53 se abren a la superficie externa de sólo una de las paredes
16', que en este caso, está constituida por la superficie externa
de la tira 44b. La pared 16' puede entonces incorporarse en una
caja de freno con otras paredes para definir una cubierta dentro de
la cual se dispone un sistema de freno. Una o más de estas paredes
puede ser también de construcción similar a la pared 16'. Como con
la realización mostrada en las Figuras 1-2, el paso
de flujo de fluido 36 de la pared 16' está unido con un circuito de
fluido que tiene una reserva, una bomba y opcionalmente, un
radiador u otro intercambiador de calor.
En lugar de formar agujeros 51 y 53 en ambas
tiras 44a y 44b y después sellar estos agujeros en una de estas
tiras, los agujeros 51 y 53 pueden formarse en una de las tiras
solamente, proporcionando los enganches 50 y 52 en la misma
tira.
La Figura 6 muestra un sistema de freno 56 que
incorpora una realización de la caja 10 y un circuito de fluido 43
conectado entre la entrada de fluido de la caja y la salida 40.
Este circuito también incluye un suministro 45 de fluido
refrigerador, una bomba 49 y un intercambiador de calor 47 como se
describe a continuación. En esta forma particular, el sistema de
freno 56 es un sistema de freno de disco con un rotor de freno 58
montado sobre el buje y el eje 57 que se extienden en la caja 10.
Las pastillas de freno de disco 15 y los pistones asociados 17 y
cilindros 19 están dispuestas en cada lado del rotor 58 dentro de
la caja 10. Los cilindros 19 pueden estar formados íntegramente con
la caja 10. El sistema de freno 56 es un sistema de freno húmedo
donde la cavidad 14 retiene un volumen de fluido como aceite 62 que
entra en contacto con los componentes de frenado como las pastillas
de freno 15 y el rotor 58 con el fin de reducir el desgaste.
Debería entenderse que el fluido 62 está completamente separado y
aislado del fluido que circula a través del circuito 43. Los sellos
rotatorios 64 y 66 se proporcionan para sellar el buje y eje 57
para evitar la pérdida de fluido 62, con los rodamientos 65
proporcionando desenganches rotacionales entre la caja 10 y el eje
57.
Ahora que las realizaciones de la presente
invención se han descrito con detalle, resultará aparente para
aquellos expertos en las técnicas relevantes que se pueden llevar a
cabo numerosas modificaciones sin salir de los conceptos básicos
inventivos. Por ejemplo, en las realizaciones ilustradas, el paso
de flujo de fluido 36 está mostrado de tal modo que está formado
por dos orificios opuestos formados en componentes separados
situados en relación orientadora donde cada orificio es una mitad
la profundidad de los canales. Sin embargo, la profundidad completa
de los canales puede formarse en un componente con una segunda tira
plana estando sellada sobre ellos para sellar los canales. Además,
el paso de flujo de fluido 36 puede estar formado por otras
técnicas tales como la formación o fundición.
La caja 10 puede también alojar un sistema de
freno de disco húmedo que consta de uno o más almohadillas de disco
de freno o rotores. En tal realización, es posible que la
configuración real de la caja 10 varíe con respecto a la mostrada
en las Figuras 1 y 2.
Se estima que todas estas modificaciones y
variaciones se encuentren dentro del alcance de la presente
invención, cuya naturaleza se determina a partir de la descripción
dada y de las reivindicaciones adjuntas.
Claims (7)
1. Una caja de freno refrigerada por fluido (10)
para un sistema de freno que incluye un elemento rotatorio que será
frenado, constando la caja de freno (10) de lo siguiente:
- una cubierta (12) que tiene una pared circunferencial (16) y dos paredes extremas (18, 20) que definen una cavidad (14) para alojar las almohadillas de fricción (15) y un rotor de freno (58) del sistema de freno; una entrada de fluido (38) en comunicación fluida con un paso de flujo de fluido (36) interna a la cubierta(12); y una salida de fluido (40) en comunicación fluida con un paso de flujo de fluido (36);
- una abertura (30) en la cubierta (12) a través de la cual una parte del elemento rotatorio (57) con dicho rotor de freno (58) puede extenderse; y
- medios de sellado (64, 66) para sellar la abertura (30) de tal modo que la cubierta (12) pueda rellenarse parcialmente con un volumen de fluido lubricantes para proporcionar una caja de freno húmeda;
caracterizado porque el paso
de flujo de fluido (36) está provisto de la pared circunferencia)
(16), de tal modo que el fluido refrigerador procedente de un
suministro (45) pueda fluir a través de la entrada de fluido (38),
el paso de flujo de fluido (36) y la salida de fluido (40),
refrigerando de este modo la caja
(10).
2. Una caja (10) de acuerdo con la
reivindicación 1, donde dicho paso de flujo de fluido (36) incluye
al menos un canal (42) entre dicha entrada de fluido (38) y dicha
salida de fluido (40).
3. Una caja (10) de acuerdo con la
reivindicación 1, donde dicho paso de flujo de fluido (36) incluye
un conjunto de canales conectados en paralelo
(42a-42d) que se extienden entre dicha entrada de
fluido (38) y dicha salida de fluido (40).
4. Un sistema de freno refrigerado por fluido
(56) que comprende:
- una caja de freno refrigerada por fluido (10) como la reivindicada en las reivindicaciones 1 a 3;
- pastillas de freno (15) dispuestas en dicha cavidad (14);
- una superficie de frenado (58) localizada en el interior de dicha cavidad (14);
- un accionador (17) para mover de manera selectiva una o más pastillas de freno (15) en contacto con dicha superficie de frenado (56); y,
- un suministro (45) para refrigerar el fluido externo de dicha cavidad (14) y en comunicación fluida con dicha entrada de fluido (38) y dicha salida de fluido (40), por medio de las cuales dicho fluido refrigerador circula a través de dicho suministro (45), dicha entrada de fluido (38), paso de flujo de fluido (36) y salida de fluido (40).
5. Un sistema de freno (56) de acuerdo con la
reivindicación 4, que además comprende una bomba (49) para bombear
dicho fluido refrigerador a través de dicho suministro (45) y dicho
paso de flujo de fluido (36).
6. Un sistema de frenado (56) de acuerdo con
las reivindicaciones 4 o 5, que además comprende un intercambiador
de calor (47) en comunicación fluida con dicho suministro (45) para
refrigerar dicho fluido refrigerador.
7. Un sistema de frenado (56) de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 que además comprende un
volumen de fluido sellado en el interior de dicha cavidad (14) y al
menos cubriendo parcialmente dicha superficie de frenado (58),
estando dicho fluido separado de dicho fluido refrigerador.
Applications Claiming Priority (2)
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