ES2347062T3 - Dispositivo para endurecer guarniciones de friccion con acumulador de calor latente. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo (10; 70) para endurecer guarniciones de fricción (12, 52) para dispositivos de freno o de embrague de vehículos, que comprende al menos un elemento de transmisión de calor (18, 38, 48, 58, 68, 78) que puede ponerse en posición de aplicación a al menos una guarnición de fricción (12) y que puede calentarse a una temperatura de endurecimiento de la guarnición (12), caracterizado porque el elemento de transmisión de calor (18, 38, 48, 58, 68, 78) puede llenarse de un material acumulador de calor que está concebido para la cesión y/o la absorción de calor latente en el rango de la temperatura de endurecimiento, a cuyo fin dicho material presenta una temperatura de transición de fase en el rango de la temperatura de endurecimiento.
Description
Dispositivo para endurecer guarniciones de
fricción con acumulador de calor latente.
La presente invención concierne a un dispositivo
y a un procedimiento para endurecer guarniciones de fricción,
especialmente para mecanismos de freno o embrague de vehículos.
Para la fabricación de guarniciones de fricción,
especialmente para mecanismos de freno o embrague de vehículos, se
compacta una masa bruta en forma de polvo, que contiene aglutinante,
en un molde de prensado, bajo la acción de la temperatura, por
medio de un proceso de prensado, y a continuación se somete dicha
masa a un proceso de endurecimiento.
Típicamente, las guarniciones de fricción
indeformables después de recorrido del proceso de prensado en
caliente son extraídas de los moldes de prensado y alimentadas a un
horno continuo para su endurecimiento. Según la naturaleza del
proceso de prensado y la composición de la guarnición de fricción
prensada, se sujetan las guarniciones de fricción durante el
endurecimiento o bien se las endurece en estado libre en una
corriente de aire calentada. Durante el proceso de endurecimiento
se reticulan los aglutinantes contenidos en la guarnición de
fricción y éstos proporcionan así la resistencia o la
compresibilidad final necesarias de la guarnición de fricción.
Durante el proceso de endurecimiento se
calientan a una temperatura de endurecimiento las guarniciones de
fricción y las placas de soporte prensadas casi siempre con las
guarniciones de fricción durante el proceso de prensado y se las
mantiene a esa temperatura de endurecimiento durante un intervalo de
tiempo de endurecimiento prefijado. Dado que el aire es un
conductor del calor relativamente malo, una operación de
endurecimiento, en la que las guarniciones de fricción quedan
rodeadas únicamente por una corriente de aire calentada, requiere
un tiempo de endurecimiento relativamente largo.
Se conoce por el documento DE 101 45 442 A1, por
ejemplo, un endurecimiento de guarniciones de fricción en el que
las guarniciones se sujetan por separado en un llamado bastidor de
sujeción para su endurecimiento. Es conocido también el recurso de
sujetar las guarniciones de fricción entre placas calentables y
transmitir el calor generado o absorbido por las placas de
calentamiento haciéndolo pasar directamente de estas placas de
calentamiento a las guarniciones de fricción.
Se conoce por el documento DE 44 45 882 A1 un
dispositivo correspondiente al preámbulo de la reivindicación 1
para el tratamiento térmico de superficies de fricción, en el que
una superficie de calentamiento de un grupo de calentamiento puede
ponerse en posición de aplicación a la guarnición de fricción y
puede calentarse a una temperatura de endurecimiento de la
guarnición de fricción. El grupo de calentamiento presenta cartuchos
de calentamiento que están concebidos para entregar calor en el
rango de la temperatura de endurecimiento.
Asimismo, se conoce por el documento DE 41 23
723 A1 una prensa hidráulica para el prensado de conformación en
caliente de guarniciones de fricción, que comprende unas partes de
molde superior e inferior con unas placas de calentamiento superior
e inferior que poseen cada una de ellas un elemento de
calentamiento.
Asimismo, es conocido el recurso de disponer las
guarniciones de fricción entre electrodos que se conectan a su vez
a una fuente de corriente conmutable. De este modo, se pueden
exponer las guarniciones de fricción a una tensión eléctrica y se
pueden calentar uniformemente de dentro a fuera por medio de una
corriente eléctrica que circula por la guarnición. El
endurecimiento por medio de placas de contacto directamente
calentables o a través de la alimentación de una corriente
generadora de calor posibilita ciertamente un calentamiento bien
controlable y uniforme de las guarniciones de fricción hasta la
temperatura de endurecimiento; sin embargo, tales equipos de
endurecimiento con calentamiento activo son relativamente costosos,
tienen a veces un alto coste de mantenimiento, requieren
determinadas medidas de seguridad y son solo condicionalmente
adecuados para una producción en serie barata debido a un
rendimiento limitado.
Frente a esto, la presente invención se basa en
el problema de mejorar un dispositivo para endurecer las
guarniciones de fricción de la clase citada al principio en el
sentido de que se logre un calentamiento controlado, uniforme y
constante de guarniciones de fricción durante el proceso de
endurecimiento.
El problema que sirve de base a la invención se
resuelve con un dispositivo según la reivindicación 1 y con un
procedimiento según la reivindicación 16. Otras formas de
realización ventajosas de la invención están indicadas en las
reivindicaciones subordinadas.
El dispositivo según la invención para endurecer
guarniciones de fricción, especialmente guarniciones de fricción de
mecanismos de freno o de embrague de vehículos, dispone de al menos
un elemento de transmisión de calor que puede ponerse en posición
de aplicación a al menos una guarnición de freno y que puede
calentarse hasta una temperatura de endurecimiento de la
guarnición. Este elemento de transmisión de calor se puede llenar
de un material acumulador de calor que, en el rango de la
temperatura de endurecimiento de la guarnición de fricción, está
concebido para ceder o absorber calor latente por variación del
estado de agregación.
Por consiguiente, el elemento de transmisión de
calor lleno del material acumulador de calor tiene la función de un
acumulador de calor latente. Típicamente, el material acumulador de
calor presenta en el rango de la temperatura de endurecimiento una
transición de fase de primer orden, preferiblemente un punto de
fusión. La cantidad de calor necesaria para endurecer la guarnición
es aportada directamente a través del elemento de transmisión de
calor a la guarnición de fricción sujeta típicamente entre dos
elementos de transmisión de calor.
Los elementos de transmisión de calor tienen
aquí una conductividad calorífica netamente superior a la de, por
ejemplo, el aire y posibilitan así un calentamiento rápido y
uniforme de las guarniciones de fricción hasta la temperatura de
endurecimiento deseado.
Típicamente, los elementos de transmisión de
calor se calientan en forma pasiva hasta una temperatura prefijada
durante cierto periodo de tiempo, por ejemplo por medio de una
corriente de aire caliente, de modo que el material acumulador de
calor hace transición casi completamente de un primer estado de
agregación típicamente sólido a un segundo estado de agregación
típicamente líquido. Después de un calentamiento del elemento de
transmisión de calor y una licuación del material acumulador de
calor se pone la guarnición de fricción en una posición de
aplicación al elemento de transmisión de calor, con lo que la
cantidad de calor almacenada en el elemento de transmisión de calor
puede ser alimentada a la guarnición de fricción conservando y
manteniendo sustancialmente a la vez la temperatura de
endurecimiento.
En caso de una cesión de calor a la guarnición
de fricción, el material acumulador de calor experimenta típicamente
una transición de fase en la que se libera calor latente y se le
cede al elemento de transmisión de calor o a la guarnición de
fricción. Debido a la liberación de este calor latente se impide
efectivamente que la temperatura del elemento de transmisión de
calor o la temperatura del material acumulador de calor descienda
hasta un nivel por debajo de la temperatura de endurecimiento. De
este modo, se pueden efectuar sobre todo un calentamiento rápido y
uniforme en guarniciones de fricción situadas en posición de
aplicación hasta la temperatura de endurecimiento y una retención
duradera de las guarniciones de fricción en el rango de la
temperatura de endurecimiento.
El dispositivo según la invención es adecuado
especialmente para su utilización en hornos continuos en los que
los propios elementos de transmisión de calor son calentados por
aire caliente circundante. Dado que en tales hornos de aire
caliente solo con dificultad puede conseguirse un ajuste de
temperatura exacto, los elementos de transmisión de calor según la
invención con el material acumulador de calor posibilitan el ajuste
exacto de una temperatura prefijada para el proceso de
endurecimiento, la cual se mantiene sustancialmente constante
incluso en el caso de fluctuaciones de corta duración del aire
caliente circundante y especialmente en el caso de una puesta de
las guarniciones de fricción en posición de aplicación a los
elementos de transmisión de calor.
Incluso en los casos en los que el aire caliente
circundante de los elementos de transmisión de calor presenta una
temperatura más alta que la temperatura de endurecimiento, el
material acumulador de calor está concebido inicialmente para
absorber calor latente antes de que se efectúe un calentamiento del
material acumulador de calor o de los elementos de transmisión de
calor hasta una temperatura por encima de la temperatura de
endurecimiento.
Según una primera realización preferida de la
invención, se ha previsto que la al menos una guarnición de
fricción pueda sujetarse entre el al menos un elemento de
transmisión de calor y un elemento de base. Como consecuencia, el
dispositivo está configurado como un dispositivo de sujeción en el
que se pueden sujetar preferiblemente varias guarniciones de
fricción entre elementos de transmisión de calor y/o un elemento de
base, de modo que el proceso de endurecimiento de las guarniciones
de fricción puede realizarse a una presión prefijada. En este caso,
se puede controlar o ajustar especialmente una dilatación producida
durante el proceso de endurecimiento o una compresión actuante
sobre las guarniciones de fricción.
Asimismo, es ventajoso que varios elementos de
transmisión de calor dispuestos en fila estén previstos para
sujetar al menos una guarnición de fricción entre elementos de
transmisión de calor contiguos. Por consiguiente, se pueden apilar
en cada caso elementos de transmisión de calor y guarniciones de
fricción alternando entre ellos y, en último término, se pueden
sujetar éstos por medio de un dispositivo de sujeción
correspondiente. Por tanto, cada guarnición de fricción es puesta
tanto con su lado inferior como con su lado superior en posición de
aplicación a un elemento de transmisión contiguo.
Se aplica una consideración correspondiente para
los elementos de transmisión de calor, que están concebidos de
preferencia igualmente para la cesión de calor a dos respectivas
guarniciones de fricción colocadas en posición de aplicación.
Según otra forma de realización de la invención,
el elemento de transmisión de calor está realizado como una placa,
preferiblemente planoparalela, con al menos una cavidad para recibir
el material acumulador de calor. La configuración planoparalela de
los elementos de transmisión de calor sirve sobre todo para una
buena transmisión de calor a las guarniciones de fricción sujetas y
es relativamente barata en lo que concierne a aspectos técnicos de
fabricación.
La cavidad del elemento de transmisión de calor
sirve para recibir el material acumulador de calor y está adaptada
preferiblemente a la geometría exterior del elemento de transmisión
de calor. La cavidad o las cavidades están configuradas de tal
manera que unas partes lo más grandes posible del elemento de
transmisión de calor estén configuradas como cuerpos huecos. El
elemento de transmisión de calor puede presentar aquí varias
cavidades individuales o bien una única cavidad continua,
eventualmente ramificada.
Según otra forma de realización de la invención,
se ha previsto que el elemento de transmisión de calor esté
configurado como un perfil hueco. Preferiblemente, el elemento de
transmisión de calor consiste en aluminio. El empleo de aluminio o
un modo de construcción de perfiles huecos posibilita una
fabricación barata de elementos de transmisión de calor con
propiedades de conducción de calor relativamente buenas, que
presentan al mismo tiempo una estática o resistencia necesaria que
es precisa especialmente para ejercer una presión de sujeción o una
compresión sobre las guarniciones de fricción.
Según otra forma de realización preferida de la
invención, la cavidad está configurada como un alojamiento o
abertura del elemento de transmisión de calor que puede cerrarse por
medio de una tapa. La abertura cerradiza puede atornillarse, por
ejemplo, por medio de un tornillo. Esta ejecución posibilita, por
ejemplo, tanto un llenado como un vaciado y un rellenado de la
cavidad, por ejemplo con materiales acumuladores de calor diferentes
que estén diseñados para temperaturas de endurecimiento diferentes
de guarniciones de fricción diferentes con composiciones
diferentes.
Asimismo, puede estar previsto que la cavidad
presente una abertura soldable del elemento de transmisión de
calor. La soldadura de la cavidad después de llenar el elemento de
transmisión de calor con el material acumulador de calor impide
especialmente una salida imprevista del material acumulador de calor
durante el funcionamiento. En esta realización se ajustan los
elementos de transmisión de calor, por medio de un llenado
correspondiente con el material acumulador de calor, a una
temperatura de endurecimiento que viene prefijada por la temperatura
de transición de fase del material acumulador de calor a la que el
material está destinado a absorber o ceder calor latente.
Asimismo, es ventajoso que el tamaño y/o la
geometría de la cavidad de los elementos de transmisión de calor
estén adaptados a la capacidad calorífica del material acumulador de
calor y al tamaño y/o la geometría de la guarnición de fricción. Se
consigue así especialmente que, por ejemplo, la energía calorífica
almacenable en el elemento de transmisión de calor sea suficiente
para calentar una guarnición de fricción sujeta o varias
guarniciones de fricción sujetas hasta la temperatura de
endurecimiento, sin que la temperatura de los elementos de
transmisión de calor descienda entonces hasta un nivel por debajo de
la temperatura de endurecimiento.
Según otra forma de realización preferida de la
invención, se ha previsto que se pueda ejercer por medio de un
dispositivo de sujeción, a lo largo del recorrido de regulación de
un elemento de transmisión de calor, una compresión prefijada sobre
una guarnición de fricción sujeta entre elementos de transmisión de
calor contiguos o entre un elemento de transmisión de calor y un
elemento de base. La compresión o una presión a ejercer sobre la
guarnición de fricción sujeta viene determinada aquí por el
recorrido de regulación del dispositivo de sujeción o por el
recorrido de regulación del elemento de transmisión de calor.
El dispositivo de sujeción actúa aquí
directamente sobre uno de los elementos de transmisión de calor o
sobre el elemento de base. En particular, mediante este ajuste de
la compresión o de la presión de apriete en función del recorrido
se puede lograr una alta estabilidad de cotas de las guarniciones de
fricción. En este caso, sirve siempre como parámetro de control o
regulación la dilatación de las guarniciones de fricción, pero no
una presión o fuerza de prensado a ejercer sobre las guarniciones de
fricción.
Asimismo, para fijar el recorrido de regulación
de los elementos de transmisión de calor puede estar ventajosamente
previsto al menos un elemento distanciador entre elementos de
transmisión de calor contiguos y/o entre un elemento de transmisión
de calor y un elemento de base. Tales elementos distanciadores se
caracterizan por una compresibilidad extraordinariamente baja y una
alta indeformabilidad en comparación con la guarnición de fricción.
Limitan la reunión de los elementos de transmisión de calor y, por
tanto, la compresión de las guarniciones de fricción situadas entre
ellos. Los elementos distanciadores limitan así el recorrido de
regulación de los elementos de transmisión de calor y cuidan de que
las guarniciones de fricción sujetas no puedan ser sustancialmente
comprimidas hasta más allá de una medida prefijada.
Asimismo, para la fijación y/o limitación del
recorrido de regulación, el dispositivo de sujeción puede presentar
al menos un tope que, de manera semejante al elemento distanciador,
sirva para limitar el recorrido de regulación de al menos un
elemento de transmisión de calor.
Asimismo, es ventajoso que entre elementos de
transmisión de calor contiguos puedan disponerse yuxtapuestas al
menos dos guarniciones de fricción, de modo que se pueda sujetar al
mismo tiempo en el dispositivo de sujeción un gran número de
guarniciones de fricción. El alojamiento de varias guarniciones de
fricción entre elementos de transmisión de calor contiguos aumenta
la tasa de producción y hace posible un aprovechamiento y un grado
de ocupación lo más eficientes posible del bastidor de sujeción.
Según otra forma de realización ventajosa de la
invención, el al menos un elemento de transmisión de calor dispone
de al menos un perno de guía que está concebido para encajar en al
menos un agujero alargado del dispositivo de sujeción. Por
consiguiente, los elementos de transmisión de calor pueden montarse
en forma móvil, pero fija, en el dispositivo o en el dispositivo de
sujeción, de modo que puedan ser desplazados de conformidad con la
ejecución del agujero alargado del dispositivo de sujeción.
Esto es ventajoso especialmente al sujetar las
guarniciones de fricción en el dispositivo de sujeción y también al
extraer las guarniciones de fricción del dispositivo de sujeción.
Los elementos de transmisión de calor permanecen aquí siempre en el
dispositivo de sujeción y no requieren una extracción separada o un
emplazamiento deliberado en el dispositivo al insertar o extraer
las guarniciones de fricción antes o después del proceso de
endurecimiento.
Según otra forma de realización preferida de la
invención, el al menos un elemento de transmisión de calor está
concebido para que, al anular una compresión o una fuerza de
sujeción bajo la acción de la fuerza de su peso, se libere una
guarnición de fricción sujeta. Preferiblemente, los elementos de
transmisión de calor juntamente con las guarniciones de fricción
situadas entre ellos se sujetan en el dispositivo de sujeción en
sentido contrario a la fuerza de peso actuante.
Si se suelta el dispositivo de sujeción después
de realizado el proceso de endurecimiento, los elementos de
transmisión de calor se desplazan entonces preferiblemente a lo
largo de los agujeros alargados del dispositivo de sujeción en la
dirección de la fuerza de peso actuante y, por tanto, liberan las
guarniciones de fricción dispuestas entre ellos para extraerlas del
dispositivo de sujeción.
Para el dispositivo según la invención y los
elementos de transmisión de calor correspondientes se han previsto
como materiales acumuladores de calor cinc, estaño, aluminio,
aleaciones con constituyentes de cinc, estaño y/o aluminio y/o
materiales acumuladores de calor a base de sal o de parafina.
En otro aspecto, la invención concierne a un
procedimiento para endurecer al menos una guarnición de fricción a
una temperatura de endurecimiento empleando al menos un elemento de
transmisión de calor que puede llenarse de un material acumulador
de calor. El material acumulador de calor presenta aquí una
temperatura de transición de fase en el rango de la temperatura de
endurecimiento. En este caso, se calienta primero el elemento de
transmisión de calor hasta que el material acumulador de calor haya
pasado al menos parcialmente, absorbiendo calor latente, de una
primera fase a una segunda fase.
La primera fase del material acumulador de calor
es típicamente el estado de agregación sólido de este material
acumulador de calor y la segunda fase es típicamente el estado de
agregación líquido de dicho material acumulador. En caso de que sea
adecuado, la primera o la segunda fase puede ser también un estado
de agregación o un estado de fase gaseoso o de otra clase, en cuya
transición el material sea adecuado para absorber o ceder calor
latente.
Cuando el elemento de transmisión de calor se ha
calentado hasta una medida necesaria y se ha absorbido suficiente
calor latente por el material acumulador de calor, una guarnición de
fricción a endurecer es puesta en una posición de aplicación al al
menos un elemento de transmisión de calor. En esta posición de
aplicación o contacto entre el elemento de transmisión de calor y
la guarnición de fricción se introduce entonces en la guarnición de
fricción una cantidad de calor proveniente del elemento de
transmisión de calor con aprovechamiento de un calor latente
liberado por transición de la segunda a la primera fase del material
acumulador de calor.
En este caso, se mantiene sustancialmente
constante la temperatura del elemento de transmisión de calor, de
modo que pueden tener lugar un calentamiento progresivo y uniforme
de la guarnición de calor hasta la temperatura de endurecimiento y
un mantenimiento de la temperatura de endurecimiento.
Asimismo, se ha previsto que la temperatura del
elemento de transmisión de calor al calentarlo por la absorción de
energía calorífica del material acumulador de calor durante la
transición de la primera a la segunda fase esté limitada
sustancialmente por la temperatura de endurecimiento o la
temperatura de transición de fase del material acumulador de
calor.
Además, se ha previsto que el elemento de
transmisión de calor esté configurado como un elemento de
transmisión de calor pasivo y sea calentado externamente, en
particular por medio de aire en un horno. Es ventajoso a este
respecto que la temperatura del aire circundante para calentar el
elemento de transmisión de calor sea más alta que la temperatura de
endurecimiento.
Mediante el acumulador de calor latente formado
por medio del elemento de transmisión de calor junto con el
material acumulador de calor se impide efectivamente, por un lado,
que incluso a una temperatura de calentamiento por encima de la
temperatura de endurecimiento se calienten siempre los elementos de
transmisión de calor únicamente hasta la temperatura de
endurecimiento. Por otro lado, el acumulador de calor latente impide
un descenso de la temperatura del elemento de transmisión de calor
cuando, por ejemplo, se ceda más energía a guarniciones de fricción
sujetas desde el elemento de transmisión de calor que la que este
elemento pueda absorber del aire caliente circundante. Esto es lo
que puede ocurrir con frecuencia, sobre todo directamente después
de la sujeción de guarniciones de fricción relativamente frías entre
elementos de transmisión de calor calentados.
Asimismo, es ventajoso que el calentamiento del
al menos un elemento de transmisión de calor pueda tener lugar en
un horno continuo y que la disposición de las guarniciones de
fricción en la posición de aplicación o la extracción de las
guarniciones de fricción desde el dispositivo pueda tener lugar
fuera del horno continuo. Gracias a la configuración de los
elementos de transmisión de calor como acumuladores de calor latente
se consigue especialmente que incluso al sujetar guarniciones de
fricción fuera del horno continuo los elementos de transmisión de
calor presenten siempre una temperatura en el rango de la
temperatura de endurecimiento.
Por tanto, el empleo de los elementos de
transmisión de calor según la invención posibilita una alta
producción de guarniciones de fricción y al mismo tiempo un alto
grado de precisión respecto del ajuste de la temperatura de
endurecimiento durante el periodo de tiempo del proceso de
endurecimiento. Todo el proceso de endurecimiento puede ser así
regulado y controlado de una manera especialmente sencilla y
elegante para producir guarniciones de fricción de calidad e
idoneidad constantes.
Ejemplo de
realización
Otros objetivos, características y realizaciones
ventajosas de la invención se explican y describen a continuación
ayudándose de los dibujos. Todas las características gráficamente
representadas y/o descritas forman aquí, en cualquier combinación
pertinente, el objeto de la presente invención, incluso con
independencia de las características indicadas en las
reivindicaciones y en las remisiones a éstas.
Muestran:
La figura 1, una representación en sección
transversal esquemática de una guarnición de fricción sujeta entre
un elemento de base y un elemento de transmisión de calor,
La figura 2, una representación en sección
transversal de un elemento de transmisión de calor,
La figura 3, una representación en sección
transversal de un dispositivo de sujeción con numerosos elementos
de transmisión de calor,
La figura 4, una representación lateral del
dispositivo de sujeción según la figura 3, y
La figura 5, un diagrama de flujo del
procedimiento de endurecimiento.
La figura 1 muestra una representación en
sección transversal de un dispositivo 10 para endurecer una
guarnición de fricción 12 que se ha prensado con una placa de
soporte 14. Durante el proceso de endurecimiento subsiguiente se
calienta la guarnición de fricción ya indeformable 12 hasta una
temperatura de endurecimiento prefijada a la que un aglutinante,
tal como, por ejemplo, resina fenólica, une los distintos
constituyentes de la guarnición de fricción por medio de
reticulación.
Para la transmisión de calor a la guarnición de
fricción 12 sirve aquí el elemento de transmisión de calor 18, el
cual se puede llenar de un material acumulador de calor. A este fin,
el elemento de transmisión de calor 18 dispone de varias cavidades
24, 26, 28 que en la representación en sección transversal están
representadas como aberturas circulares. Estas aberturas o
cavidades 24, 26, 28 se pueden cerrar preferiblemente por medio de
una tapa, tal como, por ejemplo, un tornillo, o bien se pueden
soldar y cerrar después del llenado de las cavidades 24, 26, 28 con
el material acumulador de calor.
El material acumulador de calor está concebido
para ceder o absorber calor latente en el rango de la temperatura
de endurecimiento de la guarnición de fricción 12 y forma así,
juntamente con el elemento de transmisión de calor 18, un
acumulador de calor latente.
El elemento de transmisión de calor 18 está
configurado como un elemento pasivo que puede ser calentado, por
ejemplo, por una corriente de aire. Preferiblemente, se calienta el
dispositivo completo 10 en un horno continuo, pudiendo la
guarnición de fricción 12 y la placa de soporte 14 sujetarse en el
dispositivo 10 o bien extraerse de este dispositivo 10 fuera del
horno continuo. El acumulador de calor latente cuida aquí, incluso
durante la extracción o la sujeción de la guarnición de fricción 12
y la placa de soporte 14, de que la temperatura del elemento de
transmisión de calor 18 no descienda sustancialmente hasta un nivel
por debajo de la temperatura de endurecimiento.
Si se sujetan una guarnición de fricción 12 y
una placa de soporte 14 en el dispositivo 10 después del proceso de
prensado y su temperatura se encuentra bastante por debajo de la
temperatura de endurecimiento, se transmite entonces primeramente
una cantidad de calor relativamente grande del elemento de
transmisión de calor 18 a la guarnición de fricción 12 debido a la
alta diferencia de temperatura entre dicho elemento de transmisión
de calor 18 y dicha guarnición de fricción 12, sin que se produzca
con ello un enfriamiento importante del elemento de transmisión de
calor 18 hasta por debajo de la temperatura de endurecimiento.
Por el contrario, la cantidad de calor necesaria
para calentar la guarnición de fricción 12 es proporcionada por la
liberación de calor latente del material acumulador de calor. El
material acumulador de calor experimenta con ello casi siempre una
transición de fase de líquido a sólido.
Con una estancia continuada en el horno
continuo, el elemento de transmisión de calor 18 absorbe nuevamente,
en particular a través de los nervios de calentamiento 20, 22, una
cantidad necesaria de energía calorífica que sirve, por un lado,
para calentar adicionalmente la guarnición de fricción 12 sujeta
hasta la temperatura de endurecimiento y para mantenerla allí y,
por otro lado, para licuar nuevamente, con alimentación de calor
latente, el material acumulador de calor que se encuentra mientras
tanto sustancialmente en el estado de agregación sólido.
El aire circundante en el horno continuo puede
estar también netamente por encima de la temperatura de
endurecimiento para la guarnición de fricción 12, dependiendo del
tiempo de permanencia del dispositivo 10 en el horno continuo. La
función de acumulación de calor del material acumulador de calor
impide entonces sustancialmente un calentamiento de la guarnición
de fricción 12 hasta un nivel por encima de la temperatura de
endurecimiento prefijada. Preferiblemente, el tiempo de permanencia
del dispositivo 10 en el horno de calentamiento, la capacidad
calorífica del elemento de transmisión de calor 18 y la del
material acumulador de calor cargado en el mismo, así como la
geometría de la disposición y la configuración geométrica del
elemento de transmisión de calor 18, están adaptados entre ellos de
tal manera que se impida sustancialmente un calentamiento o un
enfriamiento del elemento de transmisión de calor 18 hasta un
intervalo de temperatura por fuera del rango de la temperatura de
endurecimiento al pasar por un ciclo de endurecimiento del horno
continuo.
Asimismo, dos elementos distanciadores 30, 34
están dispuestos entre el elemento de transmisión de calor 18 y el
elemento de base 16. En particular, cuando no se libera la
guarnición de fricción 12, sino que se la endurece bajo una acción
de presión, estos elementos distanciadores 30, 34 posibilitan el
ajuste de una compresión definida por el recorrido, que actúa
durante el procedo de endurecimiento sobre la guarnición de fricción
12 y la placa de soporte 14.
Por tanto, por medio de los elementos
distanciadores 30, 34, la guarnición de fricción 12 a comprimir
durante el proceso de endurecimiento se puede comprimir o compactar
ya duraderamente hasta su medida final prefijada antes del proceso
de endurecimiento propiamente dicho y, naturalmente, durante el
proceso de endurecimiento. Por tanto, de aquí en adelante ya no es
necesario un control o mando de una compresión de la guarnición de
fricción 12 durante el proceso de endurecimiento.
La figura 2 muestra dos representaciones en
sección transversal de un elemento de transmisión de calor 18 que
dispone de tres cavidades separadas 24, 26, 28. Las cavidades 24,
26, 28 están configuradas aquí como taladros cilíndricos y están
distanciadas casi uniformemente una de otra, de modo que pueden
tener lugar una distribución de calor y una transmisión de calor lo
más homogéneas posible dentro del elemento de transmisión de calor
18. Las cavidades cilíndricas 24, 26, 28 pueden cerrarse aquí, por
ejemplo después del llenado con el material acumulador de calor,
tal como, por ejemplo, cinc o aleaciones que contienen cinc, bien en
forma nuevamente cerradiza por medio de un mecanismo de cierre, tal
como, por ejemplo, un cierre de atornillamiento, o bien, por
ejemplo, por medio de soldadura.
Particularmente una soldadura de las aberturas
24, 26, 28 parece ser ventajosa con miras a obtener un cierre
duradero y seguro. Se excluye así casi completamente una salida
imprevista de material acumulador de calor durante el
funcionamiento del dispositivo. La estructura del elemento de
transmisión de calor 18 que rodea a las cavidades 24, 26, 28
dispone de una estabilidad y resistencia necesarias, de modo que
ésta no experimenta tampoco una variación de forma importante bajo
temperaturas diferentes y especialmente bajo fluctuaciones de la
temperatura.
La figura 3 muestra una representación en
sección transversal de un dispositivo de sujeción 70 en el que están
superpuestos en serie varios elementos de transmisión de calor 18,
38, 48, 58, 68, 78. Entre los elementos de transmisión de calor 18,
38, 48, 58, 68, 78 está dispuesta una respectiva guarnición de
fricción 12, 52 con una placa de soporte correspondiente 14, 54. La
biela 46 que introduce la fuerza de prensado está en unión
operativa directa con el elemento de transmisión de calor más
inferior 78 y sirve para aplicar una fuerza 50 sobre las
guarniciones de fricción superpuestas 12, 54 y sobre los elementos
de transmisión de calor superpuestos 78, 68, 58, 48, 38, 18.
Preferiblemente, la compresión de las guarniciones de fricción 12,
52 se controla en función del recorrido y, por tanto, puede
realizarse ya antes del comienzo propiamente dicho del proceso de
endurecimiento, incluso fuera del horno continuo.
El bastidor de sujeción 40 sirve, por un lado,
para la sujeción de pares de guarnición de
fricción-placa de soporte 12, 14 y 52, 54 entre
elementos de transmisión de calor contiguos 78, 68, 58, 48, 38, 18,
pudiendo ser retenidos los pistones 46 por medio de un elemento de
inmovilización 44 en el bastidor de sujeción 40. Por otro lado, el
bastidor de sujeción 40 sirve para sujetar y disponer los distintos
elementos de transmisión de calor 78, 68, 58, 48, 38, 18 por medio
de agujeros de guía o agujeros alargados correspondientes 62, 64,
66, 80, 82, 84 en los que se pueden introducir los elementos de
transmisión de calor 78, 68, 58, 48, 38, 18 con ayuda de pernos de
guía 32, 36, 72, 74, 76, 86, 88.
Por ejemplo, el elemento de transmisión de calor
78 dispone en el lado de la izquierda y en el lado de la derecha de
sendos pernos de guía 32, 36, de los cuales el perno de guía 32 está
alojado de forma móvil a lo largo del agujero alargado 62. De esta
manera, los elementos de transmisión de calor 78, 68, 58, 48, 38, 18
están dispuestos en el bastidor de sujeción 40 y pueden ser movidos
hacia arriba o hacia abajo para sujetar y retirar guarniciones de
fricción 12, 52 a endurecer o terminadas de endurecer.
En este caso, se disponen preferiblemente otros
topes 90, 92 en el lado interior del bastidor de sujeción 40. Por
ejemplo, los dos topes 90, 92 forman un tope inferior del lado
izquierdo y un tope inferior del lado derecho para el elemento de
transmisión de calor 78. Los topes 94, 96 forman también, por
ejemplo, una limitación inferior para el recorrido de regulación
del elemento de transmisión de calor 68. Además, dos respectivos
distanciadores 34, 30 están previstos entre los distintos elementos
de transmisión de calor contiguos 78, 68, los cuales sirven para
efectuar un ajuste definido en recorrido de la compresión sobre las
guarniciones de fricción 12, 52 antes y/o durante el proceso de
endurecimiento.
Los elementos distanciadores 30, 34, que, como
se ha insinuado con ayuda del elemento de transmisión de calor 68,
encajan en los elementos de transmisión de calor 78, 68, 58, 48, 38,
18, representan así una limitación para el recorrido de regulación
del respectivo elemento de transmisión de calor con respecto a su
elemento contiguo.
El dispositivo de sujeción 70 está concebido en
el ejemplo de realización aquí elegido de modo que se ejerza hacia
arriba, en contra de la fuerza de la gravedad, una compresión o una
fuerza 50 actuante sobre la biela 46. Esto tiene, por un lado, la
ventaja de que el elemento de inmovilización 44 puede disponerse en
el tramo inferior algo más frío del bastidor de sujeción 40 y, por
otro lado, al soltar el elemento de inmovilización 44 y realizar un
desplazamiento concomitante hacia abajo del pistón 46, todas las
guarniciones de fricción sujetas 12, 52 son liberadas solamente por
la fuerza de la gravedad.
Asimismo, son imaginables también otras
ejecuciones y disposiciones del bastidor de sujeción 40 y de los
elementos de transmisión de calor 18, 38, 48, 58, 68, 78 contenidos
en el mismo, en las cuales se efectúa una compresión de las
guarniciones de fricción sujetas 12, 52 hacia abajo en la dirección
de la fuerza de la gravedad o en las cuales los elementos de
transmisión de calor y las guarniciones de fricción sujetas entre
ellos están dispuestos girados en 90º y se efectúa una compresión
sustancialmente en dirección horizontal.
En tales formas de realización pueden estar
previstos entonces unos elementos elásticos adicionales con ayuda
de los cuales los elementos de transmisión de calor 18, 38, 48, 58,
68, 78 son desplazados al final del proceso de endurecimiento para
liberar las guarniciones de fricción 12, 52 cuando ya no predomina
una compresión de la biela 46.
La figura 4 muestra un alzado lateral del
dispositivo 70 según la figura 3. El elemento de inmovilización 44
y la biela 46, así como los elementos de transmisión de calor 78,
68, 58, 48, 38, 18 se han insinuado en esta figura en líneas de
trazos. Los pernos de guía 88, 86, 76, 74, 72 pertenecientes a los
elementos de transmisión de calor 18, 38, 48, 58, 68, 78 están
dispuestos aquí dentro de los correspondientes agujeros alargados
84, 82, 80, 66, 64, 62 del bastidor de sujeción 40 y posibilitan un
desplazamiento ascendente y descendente de los respectivos
elementos de transmisión de calor 18, 38, 48, 58, 68, 78 dentro del
recorrido de regulación prefijado por los agujeros alargados 84,
82, 80, 66, 64, 62.
Los agujeros alargados 84, 82, 80, 66, 64, 62 y
los pernos de guía 88, 86, 76, 74, 72, 32 sirven preferiblemente
para la retención de los elementos de transmisión de calor 18, 38,
48, 58, 68, 78, especialmente cuando no están sujetas guarniciones
de fricción 12, 52 dentro del dispositivo de sujeción. El guiado por
medio de agujeros alargados posibilita especialmente una sencilla
introducción y disposición de guarniciones de fricción 12, 52 a
endurecer en el dispositivo 70 y permite al mismo tiempo una
sencilla extracción de guarniciones de fricción ya endurecidas 12,
52 después de efectuado el proceso de endurecimiento. Sin embargo,
la limitación de distancia antes o durante el proceso de
endurecimiento se materializa preferiblemente por medio de los
elementos distanciadores 30, 34 diseñados para ello según las
figuras 1 ó 3.
Finalmente, la figura 5 muestra un diagrama de
flujo de un procedimiento previsto según la invención para
endurecer guarniciones de fricción con ayuda de elementos de
transmisión de calor que acumulan calor. En un primer paso 100 se
calientan los elementos de transmisión de calor 18, 38, 48, 58, 68,
78, por ejemplo por medio de una corriente de aire caliente, de tal
manera que el material acumulador de calor haga transición en el
paso 102 al menos parcialmente, absorbiendo calor latente, de un
estado de agregación sólido a un estado de agregación líquido.
Una vez que se ha acumulado una cantidad de
calor necesaria en los distintos elementos de transmisión de calor
18, 38, 48, 58, 68, 78 por medio del acumulador de calor latente en
el paso 102, se sujetan entonces en el paso 104 las guarniciones de
fricción 12, 52 con las placas de soporte correspondientes 14, 54
entre elementos de transmisión de calor contiguos 78, 68, 58. Esta
sujeción puede efectuarse bajo una presión prefijada o bien con
ayuda de un recorrido de regulación prefijado para los distintos
elementos de transmisión de calor 78, 68, 58, 48, 38, 18.
Tan pronto como las guarniciones de fricción 12,
52 llegan a una posición de aplicación a los elementos de
transmisión de calor 78, 68, éstos ceden típicamente una parte de su
energía calorífica almacenada a las guarniciones de fricción 12, 52
dispuestas en posición de aplicación para calentar estas
guarniciones de fricción 12, 52 a la temperatura de endurecimiento
prefijada.
Durante la cesión de la energía calorífica
almacenada a las guarniciones de fricción 15, 52 sujetas o situadas
en posición de aplicación se mantiene constante la temperatura de
los elementos de transmisión de calor 78, 68, 58, 48, 38, 18 por
efecto sustancialmente de la liberación de calor latente del
material acumulador de calor. Este material acumulador de calor
experimenta entonces en el paso 108 la transición de fase recíproca
con respecto al paso 102.
A continuación, cuando las guarniciones de
fricción 12, 52 se han calentado hasta la temperatura de
endurecimiento prefijada, se mantienen éstas a la temperatura de
endurecimiento durante el periodo de tiempo del proceso de
endurecimiento. El calentamiento de guarniciones de fricción sujetas
12, 52 y el mantenimiento de las guarniciones de fricción a la
temperatura de endurecimiento pueden efectuarse también parcialmente
fuera de un horno continuo. Preferiblemente, se sujetan las
guarniciones de fricción 12, 52 en el dispositivo 10, 70 fuera del
horno continuo y luego se las alimenta sin demora, junto con el
dispositivo 10, 70, al horno continuo.
En el horno continuo reina típicamente una
temperatura del aire que es más alta que la temperatura de
endurecimiento para conseguir un calentamiento rápido y eficiente
de los elementos de transmisión de calor 18, 38, 48, 58, 68, 78.
Cuando las guarniciones de fricción 12, 52 se han mantenido a la
temperatura de endurecimiento durante el periodo de tiempo
necesario del proceso de endurecimiento, éstas abandonan típicamente
el horno de endurecimiento y finalmente son liberadas en el paso
110, a cuyo fin se suelta el elemento de inmovilización 44 del
bastidor de sujeción 40. Después de esto, el dispositivo 10, 70
vuelve a estar preparado inmediatamente para sujetar otras
guarniciones de fricción 12, 52 que deban endurecerse, y el
procedimiento puede realizarse nuevamente en el paso 100 con otras
guarniciones de fricción 12, 52 que deban endurecerse.
- 10
- Dispositivo
- 12
- Guarnición de fricción
- 14
- Placa de soporte
- 16
- Elemento de base
- 18
- Elemento de transmisión de calor
- 20
- Nervios de calentamiento
- 22
- Nervios de calentamiento
- 24
- Abertura
- 26
- Abertura
- 28
- Abertura
- 30
- Elemento distanciador
- 32
- Perno de guía
- 34
- Elemento distanciador
- 36
- Perno de guía
- 38
- Elemento de transmisión de calor
- 40
- Bastidor de sujeción
- 44
- Elemento de inmovilización
- 46
- Biela
- 48
- Elemento de transmisión de calor
- 50
- Fuerza
- 52
- Guarnición de fricción
- 54
- Placa de soporte
- 58
- Elemento de transmisión de calor
- 62
- Agujero alargado
- 64
- Agujero alargado
- 66
- Agujero alargado
- 68
- Elemento de transmisión de calor
- 70
- Dispositivo
- 72
- Perno de guía
- 74
- Perno de guía
- 76
- Perno de guía
- 78
- Elemento de transmisión de calor
- 80
- Agujero alargado
- 82
- Agujero alargado
- 84
- Agujero alargado
- 86
- Perno
- 88
- Perno
- 90
- Tope
- 92
- Tope
- 94
- Tope
- 96
- Tope.
Claims (20)
1. Dispositivo (10; 70) para endurecer
guarniciones de fricción (12, 52) para dispositivos de freno o de
embrague de vehículos, que comprende al menos un elemento de
transmisión de calor (18, 38, 48, 58, 68, 78) que puede ponerse en
posición de aplicación a al menos una guarnición de fricción (12) y
que puede calentarse a una temperatura de endurecimiento de la
guarnición (12), caracterizado porque el elemento de
transmisión de calor (18, 38, 48, 58, 68, 78) puede llenarse de un
material acumulador de calor que está concebido para la cesión y/o
la absorción de calor latente en el rango de la temperatura de
endurecimiento, a cuyo fin dicho material presenta una temperatura
de transición de fase en el rango de la temperatura de
endurecimiento.
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque la al menos una guarnición de fricción
(12, 52) puede sujetarse entre el al menos un elemento de
transmisión de calor (18) y un elemento de base (16).
3. Dispositivo según la reivindicación 2,
caracterizado porque están previstos varios elementos de
transmisión de calor (18, 38, 48, 58, 68, 78) dispuestos en serie
para sujetar al menos una guarnición de fricción (12, 52) entre
elementos de transmisión de calor contiguos (18, 38, 48, 58, 68,
78).
4. Dispositivo según una o más de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el elemento de
transmisión de calor (18, 38, 48, 58, 68, 78) está configurado como
una placa con al menos una cavidad (24, 26, 28) para recibir el
material acumulador de calor.
5. Dispositivo según una o más de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el elemento
de transmisión de calor (18, 38, 48, 58, 68, 78) está configurado
como un perfil hueco.
6. Dispositivo según la reivindicación 4 ó 5,
caracterizado porque la cavidad está configurada como una
abertura (24, 26, 28) que puede cerrarse por medio de una tapa y
que está destinada a recibir el material acumulador de calor.
7. Dispositivo según la reivindicación 4 ó 5,
caracterizado porque el tamaño y/o la geometría de la cavidad
(24, 26, 28) están adaptados a la capacidad calorífica del material
acumulador de calor y/o al tamaño y/o la geometría de la guarnición
de fricción (12, 52).
8. Dispositivo según una o más de las
reivindicaciones 4 a 6, caracterizado porque la cavidad (24,
26, 28) está configurada como una abertura soldable del elemento de
transmisión de calor (18, 38, 48, 58, 68, 78).
9. Dispositivo según una o más de las
reivindicaciones 2 a 7, caracterizado porque se puede ejercer
por medio de un dispositivo de sujeción (40), bajo la acción de
éste sobre al menos un elemento de transmisión de calor (18, 38,
48, 58, 68, 78), una compresión - prefijada por el recorrido de
regulación del elemento de transmisión de calor (18, 38, 48, 58,
68, 78) - sobre la al menos una guarnición de fricción (12, 52)
sujeta entre elementos de transmisión de calor contiguos (18, 38,
48, 58, 68, 78) o entre el elemento de transmisión de calor (18) y
el elemento de base (16).
10. Dispositivo según la reivindicación 9,
caracterizado porque, para fijar el recorrido de regulación,
está previsto un elemento distanciador (30, 34) entre elementos de
transmisión de calor contiguos (68, 78) y/o entre el elemento de
transmisión de calor (18) y el elemento de base (16).
11. Dispositivo según una o más de las
reivindicaciones 9 ó 10, caracterizado porque, para fijar el
recorrido de regulación, el dispositivo de sujeción presenta al
menos un tope (90, 92, 94, 96) para al menos un elemento de
transmisión de calor (18, 38, 48, 58, 68, 78).
12. Dispositivo según una o más de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque entre
elementos de transmisión contiguos (18, 38) se pueden disponer al
menos dos guarniciones de fricción (12) una junto a otra.
13. Dispositivo según una o más de las
reivindicaciones 9 a 12, caracterizado porque el al menos un
elemento de transmisión de calor (18, 38, 48, 58, 68, 78) dispone
de al menos un perno de guía (32, 36, 72, 74, 76, 86, 88) que está
configurado para encajar en al menos un agujero alargado (62, 64,
66, 80, 82, 84) del dispositivo de sujeción (40).
14. Dispositivo según una o más de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el al menos
un elemento de transmisión de calor (18, 38, 48, 58, 68, 78) está
concebido para liberar la guarnición de fricción (12, 52) al anular
una compresión bajo la acción de la fuerza de peso del mismo.
15. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque como
material acumulador de calor están previstos cinc, estaño,
aluminio, aleaciones con constituyentes de cinc, estaño y/o aluminio
y/o materiales acumuladores de calor a base de sal o de
parafina.
16. Procedimiento para endurecer al menos una
guarnición de fricción (12, 52) a una temperatura de endurecimiento
empleando al menos un elemento de transmisión de calor (18, 38, 48,
58, 68, 78) que puede llenarse de un material acumulador de calor,
presentando el material acumulador de calor una temperatura de
transición de fase en el rango de la temperatura de endurecimiento,
con los pasos siguientes:
- calentamiento del elemento de transmisión de
calor (18, 38, 48, 58, 68, 78) hasta que el material acumulador de
calor haya pasado al menos parcialmente de una primera fase a una
segunda fase,
- disposición de la guarnición de fricción (12,
52) en una posición de contacto con el al menos un elemento de
transmisión de calor (18, 38, 48, 58, 68, 78),
- aportación de una cantidad de calor del
elemento de transmisión de calor (18, 38, 48, 58, 68, 78) a la
guarnición de fricción (12, 52) aprovechando un calor latente
liberado por la transición de la segunda fase a la primera fase del
material acumulador de calor, manteniéndose sustancialmente
constante la temperatura del elemento de transmisión de calor (18,
38, 48, 58, 68, 78).
17. Procedimiento según la reivindicación 16,
caracterizado porque la temperatura del elemento de
transmisión de calor (18, 38, 48, 58, 68, 78) durante el
calentamiento por la absorción de energía calorífica del material
acumulador de calor al pasar de la primera a la segunda fase está
limitada sustancialmente por la temperatura de endurecimiento.
18. Procedimiento según la reivindicación 16 ó
17, caracterizado porque el elemento de transmisión de calor
(18, 38, 48, 58, 68, 78) está concebido como un elemento de
transmisión de calor pasivo y es calentado externamente, en
particular por medio de aire en un horno.
19. Procedimiento según una o más de las
reivindicaciones 16 a 18, caracterizado porque la al menos
una guarnición de fricción (12, 52) es comprimida en un grado
prefijado durante el proceso de endurecimiento bajo la acción de
una compresión prefijada por un recorrido de regulación del elemento
de transmisión de calor (18, 38, 48, 58, 68, 78) y aplicable a
través del al menos un elemento de transmisión de calor (18, 38, 48,
58, 68, 78).
20. Procedimiento según una o más de las
reivindicaciones 16 a 19, caracterizado porque el
calentamiento del al menos un elemento de transmisión de calor (18,
38, 48, 58, 68, 78) tiene lugar en un horno continuo y la
disposición de la guarnición de fricción (12, 52) en la posición de
aplicación al elemento de transmisión de calor tiene lugar fuera
del horno continuo.
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|---|---|---|---|
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