ES2359437T3

ES2359437T3 - Soporte de freno.

Info

Publication number: ES2359437T3
Application number: ES07017156T
Authority: ES
Inventors: Thomas Borlinghaus; Karsten Oerter; Karsten Trapp
Original assignee: BPW Bergische Achsen KG
Current assignee: BPW Bergische Achsen KG
Priority date: 2006-09-20
Filing date: 2007-09-01
Publication date: 2011-05-23
Anticipated expiration: 2027-09-01
Also published as: EP1903241B1; EP1903241A2; DE502007006716D1; EP1903241A3; ATE502227T1; DE102006044834A1

Abstract

Soporte de freno para fijar una disposición de pinza de freno a un eje de vehículo (20), con un acoplamiento de la pinza del freno (2) para fijar una pinza del freno al soporte de freno (1), un asiento del eje (3) a través del cual se puede fijar el soporte de freno (1) al eje del vehículo (20) y una zona (4), que une el acoplamiento de la pinza del freno (2) con el asiento del eje (3), presentando para ello la zona de unión (4) dos tirantes (13, 14) cuyos centros de gravedad de la sección (S13, S14) están situados al menos por zonas en lados opuestos de un plano medio (E) que pasa a través del acoplamiento de la pinza de freno (2) y del asiento del eje (3), caracterizado porque los centros de gravedad de la sección (S13, S14) de los tirantes (13, 14) transcurren inclinados respecto al plano medio (E), al menos por zonas.

Description

La invención se refiere a un soporte de freno para fijar una disposición de pinza de freno a un eje de vehículo, con un acoplamiento de la pinza de freno para fijar la pinza de freno al soporte del freno, un asiento del eje por medio del cual el soporte del freno se puede fijar al eje del vehículo y una zona que une el acoplamiento de la pinza del freno con el asiento del eje, presentando la zona de unión dos nervios cuyo centro de gravedad de la sección están situados al menos en parte en lados distintos de un plano medio que pasa a través del acoplamiento de la pinza del freno y del asiento del eje.

Esta clase de soporte de freno sirve para fijar las disposiciones de pinza de freno de los frenos de disco, por ejemplo del tipo de pinza flotante o del tipo de pinza fija, y están dispuestos para transmitir los esfuerzos de frenado que actúan durante el frenado sobre la disposición de la pinza de freno, entre el eje del vehículo y la disposición de la pinza de freno. A menudo se fijan dos soportes de freno en lados opuestos del eje del vehículo los cuales sujetan entonces conjuntamente una disposición de pinza de freno. Los esfuerzos de frenado que surgen durante el funcionamiento del freno se transmiten partiendo de la disposición de la pinza de freno a través de los soportes de freno al eje del vehículo. Debido a que los esfuerzos de frenado que se producen al frenar son en parte considerables, los soportes de freno están realizados como componentes macizos.

Un soporte de freno que presenta las características indicadas en el preámbulo se conoce por el documento GB 1 182 896 A. La zona de unión del soporte de freno, vista en dirección periférica, está subdividida en un total de tres segmentos, presentando éstos unas posiciones longitudinales distintas en la dirección del eje. Las dos zonas de unión por segmentos exteriores permiten reconocer un acodamiento mediante el cual se puede conseguir una mayor zona de contacto con el eje del vehículo situado hacia el interior.

Por el documento DE 200 21 587 U1 se conoce un sistema de frenos con soporte de freno en dos partes. Por el lado del eje, el soporte de freno presenta un orificio que rodea al eje del vehículo, a lo largo del cual el soporte de freno va soldado al eje. Más hacia el exterior en el soporte de freno están previstos unos orificios a través de los cuales se pueden pasar los elementos de fijación para unir la pinza de freno al soporte de freno.

Si bien esta clase de soportes de freno se han acreditado en el pasado, sin embargo presentan un peso relativamente grande, principalmente en el caso de frenos con unos diámetros de disco grandes, ya que en estos frenos la distancia entre el acoplamiento de la pinza del freno por una parte y el asiento del eje por otra es relativamente grande. Para salvar esta distancia se requiere una zona de unión larga, cuya forma de construcción maciza también contribuye al peso del soporte de freno.

El objetivo de la presente invención es proporcionar un soporte de freno que se caracterice por un peso reducido y al mismo tiempo por una transmisión segura de los esfuerzos de frenado.

Este objetivo se resuelve de acuerdo con la invención en un soporte de freno de la clase citada inicialmente por el hecho de que los centros de gravedad de la sección de los tirantes transcurren al menos en parte inclinados respecto al plano medio en sentido opuesto.

Se ha comprobado que en el caso de una forma de construcción maciza de placas del soporte de freno, la transmisión de fuerzas desde la disposición de la pinza del freno al asiento del eje no tiene lugar de modo uniforme en toda la zona de unión. Más bien se transmite una parte importante de las fuerzas de frenado por las zonas del borde de la zona de unión donde está previsto en cada una un tirante, y está adaptado al flujo de fuerzas que allí tiene lugar. En cambio en las zonas con una proporción reducida de transmisión de fuerza no hay ningún material o solo hay poco material, con lo cual se obtiene en conjunto una forma de construcción de poco peso. Además, los tirantes solamente están previstos en cuanto a su centro de gravedad al menos por zonas fuera del plano medio, solo allí donde tiene lugar la transmisión de las fuerzas de frenado, lo cual también tiene como consecuencia una reducción del peso del soporte de freno. Se consigue por lo tanto una transmisión de fuerzas segura y al mismo tiempo un peso reducido del soporte de freno.

En una realización ventajosa para la transmisión de las fuerzas se propone que la sección de los dos tirantes vaya cambiando a lo largo de su longitud.

También ha resultado ventajosa una realización en la que la sección de los tirantes aumente desde el asiento del eje en sentido hacia el acoplamiento del freno, al menos por zonas, para conseguir una transmisión segura de los esfuerzos de frenado desde el acoplamiento de la pinza del freno a los extremos de los tirantes por el lado de la pinza del freno.

Para conseguir un peso reducido del soporte de freno es también ventajoso si los tirantes son más estrechos por sus extremos del lado del eje que el acoplamiento de la pinza del freno, ya que la transmisión de los esfuerzos de frenado no tiene lugar en toda la anchura del acoplamiento de la pinza del freno sino solamente a través de una zona parcial.

A este respecto es también ventajoso si el extremo de uno de los tirantes está unido con el asiento del eje en la zona del extremo posterior, y el extremo del otro tirante lo esté en la zona del extremo delantero del asiento del eje, con lo cual se obtiene una forma de construcción de poco peso y que al mismo tiempo transmite con seguridad los esfuerzos que atacan desplazados entre sí respecto al plano medio.

También contribuye a obtener un peso total reducido del soporte de freno si entre los dos tirantes está previsto un hueco. Si bien existe también en principio la posibilidad de preveer entre los tirantes un puente de material estrecho, sin embargo la presencia de un hueco ahorra peso.

También es ventajoso desde el punto de vista del peso si el acoplamiento de la pinza del freno presenta dos casquillos unidos por el mismo material para el paso de elementos de fijación.

El asiento del eje presenta en una realización ventajosa un anillo de asiento que rodea la superficie envolvente del eje del vehículo por su periferia, o al menos lo abraza, asegurando de este modo una transmisión segura del esfuerzo de frenado al eje del vehículo en toda la superficie de éste. El anillo de asiento se puede soldar por ejemplo con el tubo del eje del vehículo o con un muñón del eje previsto en el eje del vehículo.

Sin embargo también es posible tener un soporte de freno realizado en una misma pieza en el muñón del eje.

Por último ha resultado ventajoso si uno de los tirantes está dotado de medios para fijar piezas postizas, con lo cual se reduce el gasto de montaje durante el montaje del freno.

Otras ventajas y detalles de la invención se explican a continuación haciendo referencia a los dibujos que se adjuntan. Estos muestran

Figura 1 una representación en perspectiva de un conjunto de freno con un soporte de freno ; conocido por el estado de la técnica

Figura 2 un soporte de freno conforme a la invención en una representación en perspectiva desde su cara anterior

Figura 3 el portafrenos de la figura 2 en una representación en perspectiva visto desde su cara posterior;

Figura 4 una vista de la cara anterior del soporte de freno;

Figura 5 una vista frontal de un soporte de freno desde la dirección designada por V en la figura 4

Figura 6 una vista de la cara posterior del soporte de freno;

Figura 7 una vista frontal del soporte de freno desde la dirección asignada por VII en la figura 6;

Figura 8 una representación en sección de acuerdo con el plano de sección designado por VIII en la figura 4

Figura 9 una representación en sección según el plano de sección representado por IX en la figura 6;

En la figura 1 está representado un sistema de freno 100 conforme al estado de la técnica, con una pinza de freno 110 y uno de dos soporte de freno 101. En el interior de la pinza del freno están dispuestas de forma conocida las pastillas de freno que al frenar se ponen en contacto con un disco de freno que está girando. Los esfuerzos de frenado que se ejercen de este modo sobre la pinza del freno 110 se transmiten a través del soporte de freno 101 al eje del vehículo.

Cada uno de los dos soporte de freno 101, de los cuales solamente está representado uno, está realizado como una placa de acero maciza que por el lado del eje está dotada de un asiento en forma de U que rodea por el lado de la envolvente un eje de vehículo 100 de forma esencialmente cuadrada con el eje geométrico A y que está unido al eje 120 mediante soldadura. Por encima del acoplamiento del eje 103, que en conjunto tiene forma de horquilla, se reconoce el acoplamiento de la pinza del freno 102 a la cual está unida la pinza del freno 110 al estar atornillada al soporte de freno 101. Para ello hay dos tornillos de fijación 130 que transcurren a lo largo del material del soporte de freno 101 en forma de placa en una dirección aproximadamente tangencial al eje del vehículo 120, pasando por aquel y que están atornillados a la pinza del freno 110.

Una forma maciza de esta clase de soporte de freno en forma de placa ha resultado inconveniente especialmente en sistemas de frenos con gran diámetro del disco de freno, ya que al aumentar el diámetro del disco de freno aumenta la distancia del acoplamiento de la pinza del freno al asiento del eje. En esta clase de instalaciones de frenos es necesario preveer entre la fijación de la pinza del freno y el asiento del eje una zona de unión larga, cuya consecuencia es un incremento de peso en la zona de las masas del vehículo que no tiene suspensión elástica. El soporte de freno representado en las figuras 2 a 9 a título de ejemplo mediante un ejemplo de realización se caracteriza en cambio, a igualdad de transmisión segura de los esfuerzos de frenado, principalmente por su menor peso, lo cual se consigue principalmente porque se renuncia a las zonas que en una unión en forma de placa no se encuentran en el recorrido del flujo de fuerza, o solo lo están de modo irrelevante.

Los detalles del soporte de freno conforme a la invención se pueden deducir de las representaciones en perspectiva de las figuras 2 y 3 , donde la figura 2 muestra una vista sobre el lado exterior del vehículo, es decir sobre la cara anterior, y la figura 3 la correspondiente vista de la cara posterior.

El soporte de freno 1 presenta en su extremo alejado del eje del vehículo un acoplamiento del freno 2, por medio del cual se sujeta la disposición de la pinza del freno del freno del vehículo en una posición radial encima del eje. Por el lado del eje está previsto un asiento del eje 3 que rodea por zonas la envolvente del eje del vehículo 20 (véase también la figura 4). El asiento del eje 3 está unido al acoplamiento de la pinza de freno 2 por medio de una zona de unión 4, formando una sola pieza. Ahora bien, la invención no se limita por ejemplo a un soporte de freno 1 de una sola pieza fabricada mediante técnica de fundición sino que es aplicable igualmente a soporte de freno 1 fabricados a base de varias piezas en los que por ejemplo el acoplamiento de la pinza del freno 2, el asiento del eje 3 y la zona de unión 4 están unidas entre sí respectivamente por ejemplo mediante soldadura. La invención tampoco se limita a ejes de vehículo de forma tubular. El soporte de freno conforme a la invención se puede emplear igualmente también para ejes de vehículo que tengan por ejemplo sección cuadrada o de anillo cuadrado.

La representación en perspectiva de la figura 2 permite deducir que la zona de unión 4 presenta dos tirantes 13, 14 de formas diferentes entre los cuales está previsto un hueco pasante 15.

El tirante 13 está unido en la zona de su extremo inferior 13a, es decir, en la zona de su pie, con el anillo de asiento 9 del asiento de eje 3 realizado como segmento anular formando una sola pieza. En esta zona del pie 13a, el tirante 13 tiene una realización notablemente más estrecha que el anillo de asiento 9. Hacia arriba, en sentido hacia el acoplamiento de la pinza del freno 2, la sección del tirante 13 va aumentando. En el extremo superior 13b, el tirante 13 rodea el acoplamiento de la pinza de freno 2 desde abajo y desde el lateral, de modo que los esfuerzos de frenado se transmiten de modo uniforme al tirante 13. En el tirante 13 está previsto formando una misma pieza un saliente con un orificio 19, por ejemplo un agujero roscado ciego, mediante el cual se pueden montar piezas adicionales del freno del vehículo, por ejemplo chapas de protección contra la suciedad o el calor. El anillo de asiento 9 presenta también un saliente 10 realizado de una misma pieza con un orificio 11 para fijar piezas adicionales, por ejemplo sensores de frenada.

Mientras que el extremo inferior 13a del tirante 13 está situado en la zona de la cara posterior 16 (véase también la figura 8) del soporte de freno1, el extremo 14a del lado del eje del tirante 14, es decir, su zona del pie, está situada en el lado opuesto 17 del asiento del eje 3 (véase la figura 7). El extremo 14a del tirante 14 por el lado del eje presenta una separación con respecto a la cara posterior 16 del soporte de freno 1. El extremo 14b del tirante 14 del lado de la pinza del freno está conformado desde abajo contra el acoplamiento de la pinza del freno 2.

Los detalles de los tirantes 13 y 14 se pueden deducir mejor de las representaciones de las figuras 5 y 8, o 7 y 9 respectivamente, que muestran cada una caras opuestas de los tirantes 13 y 14 respectivamente. En lo sucesivo se designarán las vistas respectivas de acuerdo con la representación de la figura 4, por "izquierda" ó "derecha".

En la figura 5 está representada una vista del lado izquierdo del tirante 13. La anchura del extremo inferior 13a del apoyo 13 supone aproximadamente el 30% de la anchura del anillo del asiento 9. Por la cara posterior, el extremo inferior 13a está aproximadamente a ras de la cara posterior 16 del anillo de asiento 9, mientras de la cara anterior del extremo 13a tiene una transición con el anillo de asiento 9 a través de un redondeo formando una sola pieza. En el sentido del acoplamiento de la pinza de freno 2, la sección de tirante 13 aumenta, y en su extremo superior tiene una transición plana con el acoplamiento de la cara del freno 2 (véase también la figura 6). El lado derecho del tirante 13 se reconoce en la figura 8.

En la figura 7 está representado el tirante 14 desde el lado derecho. También en éste, el extremo inferior 14a es más estrecho que el anillo de asiento 9. En la dirección de la cara posterior 16, el tirante 14 presenta una escotadura redondeada 22, que no se extiende de forma continua en toda su profundidad, por lo que esta escotadura no se observa en la vista del lado izquierdo del tirante 14 representada en la figura 9. La dimensión de la escotadura 22 disminuye hacia arriba en sentido hacia el acoplamiento de la pinza de freno 2, de modo que la sección del tirante 14 aumenta en este sentido. El tirante 14 está dispuesto sobre el anillo de asiento 9 aproximadamente al ras con la cara anterior 17 del soporte de freno 1.

En las figuras 8 y 9 están confrontados los tirantes 13 y 14, cada uno en una vista desde el interior del hueco 15, pudiendo reconocerse bien la variación de sección o aumento de sección del tirante 13 hacia arriba. En el tirante 14 queda más clara la variación de sección si se imagina además la escotadura 22 que queda oculta en la figura 9 (véase la figura 7).

A título de ejemplo se ha representado para sendas secciones el centro de gravedad del material o de la sección, designados respectivamente por S13 y S14. Como secciones transversales se definen aquí las secciones R paralelas al eje geométrico A, en el que están situados los respectivos centros de gravedad de la sección. Se puede observar que el centro de gravedad de la sección S13 está situado a uno de los lados del plano medio E, y el centro de gravedad de la sección S14 en el lado opuesto de este, que se extiende en dirección radial y centrado desde el asiento del eje 3 en sentido hacia el acoplamiento de la pinza de freno 2. La geometría de los tirantes13, 14 o la variación de las secciones de los tirantes a lo largo de los tirantes 13, 14está elegida para ello de tal modo que al contemplar secciones superpuestas se obtiene un trazado de los centros de gravedad de las secciones S13 o S14, inclinado en sentido opuesto, tal como está indicado esquemáticamente por la secuencia de puntos. Debido a este trazado de los centros de gravedad en sentidos opuestos se consigue una buena transmisión de los esfuerzos de frenado y al mismo tiempo un peso reducido de la zona de unión 4. Si se ampliase por ejemplo el tirante 14 representado en la figura 9 para dar lugar a un tirante en forma de placa, con lo cual el trazado del centro de gravedad se desplazaría en paralelo al plano central E, entonces los elementos de volumen adicionales no contribuirían de forma apreciable a la transmisión de los esfuerzos de frenado, pero sí al aumento del peso total del soporte de freno 1.

Mediante la configuración conforme a la invención de las zonas de unión 4 con los tirantes 13,14 antes descritos se consigue una unión adaptada a las fuerzas estáticas y dinámicas, en la que casi todos los elementos de volumen de los tirantes 13,14 contribuyen a la transmisión de las fuerzas. Al renunciar a unos elementos de volumen que no cumplan ninguna función de transmisión de fuerzas se mantiene en conjunto reducido el peso del soporte de freno 1.

También la realización del acoplamiento de la pinza de freno 2 favorece la construcción ligera del soporte de freno 1. El acoplamiento de la pinza de frenos 2 se compone de dos casquillos 5 unidos entre sí con el mismo material a través de una zona de transición, para pasar a través de ellos unos elementos de fijación que no están representados en las figuras, por ejemplo unos bulones roscados. Estos se pueden pasar desde un lado a través de los orificios 7 de los casquillos 5 en una dirección que transcurra transversal o tangencial respecto al eje del vehículo 20, para atornillarlos con la disposición de la pinza del freno. También para ahorrar peso, el acoplamiento de la pinza de freno 2 presenta en la cara anterior un hueco 8 esencialmente de forma cúbica. En la cara opuesta está previsto un hueco aproximadamente semicilíndrico dentro del cual penetra en parte el extremo 13b de tirante 13 del lado de la pinza, (véase la figura 6).

Por el estado de la técnica se conocen también soporte de freno con casquillo 5 dispuestos en dirección paralela al eje A. La invención se puede aplicar también en estructuras tales como la que está descrita por ejemplo en el documento DE 10 2006 002569 A1, en las que se emplea un solo soporte de freno, correspondientemente más ancho. En este caso se puede recibir también por ejemplo directamente una pastilla de freno y/o el bulón de apoyo libre y el bulón de apoyo fijo que sirven para la conducción flotante de la pinza del freno.

Con el soporte de freno conforme a la invención se consigue un ahorro de peso notable de hasta un 30% al renunciar a los elementos de volumen de la zona de unión que no sirven para la transmisión de la fuerza, en comparación con los soporte de freno con zonas de unión macizas en forma de placa, sin menoscabo de la seguridad de la transmisión de las fuerzas al eje del vehículo.

Lista de referencias

1 Soporte de freno 2 Acoplamiento de la pinza del freno 3 Asiento del eje 4 Zona de unión 5 Casquillo 6 Zona de transición 7 Hueco 8 Escotadura 9 Anillo de asiento 10 Saliente 11 Hueco 12 Superficie de asiento 13 Tirante 13a,b Extremos 14 Tirante 14a,b Extremos 15 Hueco 16 Cara posterior 17 Cara anterior 18 Saliente 19 Orificio de montaje 20 Eje del vehículo 21 Escotadura 22 Escotadura

100 Disposición de la pinza del freno 101 Soporte de freno 102 Alojamiento de la pinza del freno 103 Asiento del eje 104 Zona de unión 110 Pinza del freno 120 Eje 130 Zona de fijación

A Eje geométrico del eje E Plano medio R Sección S13 Centro de gravedad del material S14 Centro de gravedad del material

Claims

REIVINDICACIONES

1. Soporte de freno para fijar una disposición de pinza de freno a un eje de vehículo (20), con un acoplamiento de la pinza del freno (2) para fijar una pinza del freno al soporte de freno (1), un asiento del eje (3) a través del cual se puede fijar el soporte de freno (1) al eje del vehículo (20) y una zona (4), que une el acoplamiento de la pinza del freno (2) con el asiento del eje (3), presentando para ello la zona de unión (4) dos tirantes (13, 14) cuyos centros de gravedad de la sección (S13, S14) están situados al menos por zonas en lados opuestos de un plano medio (E) que pasa a través del acoplamiento de la pinza de freno (2) y del asiento del eje (3),

caracterizado porque

los centros de gravedad de la sección (S13, S14) de los tirantes (13, 14) transcurren inclinados respecto al plano medio (E), al menos por zonas.
2.

Soporte de freno según la reivindicación 1, caracterizado porque la sección (R) de los dos tirantes (13, 14), varía a lo largo de su longitud.
3.

Soporte de freno según la reivindicación 2, caracterizado porque la sección (R) de los tirantes (13, 14) aumenta desde el asiento del eje (3) en sentido hacia el acoplamiento de la pinza del freno (2), al menos por zonas.
4.

Soporte de freno según las reivindicaciones anteriores caracterizado porque los tirantes (13, 14) son más estrechos que el acoplamiento de la pinza del freno (2) en sus extremos del lado del eje (13a, 14a).
5.

Soporte de freno según la reivindicación 4, caracterizado porque el extremo (13a) de uno de los tirantes (13) está unido al asiento del eje (3) en la zona de la cara posterior (16) de éste, y el extremo (14a) del otro tirante (14) lo está en la zona de la cara anterior (17) de éste.
6.

Soporte de freno según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque entre los dos tirantes (13,14) está previsto un hueco (15)
7.

Soporte de freno según la reivindicación 1, caracterizado porque el acoplamiento de la pinza del freno (2) presenta dos casquillos unidos por el mismo material (5), para el paso de elementos de fijación.
8.

Soporte de freno según la reivindicación 1 , caracterizado porque el asiento del eje (3) presenta un anillo de asiento (9) que rodea o abraza una zona de la envolvente del eje del vehículo (20) por el lado de su perímetro.
9.

Soporte de freno según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque uno de los tirantes (13) está dotado de medios (18, 19) para fijar piezas adicionales.