ES2375372T3

ES2375372T3 - Freno de disco con anillo de freno de disco de material frágil y vehículo con uno o varios frenos de disco de este tipo.

Info

Publication number: ES2375372T3
Application number: ES06761264T
Authority: ES
Inventors: Arnold Wagner
Original assignee: Peraves AG
Current assignee: Peraves AG
Priority date: 2005-08-08
Filing date: 2006-08-08
Publication date: 2012-02-29
Anticipated expiration: 2026-08-08
Also published as: ATE530793T1; JP5123853B2; WO2007016806A1; EP1913278B1; EP1913278A1; JP2009504995A; US20100133054A1

Abstract

Freno de disco (1) para una rueda, caracterizado porque con un anillo de disco de freno (2) de material frágil, por ejemplo cerámica, está remachado avellanado un dispositivo de soporte (17), que está constituido por una corona interior (4) de acero noble así como por un anillo intermedio (6) remachado o enroscado encima de material ligero, en el que el anillo del disco de freno (2) presenta sobre el lado interior radial unos taladros de alojamiento (18) con avellanados (18.1) para remaches avellanados (3) de acero noble sobre el lado exterior del disco que está alejado de la rueda y el material del disco, que rodea estos taladros (18) en el lado interior, está configurado constante en el área de la sección transversal y sin constricciones.

Description

Freno de disco con anillo de freno de disco de material fragil y vehfculo con uno o varios frenos de disco de este tipo

La invenci6n se refiere a un freno de disco con anillo de freno de disco de material fragil de reducida resistencia a la tracci6n y dilataci6n a rotura, por ejemplo de material ceramico y al dispositivo de soporte adecuado para ello. Los

5 anillos de freno de disco se fijan de manera predominante por razones de peso con dispositivos de soporte ligeros en la llanta de la rueda o eje de giro. Tales dispositivos de soporte, sobre todo de metal ligero y, dado el caso, con alojamiento flotante se emplean, en general, especialmente en la construcci6n de motocicletas. El material del anillo de los discos de freno es la mayorfa de las veces hierro fundido o acero noble.

Desde hace poco tiempo esta disponible material es discos de freno de material compuesto ligero de fibras de

10 carbono con silicio y se emplea ya en la construcci6n de ferrocarriles y de autom6viles. En la construcci6n de motocicletas se han planteado problemas en la aplicaci6n, porque la resistencia a la tracci6n de este material puede se solamente 20-30 N/mm2, la dilataci6n a rotura solamente 0,1-0,2 % y el coeficiente de dilataci6n termica es practicamente cero o incluso negativo. El aprovechamiento de la carga termica posible hasta aproximadamente 140°C plantea problemas de aislamiento, de resistencia y de dilataci6n termica en dispositivos de soporte de metal

15 ligero. La presi6n que se produce en el caso del alojamiento habitual flotante en las superficies semi-redondas de transmisi6n de la fuerza, abiertas hacia dentro, de los anillos de discos de frenos conduce, en el caso de fuerzas de freno mayores, a que se exceda la resistencia a la tracci6n en el material del disco y a la rotura del mismo. Tambien se conocen uniones atornilladas de acero m6viles radialmente como uni6n del anillo del disco de freno con el dispositivo de soporte que, sin embargo, debido al impacto radial inevitable en este caso conducen a problematica

20 de equilibrio y a frenado inestable.

El documento DE 10 2004 002 710 A1 publica un disco de freno, especialmente para motocicletas o bicicletas.

El problema de la invenci6n es crear un freno de disco con dispositivo de soporte, que permite la utilizaci6n de material ceramico ligero con aprovechamiento total de las ventajas de alta capacidad de carga termica, abrasi6n reducida y altos coeficientes de fricci6n, especialmente tambien en motocicletas como anillo de disco de freno sin

25 peligro de rotura y que se puede fabricar de manera favorable.

De acuerdo con la invenci6n, este cometido se soluciona porque el anillo de disco de freno presenta sobre el lado interior radial de 5 a 12 taladros de alojamiento con avellanados para remaches avellanados de acero noble sobre el lado exterior del disco que esta dirigido hacia la rueda y el material del disco que rodea estos taladros en el interior esta configurado constante en el area de la secci6n transversal y sin constricciones.

30 Una corona interior en forma de estrella de acero noble, que presenta, respectivamente, dos radios planos, que se extienden bajo un angulo lo mas plano posible entre sf en el taladro de alojamiento con un taladro opuesto que esta adaptado para la uni6n con el taladro de alojamiento, y que se adapta sobre el lado interior con un anillo a la llanta, se puede remachar por medio de remaches avellanados de acero noble y remachado lento oscilante o de roseta sobre el anillo del disco de freno ceramico, de tal manera que la cabeza de cierre solamente se ensancha en la

35 corona interior y no se produce ninguna rotura del anillo de disco ceramico a traves de ensanchamiento en el material del disco.

Es especialmente conveniente adaptar los remaches avellanados al avellanado en el anillo del disco de freno, que sobresalgan en una medida reducida, por ejemplo aproximadamente 0,5 mm sobre la superficie del disco y, por lo tanto, solamente se ejerza presi6n sobre el material del disco a traves de la sujeci6n, pero no por impactos de

40 remache.

Con este remachado en la uni6n de los radios planos se pueden alcanzar superficies de apoyo reducidas de la corona interior asf como superficies de taladro grandes radialmente hacia dentro. Cuando el disco esta caliente, solamente se caliente una zona pequefa de la corona alrededor de los remaches, mientras que los radios se calientan menos debido a la refrigeraci6n del aire de las superficies de los taladros y de esta manera no se producen

45 dilataciones termicas, que no ejercen, ademas, debido al angulo plano de los radios, apenas acci6n de rotura debido a los coeficientes de dilataci6n termica diferentes del acero noble y de la ceramica radialmente sobre el anillo de disco de freno. Ademas, los radios planos, con un dimensionado adaptado, se pueden desviar lateral o bien axialmente y pueden evitar de esta manera adicionalmente las tensiones termicas.

Puesto que los discos de freno de ceramica, en particular en combinaci6n con mazas de freno de ceramica,

50 presentan valores de fricci6n aproximadamente de 2 a 3 veces mas elevados, en comparaci6n con discos de acero con zapatas de freno convencionales, incluso un impacto lateral reducido de estos discos de freno ceramicos conduce a rotura del freno y/o a fuerza de frenado pulsatil. Por lo tanto, es imprescindible prever una cierta elasticidad axial en el disefo de la corona interior. La elasticidad axial impide, ademas, solicitaciones a flexi6n del anillo de disco de freno, que conducen a rotura en el caso de tensi6n de las pinzas de freno debido a la reducida

55 resistencia a la tracci6n. Esta elasticidad se consigue a traves de la relaci6n de espesores entre el anillo de disco de freno y la corona interior, en la practica en el caso de un diametro habitual del disco para motocicletas de 320 mm

con aproximadamente 8 mm de espesor del anillo del disco de freno y 2 mm de espesor de la corona.

Ademas, es ventajoso incorporan entre la llanta y la corona interior un anillo intermedio de metal ligero. De manera mas conveniente, este anillo intermedio es remachado sobre la corona interior y se puede adaptar despues de la terminaci6n del freno de disco, que esta constituido por el anillo de disco de freno de ceramica y la instalaci6n de soporte remachada, que esta constituida por la corona interior mas el anillo interior, a la superficie de apoyo contra la llanta de manera libre de impacto lateral a traves de sobrefresado.

Los ejemplos de realizaci6n de la invenci6n se representan en los dibujos y se describen en detalle con referencia a ellos. En este caso:

La figura 1 muestra un dibujo despiezado ordenado en perspectiva de un freno de disco 1 de acuerdo con la invenci6n, que esta constituido por el anillo de disco de freno 2 de material fragil, un remache avellanado 3, la corona interior 4 de acero noble o material similar, un remache de cabeza de redonda 5 asf como el anillo intermedio 6 sobrefresado de metal ligero o material similar con los taladros de alojamiento para la uni6n atornillada 7 en la corona de la llanta de la rueda.

La figura 2 muestra una representaci6n en perspectiva del freno de disco 1 de acuerdo con la invenci6n en el estado preparado para el funcionamiento.

La figura 3 muestra un vehfculo con dos discos de freno 8, 9 de acuerdo con la invenci6n.

Con referencia a las figuras 1 a 3 se describen a continuaci6n configuraciones de la invenci6n. La corona interior 4 es remachada con los remaches avellanados 3 sobre el anillo del disco de freno de ceramica 2 en el lado de la corona por medio de remachado lento oscilante o remachado de roseta, es decir, con frecuencias de remache de aproximadamente 20-50 Hz y tiempos de remache hasta aproximadamente 6 segundos, de manera que solamente en la corona interior 4 se produce un ensanchamiento del remache y el material ceramico fragil no se rompe. A continuaci6n se coloca el anillo intermedio 6, adaptado al contorno de alojamiento de la rueda, sobre el lado interior de la rueda y se remacha con la corona interior 4 sobre el lado de la corona. La superficie de apoyo 12 del anillo intermedio 4 contra el contorno de alojamiento de la rueda es sobrefresado ahora exactamente paralelo al lado exterior 13 del disco de freno de ceramica 2, de manera que no existe ningun impacto axial con relaci6n a la pinza de freno durante la rotaci6n. La fijaci6n del freno de disco 1 en la rueda se puede realizar por medio de uniones atornilladas 7.

El vehfculo 14 con dos frenos de disco 8, 9 de acuerdo con la invenci6n, en la representaci6n una motocicleta de cabina, presenta una rueda delantera 15 controlable con un freno de disco 8 y una rueda trasera 16 con el segundo freno de disco 9, lo mismo que una carrocerfa 10 y un dispositivo de apoyo 11 que se puede elevar durante la marcha con rodillos de apoyo.

Claims

REIVINDICACIONES

1.-Freno de disco (1) para una rueda, caracterizado porque con un anillo de disco de freno (2) dematerial fragil, por ejemplo ceramica, esta remachado avellanado un dispositivo de soporte (17), que esta constituido por una corona interior (4) de acero noble asf como por un anillo intermedio (6) remachado o enroscado encima de material ligero,

5 en el que el anillo del disco de freno (2) presenta sobre el lado interior radial unos taladros de alojamiento (18) con avellanados (18.1) para remaches avellanados (3) de acero noble sobre el lado exterior del disco que esta alejado de la rueda y el material del disco, que rodea estos taladros (18) en el lado interior, esta configurado constante en el area de la secci6n transversal y sin constricciones.
2.-Freno de disco (1) de acuerdo con la reivindicaci6n 1, caracterizado porque para el remachado de la corona

10 interior (4) con el anillo de disco de freno (2) se utilizan remaches avellanados (3) de acero noble, que sobresalen ligeramente, es decir, aproximadamente 0,5 mm, en el avellanado (18.1) sobre el anillo de disco de freno (2).
3.-Freno de disco (1) de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la corona interior (4) de acero noble presenta, respectivamente, dos radios planos (20) en forma de estrella en un angulo lo mas plano posible entre sf hacia cada taladro de alojamiento (18), que tienen durante la uni6n un contra taladro (21)

15 que se adapta al taladro de alojamiento y se extienden en el lado del cubo en un anillo (22) adaptado a una llanta de la rueda y porque el espesor del material de esta corona interior (4) esta seleccionado de tal manera que se garantiza una elasticidad de los radios planos (20) en direcci6n lateral o bien en direcci6n axial.
4.-Freno de disco (1) de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el anillo intermedio (6) remachado o atornillado sobre la corona interior (4) se puede repasar sobre un lado (12)

20 paralelamente a la superficie del anillo de disco de freno (13).
5.-Vehfculo (14) con uno o varios frenos de disco (8, 9) de este tipo de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones anteriores.