ES2537512T3 - Zapata de freno y procedimiento para fabricar una zapata de freno - Google Patents

Zapata de freno y procedimiento para fabricar una zapata de freno Download PDF

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Abstract

Zapata de freno que comprende un portaforro (4) con un lado superior (4.1) y un forro de fricción (6) que está sujeto al portaforro (4) por medio de al menos un perno (10), y en el que el forro de fricción (6) se puede gastar hasta un límite de desgaste (12), caracterizada por que el perno (10) penetra en el forro de fricción (6) hasta quedar por debajo del límite de desgaste (12), con lo que el al menos un perno (10), al menos en el caso de un forro de fricción (6) no completamente desgastado, permanece por debajo de una superficie de fricción (6.1) del forro de fricción (6), y por que el al menos un perno (10) se ha embutido en el portaforro (4) desde el lado superior (4.1) de la placa portaforro.

Description

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E13801480
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DESCRIPCIÓN
Zapata de freno y procedimiento para fabricar una zapata de freno.
La invención concierne a una zapata de freno con un portaforro y un forro de fricción, estando sujeto el forro de fricción al portaforro por medio de al menos un perno. El forro de fricción puede gastarse aquí hasta un límite de desgaste.
En el estado de la técnica se conocen zapatas de freno de la clase citada al principio. La constitución de las zapatas de freno, especialmente zapatas de freno para frenos de disco, es frecuente en semejante en su estructura básica. Un forro de fricción está aplicado sobre un portaforro. Al frenar, el forro de fricción entra en contacto de rozamiento con un disco de freno o un tambor de freno y convierte así la energía cinética en energía calorífica. El forro de fricción es en general una pieza de desgaste que se gasta durante el funcionamiento. Es usual que los forros de fricción tengan un límite de desgaste definido hasta el cual se pueden utilizar las zapatas de freno. Después de esto, se deben sustituir tales forros. El portaforro absorbe las fuerzas producidas durante el frenado y las descarga.
Se conoce por el documento EP 1 567 783 B1 un freno de disco, especialmente una pastilla de freno con un portaforro y un forro de fricción, estando asentado en el portaforro al menos un perno para la integración del forro de fricción, atravesando el perno el forro de fricción desde el portaforro y extendiéndose desde aproximadamente el centro hasta aproximadamente la superficie del forro, estando formado el perno por un material no férreo y desgastándose el perno con el forro de fricción al realizar un frenado durante el funcionamiento. El perno está soldado sobre el portaforro. El perno puede estar hecho de latón.
Se conoce por el documento DE 94 17 974 U1 una zapata de freno que presenta una placa portaforro con un forro de freno de disco aplicado a presión sobre ella, así como una chapa de amortiguación aplicada sobre el otro lado de la placa portaforro. La chapa de amortiguación esta atornillada al forro del freno de disco por medio de al menos dos tornillos de cabeza avellanada que consisten en latón y que atraviesan un respectivo agujero de la placa portaforro,
o bien está pegada a dicho forro de freno de disco para producir una amortiguación adicional de vibraciones. La rosca del tornillo engrana en este caso con un agujero ciego del forro del freno de disco. El tornillo de cabeza avellanada presenta en la zona de la cabeza un taladro ciego para recibir un contacto enchufable de un indicador de desgaste. El tornillo de cabeza avellanada sirve aquí como contacto para un indicador de desgaste. El tornillo de cabeza avellanada deberá penetrar tan profundamente en la masa de fricción que se establezca el contacto con el disco de freno por desgaste del forro de fricción antes de que se haya erosionado completamente la masa de fricción.
Se conoce por el documento DE 695 02 327 T2 un grupo constructivo de forro de freno que presenta una placa de base metálica con un forro de fricción dispuesto sobre ella. El forro de fricción se fija mecánicamente a la placa de base por medio de remaches. Los remaches penetran en este caso hasta aproximadamente el centro del forro de fricción.
Se conoce por el documento DE 10 2008 014 550 B4 una placa portaforro de freno para fijar un forro de freno a la placa portaforro de freno con pernos embutidos en dicha placa. La placa portaforro de freno presenta para ello varias cavidades en las que encajan los pernos. Los pernos de retención consisten en un material metálico que tiene las mismas o menores propiedades de desgaste por rozamiento que el material del forro de freno.
Se conoce por el documento DE 197 40 597 B4 un freno de disco que consiste en un forro de fricción y un portaforro, estando unido el portaforro con el forro de fricción con ayuda de diferentes medios de fijación. Para la fabricación del freno de disco se aplica a presión el forro de fricción en estado caliente sobre el portaforro, con lo que los medios de fijación citados quedan rodeados por el forro de fricción y lo sujetan así mediante una unión de conjunción de forma.
Se conoce por el documento DE 23 27 548 A una zapata de freno en la que el forro de fricción está fijado de manera recambiable sobre un soporte con ayuda de remaches o tornillos. Tales forros de fricción pueden desgastarse únicamente hasta el espesor de la cabeza de los remaches o los tornillos.
El documento EP 1 567 783 B1 revela un freno de disco que consiste en un portaforro y un forro de fricción. La fijación del forro de fricción al portaforro se efectúa por medio de un perno que consiste en un metal no férreo y que se desgasta juntamente con el forro de fricción al frenar durante el funcionamiento.
El documento WO 02/23060 A1 describe una zapata de freno con un forro de fricción para un freno de tambor. El forro de fricción presenta una o varias ranuras en su superficie. La zapata de freno puede utilizarse en un sistema de freno de tambor refrigerado en el que la refrigeración se efectúa a través de aberturas de ventilación del tambor.
El documento DE 10 2004 038 804 A1 revela un disco de embrague en el que está dispuesto un forro de fricción de manera directa o bien indirecta a través de un elemento de soporte. El forro de fricción está unido con el disco de embrague a través de un elemento de fijación en forma de un casquillo de ajuste que se extiende dentro de un
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taladro de dicho disco de embrague. El asiento a presión en el disco de embrague se produce por medio de una herramienta con un segmento extremo a manera de tronco de cono que se inserta en el interior del casquillo de ajuste.
El documento GB 264.479 concierne a un forro de fricción que está pegado sobre una placa de soporte que sirve de soporte intermedio. Para realizar un sencillo cambio del forro de fricción, este soporte intermedio está unido con el elemento de soporte propiamente dicho a través de remaches, tornillos o pernos.
En el estado de la técnica es desventajoso el hecho de que, por un lado, la fabricación del freno del disco es relativamente costosa y, por otro lado, el perno influye sobre el comportamiento de frenado y la cadena de ruido. El ajuste de un freno de disco correspondiente es sensiblemente más difícil y sólo es posible dentro de límites más estrechos que en las zapatas de freno, en las que la elección del material es completamente libre.
Por tanto, el problema de la invención consiste en perfeccionar una zapata de freno de la clase citada al principio en el sentido de que sea sencillo de fabricar y pueda ajustarse mejor.
El problema se resuelve por medio de una zapata de freno según la reivindicación 1 y por medio de un procedimiento para fabricar una zapata de freno según la reivindicación 12 correspondiente. Otras ejecuciones de la invención son objeto de las reivindicaciones subordinadas.
Una zapata de freno según la invención presenta un portaforro y un forro de fricción, estando sujeto el forro de fricción al portaforro por medio de al menos un perno. El al menos un perno hace posible una buena introducción de fuerza del forro de fricción en el portaforro. Mediante el perno se reducen las fuerzas de cizalladura entre el forro de fricción y el portaforro en la zona de su unión, ya que éstas son descargadas a través del al menos un perno.
El forro de fricción se puede gastar hasta un límite de desgaste que depende de la finalidad de uso concreta y que no debe superarse por abajo durante el funcionamiento especificado.
Según la invención, se ha previsto que el perno penetre en el forro de fricción hasta quedar por debajo del límite de desgaste o hasta alcanzar este límite, de modo que el al menos un perno, al menos en el estado de forro de fricción no gastado hasta el límite de desgaste, esté situado por debajo de una superficie de fricción del forro de fricción. Se impide de esta manera que el perno entre en contacto durante el funcionamiento regular con el compañero de fricción de la zapata de freno, por ejemplo un disco de freno o un tambor de freno. Con ayuda de la invención se consigue que solamente el propio forro de fricción interaccione siempre con el compañero de fricción correspondiente, lo que simplifica el diseño del forro de fricción en lo que respecta a la producción de ruido y al comportamiento de frenado.
Cuando el perno se proyecta hasta el límite de desgaste, es posible también aprovechar como indicador de desgaste el comportamiento de frenado y/o de ruido que se modifica con la interacción repentina entre el perno y el compañero de fricción que se presenta al alcanzarse el límite de desgaste.
Según otra primera ejecución posible de la invención, puede estar previsto que el portaforro consista en un primer material y el al menos un perno consista en un segundo material, siendo el segundo material más blando que el primer material, es decir que el primer material es más duro que el segundo material. Por tanto, el al menos un perno puede presentar una sobremedida y deformarse durante el prensado de tal manera que el perno quede sujeto en el portaforro mediante una unión de forma y de fuerza. Este método ahorra pasos de trabajo y energía frente a una soldadura de inmovilización, con lo que el método se puede realizar a más bajo coste que los métodos de soldadura.
Según la invención, se ha previsto que el al menos un perno esté embutido en el portaforro desde el lado superior de la placa portaforro. Por tanto, se consigue que la unión obtenida aguante las altas temperaturas y las altas cargas.
Según otra ejecución posible de la invención, puede estar previsto que el segundo material presente una resistencia más pequeña que la del primer material. Esto facilita el hincado de los pernos en el portaforro.
Según otra ejecución posible de la invención, puede estar previsto que el portaforro presente al menos un entrante o al menos un rebajo de paso para recibir el al menos un perno, presentando el entrante o el rebajo de paso una anchura interna mas pequeña que el ancho del al menos un perno. De esta manera, el al menos un perno es hincado con deformación durante el prensado en el al menos un entrante o en el al menos un rebajo de paso.
Según otra ejecución posible de la invención, puede estar previsto que el forro de fricción tenga al menos un entrante o un rebajo de paso para recibir el al menos un perno. Esto facilita la introducción del al menos un perno en el forro de fricción.
Según otra ejecución posible de la invención, puede estar prevista una capa intermedia entre el portaforro y el forro de fricción. La capa intermedia sirve para la amortiguación entre el portaforro y el forro de frenado y, por tanto, para la optimización del ruido.
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Según otra ejecución posible de la invención, el al menos un perno puede presentar una cabeza que esté dispuesta en el lado del portaforro que queda alejado del forro de fricción. Por tanto, según esta ejecución, se hinca el perno por el lado trasero en el portaforro y dicho perno atraviesa completamente este portaforro, con lo que se asegura un asiento firme del al menos un perno en el portaforro.
En el marco de la invención es imaginable también la ejecución inversa, en la que una cabeza de perno esté dispuesta en el lado del forro de fricción.
Según otra ejecución posible de la invención, puede estar dispuesta una chapa de amortiguación en el lado alejado del portaforro.
Según una ejecución imaginable, el perno puede estar embutido entonces en el portaforro y en la chapa de amortiguación, con lo que se inmoviliza la chapa de amortiguación en el portaforro y no resulta perjudicada la función de la chapa de amortiguación.
Según una ejecución alternativa, el perno puede sobresalir más allá del lado del portaforro que queda alejado del forro de fricción. El perno forma así un punto de anclaje para la chapa de amortiguación.
Un primer objeto independiente de la invención concierne a un procedimiento para fabricar una zapata de freno, presentando el procedimiento los pasos siguientes:
-habilitación de un portaforro y al menos un perno; -habilitación de un material de fricción y/o una capa intermedia y/o un forro de fricción con o sin capa intermedia; -posicionamiento de la placa portaforro con relación al material de fricción y/o la capa intermedia y/o el forro de
fricción con o sin capa intermedia, así como -prensado del al menos un perno con la placa portaforro, así como -prensado de la placa portaforro con el material de fricción y/o la capa intermedia y/o el forro de fricción con o sin
capa intermedia.
Los dos penúltimos pasos pueden estar también intercambiados en su orden de sucesión, de modo que el prensado del al menos un perno se realice temporalmente antes del posicionamiento del portaforro con relación al material de fricción y/o la capa intermedia y/o el forro de fricción con o sin capa intermedia.
Según otra primera ejecución posible del procedimiento conforme a la invención, puede estar previsto que el al menos un perno se inserte en un rebajo de paso del portaforro antes del posicionamiento del forro de fricción con relación a la placa portaforro.
Según otra primera ejecución posible del procedimiento conforme a la invención, puede estar previsto que el prensado se realice con una macho de prensa que tenga un saliente, y que el perno sea prensado por medio del saliente. El prensado puede estar controlado en fuerza y/o recorrido. En el caso de un control de recorrido, se puede embutir el perno en la placa portaforro hasta una profundidad prefijada.
El procedimiento según la invención se realiza especialmente para la fabricación de la zapata de freno según la idea de la invención anteriormente descrita.
Otros objetivos, características y posibilidades de aplicación ventajosas de la invención se desprenden de la descripción siguiente de un ejemplo de realización con ayuda de los dibujos. Todas las características descritas y/o gráficamente representadas forman aquí en su combinación conveniente el objeto de la presente invención, incluso con independencia de las reivindicaciones y de sus relaciones de subordinación. En el ejemplo de realización muestran esquemáticamente:
La figura 1, una sección transversal a través de una zapata de freno de la invención según una primera forma de realización;
La figura 2, pasos de procedimiento para fabricar una zapata de freno según la invención;
La figura 3, el prensado de una zapata de freno según la invención; y
La figura 4, una sección transversal a través de una zapata de freno de la invención conforme a una segunda forma de realización.
En los ejemplos de realización siguientes los componentes iguales o equivalentes están provistos de símbolos de referencia iguales para mejorar la legibilidad.
La figura 1 muestra en una sección transversal una zapata de freno 2 según la invención.
Como portaforro de la zapata de freno 2 está prevista una placa portaforro 4 con la que está unido un forro de fricción 6. La unión entre la placa portaforro 4 y el forro de fricción 6 se consigue por medio de una capa intermedia
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La placa portaforro del ejemplo de realización representado en el presente caso consiste en titanio. Las placas portaforro de titanio tienen propiedades especialmente favorables para zapatas de freno. Sin embargo, la invención se puede materializar también con placas portaforro de materiales distintos del titanio.
En la placa portaforro 4 está embutido un perno 10 desde el lado superior 4.1 de la placa portaforro 4. El perno 10 consiste en un material que es más blando que el titanio empleado para la placa portaforro 4, siendo, por ejemplo, de latón.
El perno 10 atraviesa completamente la placa portaforro 4 y penetra hasta el forro de fricción 6.
El forro de fricción 6 presenta un límite de desgaste 12 que se aproxima estrechamente a la capa intermedia 8. El perno 10 llega hasta el límite de desgaste correspondiente 12. Durante el funcionamiento regular, el perno 10 está cubierto por una capa del forro de fricción 6.
Mediante la embutición del perno 10 en la placa portaforro 4 se pueden descargar hacia la placa portaforro, a través del perno 10, los esfuerzos de cizalladura que se producen sobre la zapata de freno 2 durante el frenado, con lo que disminuye la fuerza de cizalladura que se debe descargar a través de la capa intermedia 8 y se puede cargar la zapata de freno 2 en mayor grado.
La figura 2 muestra un paso de procedimiento en la fabricación de un zapata de freno 2 según la invención.
En el paso de procedimiento representado se embute el perno 10 en una abertura de paso 14 de la placa portaforro 4 desde el lado superior 4.1 de dicha placa portaforro 4. La abertura de paso 14 presenta una anchura interna D1 que es más pequeña que una anchura D2 del perno 10. La abertura de paso 14 está cónicamente ensanchada en la zona del lado superior 4.1 de la placa portaforro 4. En el ensanchamiento cónico 4.2 pueden ser recibidos una cabeza 10.1 del perno 10 y el material de dicho perno 10 deformado durante la embutición, con lo que el perno 10 no se proyecta más allá del lado superior 4.1 de la placa portaforro 4.
El perno 10 presenta una zona extrema inferior 10.2 que tiene un diámetro más pequeño que el de la abertura de paso 14. Se facilita así la introducción y posicionamiento del perno 10.
La figura 3 muestra el prensado de una zapata de freno 2 según la invención.
Para la embutición se emplea el macho de prensa 16 que es presionado desde el lado superior 4.1 de la placa portaforro 4 sobre la zapata de freno 2 que se debe prensar. El macho de prensa 16 presenta un saliente 18 que está configurado para embutir el perno 10 en la abertura de paso 14 de la placa portaforro 4.
El proceso de prensado es controlado en recorrido para embutir el perno 10 en la placa portaforro 4 hasta una profundidad determinada.
La figura 4 muestra una forma de realización alternativa de una zapata de freno 2' según la invención.
En el lado superior 4.1 de la placa portaforro 4 está dispuesta una chapa de amortiguación 20. La chapa de amortiguación 20 se inmoviliza en la placa portaforro 4 por medio del perno 10.
Lista de símbolos de referencia
2, 2' Zapata de freno 4 Placa portaforro
4.1 Lado superior
4.2 Ensanchamiento cónico 6 Forro de fricción
6.1 Superficie de fricción 8 Capa intermedia 10 Perno
10.1 Cabeza de perno
10.2 Zona extrema inferior 12 Límite de desgaste 14 Taladro 16 Macho de prensa 18 Saliente del macho 20 Chapa de amortiguación D1 Anchura del taladro 14 D2 Diámetro del perno 10

Claims (13)

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    REIVINDICACIONES
    1. Zapata de freno que comprende un portaforro (4) con un lado superior (4.1) y un forro de fricción (6) que está sujeto al portaforro (4) por medio de al menos un perno (10), y en el que el forro de fricción (6) se puede gastar hasta un límite de desgaste (12), caracterizada por que el perno (10) penetra en el forro de fricción (6) hasta quedar por debajo del límite de desgaste (12), con lo que el al menos un perno (10), al menos en el caso de un forro de fricción
    (6) no completamente desgastado, permanece por debajo de una superficie de fricción (6.1) del forro de fricción (6), y por que el al menos un perno (10) se ha embutido en el portaforro (4) desde el lado superior (4.1) de la placa portaforro.
  2. 2.
    Zapata de freno según la reivindicación 1, caracterizada por que el portaforro (4) consiste en un primer material y el al menos un perno (10) consiste en un segundo material, siendo el segundo material más blando que el primer material.
  3. 3.
    Zapata de freno según la reivindicación 2, caracterizada por que el segundo material presenta una resistencia a la cizalladura más pequeña que la del primer material.
  4. 4.
    Zapata de freno según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el portaforro (4) presenta al menos un entrante o al menos un rebajo de paso (14) que está destinado a recibir el al menos un perno
    (10) y que presenta una anchura interna más pequeña que la del al menos un perno (10).
  5. 5.
    Zapata de freno según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el forro de fricción (6) tiene al menos un entrante o un rebajo de paso para recibir el al menos un perno (10).
  6. 6.
    Zapata de freno según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que está prevista una capa intermedia (8) entre el portaforro (4) y el forro de fricción (6).
  7. 7.
    Zapata de freno según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el perno (10) presenta una cabeza (10.1), estando dispuesta la cabeza (10.1) del al menos un perno (10) en el lado (4.1) del portaforro (4) que queda alejado del forro de fricción (6).
  8. 8.
    Zapata de freno según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que está dispuesta una chapa de amortiguación (20) en el lado que queda alejado del portaforro (4).
  9. 9.
    Zapata de freno según la reivindicación 8, caracterizada por que el perno (10) está embutido en el portaforro (4) y en la chapa de amortiguación (20).
  10. 10.
    Zapata de freno según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el perno (10) sobresale más allá del lado del portaforro (4) que queda alejado del forro de fricción (6).
  11. 11.
    Procedimiento para fabricar una zapata de freno (2) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, que comprende los pasos siguientes:
    -habilitación de un portaforro (4) y al menos un perno (10);
    -habilitación de un material de fricción con o sin capa intermedia;
    -posicionamiento del portaforro (4) con relación al material de fricción con o sin capa intermedia;
    -posicionamiento del al menos un perno (10) con relación al portaforro (4);
    -prensado del al menos un perno (10) con el portaforro (4);
    -prensado del portaforro (4) dotado de al menos un perno (10) con el material de fricción con o sin capa intermedia.
  12. 12.
    Procedimiento según la reivindicación 11, en el que el al menos un perno (10) se embute en un rebajo de paso del portaforro (4) antes del prensado del material de fricción (6) con o sin capa intermedia (8).
  13. 13.
    Procedimiento según la reivindicación 11 o 12, en el que se realiza el prensado con un macho de prensa (16) que presenta un saliente (18), y en el que se prensa el perno (10) por medio del saliente (18).
    6
ES13801480T 2012-11-16 2013-11-08 Zapata de freno y procedimiento para fabricar una zapata de freno Active ES2537512T5 (es)

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