ES2627350T3

ES2627350T3 - Disco de freno híbrido

Info

Publication number: ES2627350T3
Application number: ES13004757.4T
Authority: ES
Inventors: Dirk Weid
Original assignee: Georg Fischer Automotive AG; Buderus Guss GmbH
Current assignee: Georg Fischer Automotive AG; Buderus Guss GmbH
Priority date: 2012-10-03
Filing date: 2013-10-02
Publication date: 2017-07-27
Anticipated expiration: 2033-10-02
Also published as: ES2627350T8; EP2716931A1; PL2716931T3; EP2716930A1; EP2716931B1

Abstract

Disco de freno (1) para un freno de discos de un vehículo, en especial un vehículo motorizado que contiene un eje de rotación (z), un cubo (3) preferiblemente hecho de aleación de aluminio o de un plástico, en cuyo caso el cubo (3) presenta depresiones dispuestas radialmente (4) y un disco de fricción (2) preferiblemente hecho de aleación de hierro fundido; en el perímetro interno (9) del disco de fricción (2) están dispuestos pernos (5) para conectar el disco de fricción (2) con el cubo (3); los pernos (5) presentan respectivamente un eje central (6), caracterizado por que los pernos (5) o sus ejes centrales (6) forman un ángulo (α, ß) inclinado hacia la línea normal (7) sobre el eje de rotación(z).

Description

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DESCRIPCION

Disco de freno hubrido

La invencion se refiere a un disco de freno para un freno de discos de un vehmulo, en especial un vehmulo motorizado que contiene un eje de rotacion, un cubo preferiblemente hecho de aleacion de aluminio o de un plastico, en cuyo caso el cubo presenta depresiones dispuestas radialmente y un disco de friccion preferiblemente hecho de aleacion de hierro fundido; en el penmetro interno del disco de friccion estan dispuestos pernos para conectar el disco de friccion con el cubo, y los pernos presentan respectivamente un eje central.

Un punto esencial en la construccion actual de vehmulos es el ahorro de peso, por lo cual ya es estado de la tecnica que un disco de freno contenga diferentes materiales. Como regla general, el disco de friccion es producido a partir de hierro fundido, el cual desvfa bien el calor y es termicamente consistente, en especial frente a tensiones o grietas.

Para mantener la masa del disco de freno lo mas baja posible, se recomienda producir el cubo del disco de freno de una aleacion ligera, preferiblemente de una aleacion de aluminio.

Es ventajoso que el disco de friccion y el cubo sean vertidos juntos. En el estado de la tecnica se conocen diferentes formas de conexion entre un disco de friccion y un cubo. Lo importante de dichas conexiones es que se garantice una buena transmision del momento del freno entre el disco de friccion y el cubo. Del mismo modo, es importante controlar los problemas termicos de los discos de freno que se encuentran en operacion, los cuales se dan al frenar y por lo tanto a traves del calentamiento de los discos de freno. Estas dificultades deben atribrnrsele, por un lado, a los diferentes materiales, como tambien, por otro lado, al calentamiento del disco de friccion que es mayor que el del cubo. Esto puede llevar a que el disco de friccion, de manera no deseada, se deforme a modo de sombrilla, lo que trae consigo un desgaste desigual de la superficie del freno y las capas del freno.

El documento EP 1 972 823 B1 describe un disco de freno de este tipo, que contiene una pieza de soporte a manera de cubo, asf como un disco de friccion, que presenta bridas de conexion que se extienden radialmente, las cuales garantizan la conexion con la pieza de soporte, estando rodeados los extremos de la brida de conexion por la pieza de soporte con cierre de forma; las bridas de conexion entran a traves de la pared lateral del soporte.

En esta realizacion es desventajosa la conexion conica de la brida de conexion en el soporte. Por medio del calentamiento del disco de freno, las bridas se mueven radialmente hacia afuera, por lo cual el alojamiento conico entre la pieza de soporte y la brida obtiene una mayor holgura, por lo cual las bridas no pueden conducirse optimamente.

El documento EP 2 275 702 A2 describe un disco de freno que contiene una campana de soporte, el cual presenta un numero multiple de alojamientos, en los cuales las salientes de los elementos de conexion de la superficie del freno se adhieren para conectar la campana de soporte con la superficie del freno. Los elementos de conexion que se adhieren a alojamientos radiales de la campana de soporte son rodeados por las paredes de recepcion, de modo tal que los elementos de conexion estan fijos axial y tangencialmente y son traslativamente libres en direccion radial.

El objetivo de esta invencion es proponer un disco de freno, en el que se impida una deformacion del disco de friccion especialmente una deformacion tipo sombrilla, sin que aparezca una holgura entre los elementos de conexion y el cubo.

El objetivo se alcanza segun la invencion, a traves de que los pernos y sus ejes centrales formen un angulo inclinado hacia la lmea normal sobre el eje de rotacion.

Los pernos se disponen en el disco de friccion de modo tal que los pernos no puedan moverse radialmente por medio de su inclinacion hacia la normal. Preferiblemente el disco de friccion, incluidos los pernos, es formado en una pieza y producido a traves de un metodo de fundicion. La lmea normal pasa en angulo recto sobre el eje de rotacion z del disco de freno; en la presente invencion cada lmea normal esta en angulo recto sobre el eje de rotacion z del disco de freno. Los pernos estan orientados de modo tal que sus ejes centrales forman un angulo inclinado hacia la lmea normal y de este modo los ejes centrales de los pernos no son paralelos o congruentes con la lmea normal. Los pernos o sus ejes centrales estan dispuestos en un angulo hacia la lmea normal sobre el eje de rotacion z, en cuyo caso los pernos estan dispuestos alternando su direccion frente a la normal. Es decir, saliendo del curso de una normal, un perno se inclina en una direccion frente a la lmea normal y el perno siguiente en la otra direccion frente a la normal. En consecuencia, la alineacion de los pernos se alterna a lo largo del penmetro interno del disco de freno, o de modo tal que se forma respectivamente un par de pernos que se complementa al alinearse o esta alineado como una representacion especular. Esto produce tambien, en consecuencia, un numero par de pernos que estan dispuestos en el disco de friccion. Por medio de esta alineacion de los pernos en pares y enfrentados como representacion especular se posibilita durante el calentamiento la dilatacion del disco de friccion exclusivamente en el area elastica del material de trabajo, sin embargo, sin que los pernos se desplacen radial- traslativamente en relacion al cubo, ya que estos se obstaculizan o se bloquean mutuamente.

Una realizacion preferida consiste en que los pernos presenten una forma cilmdrica, lo que garantiza una posibilidad de conexion facil con el cubo o con las depresiones. Los pernos que estan dispuestos en el penmetro interno del

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disco de friccion, preferiblemente soldados a el, se proyectan en las depresiones del cubo de modo tal que se construye una conexion de cierre de forma tangencial y axial. A traves de la orientacion de los pernos, que es opuesta en pares, se impide un desplazamiento de los pernos hacia afuera de las depresiones.

Una realizacion alternativa consiste en que los pernos se moldeen conicamente. Preferiblemente el ahusado del perno se dirige en direccion al cubo. Para garantizar un cierre de forma durante la dilatacion del anillo de friccion, el angulo de inclinacion del eje central del perno frente a la lmea normal debe escogerse, durante la construccion, mas grande que la mitad del angulo conico del perno.

Una realizacion ventajosa de la invencion consiste en que los pernos o las lmeas centrales esten inclinados en un angulo hacia la lmea normal sobre el eje de rotacion z, en el plano x-z, en el que tambien pasa el eje de rotacion z. Es decir, que los pernos se inclinen de manera alternativa sobre un lado de la lmea normal en el plano x-z y los pernos siguientes correspondientemente sobre el otro lado de la lmea normal en el plano x-z, de este modo se parte siempre de uno de los sistemas de coordenadas conocidos en el estado de la tecnica, lo cual se usa normalmente en la tecnica. Aqu es importante que el angulo de inclinacion del eje central sea igual de grande en ambos lados.

Preferiblemente el angulo entre el eje central del perno y la lmea normal esta entre 0,5- 10°. Calculos han mostrado que se prefieren las realizaciones de discos de freno en las que el angulo esta en el intervalo de 0,5° -3°.

El punto de rotacion del eje central yace preferiblemente a la altura del radio interno/penmetro interno del disco de friccion donde tambien empieza el moldeado de los pernos, de modo tal que el perno pueda orientarse en la direccion correcta.

Como posible variante, los pernos o las lmeas centrales pueden inclinarse en un angulo hacia la lmea normal sobre el eje de rotacion en el plano x-y, la cual pasa en angulo recto al eje de rotacion z. Es decir que el eje central se inclina en direccion del penmetro. Preferiblemente el punto de rotacion yace tambien a la altura del penmetro interno del disco de friccion. Asimismo, en esta realizacion se alterna la direccion del angulo en el que el eje central se inclina frente a la normal.

Por supuesto, existe la posibilidad de combinar ambas variantes de inclinacion mencionadas. Es importante que los pernos o la orientacion de sus ejes centrales se compensen nuevamente en pares o esten orientados en forma opuesta. Por lo tanto, un perno o su eje central puede inclinarse tanto en el plano x-z, como tambien en el plano x-y. El perno siguiente debe correspondientemente presentar la orientacion opuesta en relacion con la lmea normal correspondiente.

En una realizacion preferida, el disco de freno presenta entre seis y 30 pernos, en cuyo caso se ha mostrado que se prefiere especialmente el disco de freno con un numero de pernos de entre ocho y 20. El disco de freno o el cubo presentan un numero correspondiente de depresiones.

Realizaciones ejemplares de la invencion seran descritas por medio de las figuras, en cuyo caso la invencion no se limita solo a las realizaciones ejemplares en donde se muestra:

La Fig. 1 es una vista tridimensional de un disco de freno acorde con la invencion con pernos inclinados en el plano x-y,

La Fig. 2 es una vista lateral de un disco de freno acorde con la invencion con pernos inclinados en el plano x-z,

La Fig. 3 es una vista frontal de un disco de freno acorde con la invencion con pernos inclinados en el plano x-y, y

Fig. 4 es una vista frontal de un disco de freno acorde con la invencion con pernos conicos inclinados en el plano x- y.

La Fig. 1 muestra un disco de freno 1 acorde con la invencion. El cubo 3 es producido preferiblemente de un material ligero, como aluminio o plastico, el cubo 3 presenta depresiones 4 sobre las cuales se disponen los pernos 5 para conectar el uno con el otro el cubo 3 y el disco de friccion 2. Preferiblemente las depresiones 4 no son continuas. Los pernos 5, los cuales estan dispuestos en el penmetro interno 9 del disco de friccion 2, se sueldan preferiblemente directamente al disco de friccion 2, por lo cual el disco de friccion 2 se forma como una pieza sola. A traves de la disposicion de los pernos 5 en las depresiones se consigue un cierre de forma axial y tangencial. A traves de la inclinacion de los pernos 5 o sus ejes centrales 6 en un angulo p hacia la lmea normal 7 en el plano x-y, y a traves de su alineacion especular, se le imposibilita al disco de friccion 2 el desplazamiento relativo en direccion radial, en cuyo caso durante el calentamiento del disco de freno 1 tiene lugar una deformacion de los pernos 5 en el area elastica. El angulo p, en el que estan inclinados los pernos 5 o los ejes centrales 6, debe ser igual de grande en todos los pernos 5. Los pernos 5 o sus lmeas centrales 6 deben cambiar alternando la direccion del angulo p en relacion con la lmea normal 7 en el plano x-y, por lo cual los pernos 5 estan orientados especularmente en pares. Es por lo tanto importante que el disco de freno 1 presente un numero par de pernos 5, preferiblemente el numero de pernos 5 esta entre seis y 30 piezas por disco de freno 1.

La Fig. 2 muestra un disco de freno 1 en el que los pernos 5 estan inclinados en el plano x-z. Puede verse mas

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detalladamente que los pernos 5 o sus lmeas centrales 6 estan inclinados en un angulo a hacia la lmea normal 7 y que la inclinacion de los pernos 5 se alterna en relacion con la orientacion opuesta a la lmea normal 7 en el plano x- z. El centro de rotacion 8 del eje central 6 yace preferiblemente sobre el penmetro interno 9 del disco de friccion 2, lo que tambien se puede reconocer en la Fig. 1. La Fig. 3 muestra una vista frontal del disco de freno 1, en cuyo caso en esta realizacion los pernos 5 o sus lmeas centrales 6 estan inclinados en el plano x-y. Eso significa que en esta realizacion los pernos 5 o sus lmeas centrales 6 estan inclinadas en un angulo pa la lmea normal 7 y que tambien aqu de nuevo los pernos 5 se alternan en pares con relacion a la lmea normal 7 en el plano x-y, como se puede reconocer bien en la Fig. 3. El centro de rotacion 8 del angulo de inclinacion p yace tambien, en esta realizacion, preferiblemente sobre el penmetro interno 9.

Otra realizacion consiste en la posibilidad de proveer pernos 5 conicos, como se puede ver en la Fig. 4. Para garantizar un cierre de forma segura en la extension del disco de friccion, el angulo (a, p) debe ser mayor que el angulo y del cono.

En las realizaciones anteriores los pernos 5 son formados cilmdricamente, pero otras formas tambien son concebibles.

Naturalmente, tambien la orientacion de los pernos 5 es combinable, es decir que los pernos 5 no solo pueden estar inclinados como en las Fig. 1, 3 y 4 en el plano x-y, sino que tambien adicionalmente en el plano x-z como en la Fig. 2. Es importante que los pernos 5 se organicen en pares o se compensen, y por lo tanto, se orienten opuestamente.

Lista de signos de referencia

1 Disco de freno

2 Disco de friccion

3 Cubo

4 Depresion

5 Perno

6 Ejes centrales de los pernos

7 Lmea normal sobre el eje de rotacion z

8 Centro de rotacion

9 Circunferencia interna / radio interno

a Angulo de inclinacion del eje central de los pernos hacia la lmea normal del eje de rotacion (x) en direccion

al eje de rotacion (x)

p Angulo de inclinacion del eje central de los pernos hacia la lmea normal del eje de rotacion (x) radialmente

inclinado

2y Angulo conico

x Eje

y Eje

z Eje de rotacion del disco de freno

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REIVINDICACIONES

1. Disco de freno (1) para un freno de discos de un vehmulo, en especial un vehmulo motorizado que contiene un eje de rotacion (z), un cubo (3) preferiblemente hecho de aleacion de aluminio o de un plastico, en cuyo caso el cubo (3) presenta depresiones dispuestas radialmente (4) y un disco de friccion (2) preferiblemente hecho de aleacion de hierro fundido; en el penmetro interno (9) del disco de friccion (2) estan dispuestos pernos (5) para conectar el disco de friccion (2) con el cubo (3); los pernos (5) presentan respectivamente un eje central (6), caracterizado por que los pernos (5) o sus ejes centrales (6) forman un angulo (a, p) inclinado hacia la lmea normal (7) sobre el eje de rotacion(z).
2. Disco de freno (1) segun la reivindicacion 1, caracterizado por que los pernos (5) y sus ejes centrales (7) estan orientados alternando la direccion en un angulo (a, p) inclinado hacia la lmea normal (7) sobre el eje de rotacion (z).
3. Disco de freno (1) segun una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que se dispone un numero par de pernos (5) sobre el disco de friccion (2).
4. Disco de freno (1) segun una de las reivindicaciones de 1 a 3, caracterizado por que los pernos (5) presentan una forma cilmdrica.
5. Disco de freno (1) segun una de las reivindicaciones de 1 a 4, caracterizado por que los pernos (5) presentan una forma conica.
6. Disco de freno (1) segun una de las reivindicaciones de 1 a 5, caracterizado por que los pernos (5) o sus ejes centrales (6) estan inclinados en un angulo (a) inclinado hacia la lmea normal (7) sobre el eje de rotacion (z) en el plano x-z.
7. Disco de freno (1) segun una de las reivindicaciones de 1 a 5, caracterizado por que los pernos (5) o sus ejes centrales (6) estan inclinados en un angulo (p) inclinado hacia la lmea normal (7) sobre el eje de rotacion (x) en el plano x-y.
8. Disco de freno (1) segun una de las anteriores reivindicaciones, caracterizado por que el centro de rotacion (8) en el que se inclina el eje central (6) de los pernos yace sobre el penmetro interno (9).
9. Disco de freno (1) segun una de las anteriores reivindicaciones caracterizado por que el angulo (a, p) esta en el intervalo de 0,5° -10° preferiblemente en el intervalo de 1° - 3°.
10. Disco de freno (1) segun una de las anteriores reivindicaciones, caracterizado por que el disco de freno (1) presenta entre seis y 30 pernos (5).