ES2792148B2

ES2792148B2 - Dispositivo de freno mejorado

Info

Publication number: ES2792148B2
Application number: ES202030101A
Authority: ES
Inventors: Beneitez Jose Maria Gomez; De Sebastian Fernando Gomez
Original assignee: BRL Brake Solutions SL
Current assignee: BRL Brake Solutions SL
Priority date: 2020-02-07
Filing date: 2020-02-07
Publication date: 2021-10-18
Anticipated expiration: 2040-02-07
Also published as: CN115280035B; EP4102093B1; CN115280035A; KR102927386B1; WO2021156529A1; BR112022015488A2; JP2023513677A; EP4102093A1; ES2792148A1; ES2972805T3; US20230057239A1; US12234870B2; KR20220139340A

Description

DESCRIPCIÓN

DISPOSITIVO DE FRENO MEJORADO

Objeto de la invención

La presente invención consiste en un dispositivo de freno con un novedoso sistema que incrementa la capacidad de frenado, reduciendo el desgaste de los componentes habituales y comprendiendo un sistema de refrigeración que garantiza la estabilidad térmica de los discos de freno.

La presente invención tiene aplicación en diferentes campos industriales, principalmente en la industria de la automoción, como en la ferroviaria o la aviación, así como en todas aquellas industrias donde actúen dispositivos de frenado.

Problema técnico que resolver y antecedentes de la invención

En el estado de técnica se conocen muchos sistemas de frenado con diferentes tipos de configuraciones, siendo de forma concreta, el sector de la automoción donde una mayor investigación y desarrollo se ha realizado en este campo, generando distintos tipos de sistemas de frenado en función de las necesidades del vehículo.

El sistema de frenado más conocido en el sector de la automoción es el sistema de frenado por disco de freno donde, una vez que se acciona el pedal del freno, se activa un sistema hidráulico, neumático o eléctrico que desplaza unas pastillas de freno hacia un disco que gira solidario a las ruedas del vehículo, de forma que, por medio del rozamiento entre las pastillas de freno y el disco, se produce el frenado de las ruedas y consecuentemente del vehículo.

En este sistema de frenado, el disco de freno, como ya se ha expuesto, gira continuamente de modo solidario con las ruedas del vehículo mientras que las pastillas se encuentran en una posición fija respecto a la rueda. Al desplazar axialmente las pastillas hacia el disco de freno, hasta contactar con el disco y, seguir ejerciendo presión sobre él, se genera un rozamiento que produce el frenado del disco y por tanto el frenado de las ruedas del vehículo, ocasionando, de forma consecuente, un sobrecalentamiento entre las piezas de contacto.

Debido a que el disco de freno se encuentra constantemente girando, la única refrigeración que se obtiene se debe al flujo de aire que recibe por convección natural. Asimismo, dada la superficie, material y configuración de las pastillas de freno, es de gran complejidad poder disponer de un sistema de refrigeración en las mismas que evacúe el calor generado.

Además del sobrecalentamiento, en los sistemas conocidos en el estado de la técnica se produce un desgaste en las pastillas y en el disco de freno debido al rozamiento puntual entre estos dos elementos, por lo que la vida útil tanto de las pastillas como de los discos de frenos es limitada.

En la patente española ES2705358 se describe un dispositivo de freno que comprende un contenedor unido a dos discos de fundición que, de forma conjunta, comprenden un disco de freno que no gira de forma solidaria al eje, sino que permanece fijo, siendo un disco soporte con un ferodo a uno de sus lados el que gira con el eje. El contendor que comprende los dos discos de función comprende un desplazamiento axial respecto del eje que le permite contactar con el ferodo situado a un lado del disco soporte, produciendo el frenado, al mismo tiempo que es refrigerado mediante un fluido que fluye por su interior.

Descripción de la invención

La presente invención se refiere a un sistema de frenado que soluciona los problemas mencionados anteriormente y que mejora la eficiencia de los sistemas desarrollados presentes en el mercado.

De esta forma, la invención consiste en un dispositivo de freno mejorado, para instalarse sobre un eje que comprende:

- un primer disco de freno que comprende:

- un disco soporte ensamblado al eje, configurado para compartir el giro con dicho eje y para desplazarse en una dirección axial respecto de dicho eje;

- un primer ferodo ensamblado rígidamente a una primera superficie del disco soporte; y

- un segundo ferodo ensamblado rígidamente a una segunda superficie del disco soporte, opuesta a la primera superficie;

- un primer disco contenedor, configurado para desplazarse únicamente en la dirección axial de dicho eje; y

- un segundo disco contenedor configurado para desplazarse únicamente en la dirección axial de dicho eje, o para mantenerse inmóvil.

De esta forma, el disco de freno comparte movimiento de rotación con el eje al cual se encuentra ensamblado, girando de forma conjunta, pero teniendo el disco de freno la capacidad de desplazarse axialmente respecto del eje, manteniendo una misma orientación. Al mismo tiempo, el primer y el segundo disco contenedor, carecen de la capacidad de girar de forma solidaria al eje y al disco de freno, comprendiendo únicamente la capacidad para desplazarse en dirección axial.

El disco de freno puede estar montado en el eje directamente o a través de un buje, del mismo modo que, para poder desplazarse en la dirección axial, el dispositivo puede comprender un disco guía, conectado rígidamente al eje de forma directa o a través del buje, siendo dicho disco guía el que permite el desplazamiento axial del disco de freno respecto del eje.

El primer disco de freno está situado entre el primer disco contenedor y el segundo disco contenedor, de modo que, cuando el dispositivo no está ejerciendo el frenado, dichos discos están separados por un espacio que evitan el rozamiento entre ellos.

Para frenar el disco de freno, el primer disco contenedor está configurado para desplazarse en la dirección axial del eje hacia el primer ferodo del primer disco de freno. Cuando el primer disco contenedor, al desplazarse, contacta con dicho primer ferodo, ejerce una presión sobre su superficie que genera un rozamiento y, por lo tanto, el frenado del disco soporte.

Del mismo modo, cuando la presión ejercida prosigue, el primer disco contenedor está configurado para ejercer una presión de empuje sobre dicho primer ferodo en la misma dirección axial, en la que desplaza el primer disco de freno.

La realización más sencilla del dispositivo consiste en que el primer disco contenedor se desplaza contra el disco de freno en dirección axial ejerciendo un primer rozamiento contra el primer ferodo, generado un frenado. Dado que dicho rozamiento puede no ser suficiente para producir el frenado deseado, el disco de freno se sigue desplazando, hasta que el segundo ferodo contacta con el segundo disco contenedor, el cual permanece inmóvil, duplicándose la superficie de contacto de rozamiento, produciéndose el apriete por ambos lados del disco de freno, generándose un efecto pinza sobre el disco de freno.

Para reducir la temperatura alcanzada por los discos contenedores, cada uno de ellos comprende un circuito interior configurado para alojar el paso o flujo de un fluido refrigerante configurado para refrigerarlo, reduciendo la temperatura que puede alcanzar por el rozamiento con el ferodo.

En esta misma realización, el disco soporte está conformado por una pieza de fundición que comprende:

- un orificio central pasante de disco que comprende la dirección axial;

- una pluralidad de aletas dispuestas en el perímetro del orificio central pasante; y - al menos un alojamiento de unión deslizante, situado en el perímetro del orificio central, comprendiendo la dirección axial.

Dicho disco soporte conformado por una pieza de fundición puede comprender una forma cilindrica, poligonal regular o irregular, dependiendo de las necesidades de frenado y de las condiciones de fabricación.

En esta misma realización el dispositivo comprende al menos un disco guía que comprende:

- un orificio central de guía pasante que comprende la dirección axial;

- al menos un eje guía situado en una posición excéntrica al orificio central de guía y que comprende la dirección axial;

donde el disco guía está rígidamente fijado al eje o buje, pudiendo estar el eje atravesando el orificio central de guía, y el disco guía ensamblado a un disco soporte en una unión deslizante en dirección axial. De esta forma, el orificio central de guía es concéntrico al orificio central pasante de disco y al eje o buje, y la unión deslizante es debida a que al menos un eje guía está alojado en el al menos un alojamiento del disco soporte.

De forma preferente, el disco guía comprende seis ejes guía situados de forma regular, y el disco soporte comprende seis alojamientos para ser insertados por dichos ejes guía.

En otra realización, el segundo disco contenedor no permanece inmóvil, sino que se desplaza hacia el segundo ferodo del disco de freno, teniendo la capacidad de ejercer una presión de empuje sobre dicho segundo ferodo, y de desplazar dicho primer disco de freno respecto del eje hacia el primer disco contenedor. Es decir, que puede desplazar el disco de freno en el sentido inverso al realizado por el primer disco contenedor. De esta manera se puede ejercer una presión de empuje sobre los dos ferodos al mismo tiempo por cada uno de los discos contenedores, de forma repartida y regular.

Otra realización del dispositivo de freno mejorado, comprende:

- un tercer disco contenedor situado entre el primer disco de freno y el segundo disco contenedor, configurado para desplazarse únicamente en la dirección axial del eje o para permanecer inmóvil; y

- un segundo disco de freno, ensamblado al eje de forma solidaria, configurado para desplazarse en la dirección axial respecto de dicho eje, situado entre el segundo y el tercer disco contenedor;

siendo el tercer disco contenedor igual al primer y al segundo disco contenedor, y el segundo disco de freno igual al primer disco de freno. Es decir, que tienen las mismas características técnicas estando de forma aislada al dispositivo.

De esta forma, el tercer disco contenedor está configurado para ejercer una presión de empuje sobre el segundo ferodo del primer disco de freno y sobre el primer ferodo del segundo disco de freno.

Esta realización comprende al mismo tiempo dos realizaciones. Una primera en la que, para producir el frenado del eje, el primer disco contenedor desplaza el primer disco de freno, el cual empuja el tercer disco contenedor y éste empuja el segundo disco de freno hasta el segundo disco contenedor que permanece inmóvil. De esta forma, solo se produce el movimiento de los discos en una dirección axial, y se produce un apriete de todas las caras de los dos discos de freno contra los discos contenedores.

La otra realización consiste en que el segundo disco contenedor no permanece inmóvil, sino que está configurado para desplazarse en la dirección axial, hacia el segundo ferodo del segundo disco de freno, ejerciendo una presión de empuje sobre dicho segundo ferodo, y desplazando dicho segundo disco de freno por el eje hacia el tercer disco contenedor. De esta forma, el primer y el segundo disco contenedor se desplazan hacia el tercer disco contenedor, el cual permanece inmóvil, desplazándose los discos de freno situados a cada unos de sus lados. Al igual que en la anterior realización, también se produce el apriete de cada cara de los dos discos de freno contra los discos contenedores, habiéndose realizado un movimiento de los discos contenedores situados en los extremos, en sentidos opuestos, hacia el disco intermedio.

Estas realizaciones indicadas también permiten que el dispositivo comprenda, no solo tres, sino una pluralidad de discos contenedores, así como de discos de freno, dispuestos de forma intercalada de la forma descrita.

En una realización, el dispositivo de freno comprende, al menos, un pistón configurado para generar una carga de empuje sobre un disco contenedor situado en uno de los laterales o extremos del dispositivo de freno, desplazando dicho disco contenedor en la dirección axial por el eje. Es decir, que los pistones solo se encuentran en los extremos del dispositivo de frenado, junto a los discos contenedores que se no se encuentran rodeados a ambos lados de discos de frenos.

En la realización más sencilla, en la que solo se produce el desplazamiento de los discos en un sentido de la dirección axial, el dispositivo tan solo precisa un pistón configurado para empujar el primer disco contenedor; mientras que, en caso de requerirse el desplazamiento del segundo disco contenedor, realizando un desplazamiento de los discos contenedores situados en los extremos hacia el interior, el sistema comprende dos pistones, uno a cada lateral o extremo del dispositivo del freno.

En una realización, el sistema comprende al menos una carcasa fija, es decir que no rota ni se desplaza, configurada para fijarse rígidamente a un bastidor como de un vehículo, a una mangueta, un chasis o a un diferencial, mediante una campana de acoplamiento, pudiendo estar dicha carcasa montada alrededor de un eje o de un buje, y configurada para alojar en una cavidad interior el pistón.

Del mismo modo que el sistema puede comprender uno o dos pistones, también puede comprender una o dos carcasas situadas a cada lado de los discos contenedores situados en los extremos del sistema.

En una realización, el sistema comprende un motor eléctrico fijado a la al menos una carcasa, configurado para accionar un engranaje que está configurado para desplazar el pistón en la dirección axial, respecto de la carcasa. De este modo, dicho engranaje puede desplazar el pistón en ambos sentidos de dicha dirección axial.

En una realización, el engranaje comprende una rueda dentada conectada al motor y un piñón, engranado a la rueda dentada y ensamblado al pistón mediante una unión de tornillo helicoidal sin fin, que se aloja en un asiento helicoidal tubular del pistón, donde al accionar el motor, la rueda dentada hace girar el piñón y éste por medio del tornillo helicoidal, produce el desplazamiento en dirección axial del pistón.

En una realización, el dispositivo comprende un latiguillo conectado a la, al menos una, carcasa por un segundo orificio de carcasa, configurado para introducir un fluido en la cavidad interior, desplazando el pistón en la dirección axial. Esta configuración también requiere un purgador que permita el desalojo del fluido de la cavidad interior.

En una realización, el dispositivo comprende al menos un primer resorte de compresión situado entre cada disco contenedor del dispositivo, configurado dicho primer resorte de compresión para ejercer una presión de separación entre dichos discos contenedores. De este modo, en caso de que el dispositivo comprendiera tres discos contenedores, habría un primer resorte entre cada uno de ellos para separarlos cuando no se ejerce carga de empuje.

En el dispositivo de freno mejorado cada disco contenedor comprende:

- un primer orificio de acceso al circuito interior; y

- un segundo orificio de acceso al circuito interior;

donde el fluido refrigerante está configurado para realizar un recorrido por el circuito interior accediendo por el primer orificio y saliendo por el segundo orificio.

Estos orificios están situados en una superficie perimetral del disco contenedor y comprenden una dirección transversal, para no interferir con los discos de freno cuando se produce el frenado.

En una realización, el dispositivo comprende unos tubos que conectan el primer orificio y el segundo orificio de los discos contenedores con un intercambiador de calor del fluido refrigerante. Preferentemente, estos tubos distribuyen el líquido refrigerante en paralelo a los discos contenedores.

En una realización, el dispositivo comprende al menos un sensor en cada uno de los discos contenedores configurado para medir la temperatura del fluido refrigerante. Estos sensores están situados, preferentemente, en el primer y en el segundo orificio, para medir la temperatura de entrada y de salida del líquido a cada uno de los discos contenedores.

En una realización, el segundo o el tercer disco contenedor comprende unos medios de fijación configurados para fijar dicho disco contenedor rígidamente a un bastidor. De este modo, el elemento de fijación del dispositivo de freno al bastidor o al chasis del vehículo al cual se encuentra acoplado es el disco contenedor, quedando flotantes el resto de piezas, como las carcasas, los discos de freno y los discos contenedores que carecen de medios de fijación.

En otra realización, tanto las carcasas como el segundo o el tercer disco contenedor del dispositivo de freno están configurados para fijarse al bastidor rígidamente, quedando flotantes, únicamente los discos de freno.

En una realización, el dispositivo de freno comprende al menos una carcasa con una pluralidad de primeros orificios de carcasa pasantes, dispuestos en un perímetro exterior, pudiendo estar en unas orejetas de dicha carcasa. Dichos primeros orificios comprenden la dirección axial y los discos contenedores comprenden, cada uno de ellos, una pluralidad de orejetas perimetrales, que comprenden, cada una de ellas, un orificio de orejeta pasante en dirección axial.

En esta realización, el dispositivo de freno comprende una pluralidad de tornillos guía insertados, cada uno de ellos, en un primer orificio de la al menos una carcasa, y en un orificio de orejetas de cada uno de los discos contenedores, independientemente del número de discos contenedores del dispositivo. Es decir, que los discos contenedores están situados en paralelo.

Los tomillos guías están configurados para guiar el desplazamiento de dichos discos contenedores en la dirección axial del eje o buje, manteniendo su orientación respecto de dicho eje.

En una realización preferente, el dispositivo comprende una pluralidad de primeros resortes de compresión montados, cada uno de ellos, de forma concéntrica, sobre cada tornillo guía, situados dichos primeros resortes de compresión entre cada dos discos contenedores dispuestos de forma contigua, separados por un disco de freno, configurados dichos primeros resortes de compresión para ejercer una presión de separación entre dichos discos contenedores.

En una realización, el dispositivo comprende al menos dos segundos resortes de compresión montados de forma concéntrica, sobre cada un eje guía, donde uno de dichos dos segundos resortes de compresión está situado entre un primer extremo del eje guía y el disco soporte y el otro segundo resorte de compresión está situado entre disco soporte y un segundo extremo del eje guía.

De esta forma, cuando no se ejerce ninguna carga de empuje y los discos contenedores se encuentran separados, los discos de freno también comprenden una separación en dirección axial de los contenedores que los rodean, evitando rozamientos indeseables que pueden producir el frenado.

En una realización, el dispositivo comprende un buje ensamblado rígidamente al eje y a al menos un disco guía. Este ensamblaje es realizado a partir de unas uniones que atraviesan al menos un taladro del disco guía que comprende la dirección axial y unos taladros del buje.

En una realización, cada uno de los discos contenedores están conformados por un cilindro circular hueco, cavidad donde se sitúa el circuito interior, están fabricados en una única pieza, por fundición, y comprenden un orificio central de contenedor pasante para que el eje o el buje pueda atravesarlos. Además, el circuito interior comprende al menos una pared interna configurada para que el líquido de refrigeración rodee todo un perímetro interior del disco, y el enfriamiento sea regular, con un proceso de fabricación más económico y sencillo.

En otra realización, en vez de estar fabricados en una única pieza, los discos contenedores están conformados por dos piezas ensambladas. Un cilindro con un alojamiento abierto por una de sus bases, fabricado en una única pieza, por fundición, que comprende una sección con forma de

ensamblado a un disco de fundición por su base abierta. Este ensamblaje entre el disco contenedor y el disco de fundición comprenden un cilindro hueco con un orificio central de contenedor, pasante, y al menos una pared interna configurada para que el circuito interior rodee todo un perímetro interior del disco. Con esta realización, es el disco de fundición el que realiza el empuje y rozamiento con los ferodos de los discos de freno, pudiendo tener unas características estructurales y resistivas adecuadas para ello.

En una realización, al menos un disco contenedor y/o una de las carcasas comprendidas en el dispositivo, están acoplados al eje mediante un cojinete, como un rodamiento. Dicho cojinete permite que dichos elementos estén apoyados sobre el eje, transmitiendo las cargas transversales, pero sin compartir el giro torsional del eje, y garantizando su paralelismo axial.

La invención descrita del dispositivo de freno presenta una serie de ventajas respecto a la invención recogida en el documento ES2705358, que se describen a continuación:

- se utilizan al menos dos discos contenedores, en vez de uno, fabricados en una única pieza cada uno de ellos, en vez de un contenedor con dos discos unidos a los laterales, lo cual proporciona:

^o mayor capacidad de refrigeración;

^o distribución del calor más homogéneo en los dos discos contenedores;

^o disminución del estrés torsional en cada uno de los dos discos contenedores, en relación al único contendor del documento ES2705358;

^o se requiere un menor número de piezas, que simplifica la fabricación, así como el montaje y desmontaje; y

^o se reduce la cantidad de material a utilizar en el proceso de fabricación; - el disco de freno es apretado por sus dos lados, lo cual proporciona un rozamiento mucho mayor y por lo tanto, una mayor capacidad de frenado;

- permite un funcionamiento más eficaz con un único disco de freno al disponer de ferodos a cada lado del disco soporte;

- se produce una compresión de las pastillas de freno más homogénea, al generarse un efecto pinza sobre el disco de freno;

- desaparece la flexión de los dos discos soporte de las pastillas, que podían perder el paralelismo con los discos tapa del contenedor, por lo resuelve dicho problema y garantiza el coeficiente de rozamiento a la hora de ejercer una elevada frenada; - el sistema es compatible con un accionamiento eléctrico;

- el disco guía permite el desplazamiento axial del disco de freno a la vez que transmite el giro de una forma eficaz para el funcionamiento del sistema. Además, este disco de ejes está diseñado para que pueda acoplase a cualquier buje que exista en el mercado de vehículos. Permite trasladar el par de frenada de forma universal al eje o buje motriz; y

- el disco soporte dispone de unas aletas que permiten en su rotación generar un flujo de aire a modo de turbina, que permite la refrigeración por convección de los ferodos instalados, a la vez que impulsa las partículas de ferodo hacia el exterior.

Descripción de las figuras

Para completar la descripción y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, se acompaña a esta memoria descriptiva, como parte integrante de la misma, un conjunto de dibujos en dónde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

• La figura 1a muestra una vista en perspectiva de la primera realización del dispositivo de freno mejorado objeto de la invención, donde se observa el primer y el segundo disco contenedor, con un disco de freno entre ambos y una única carcasa junto al primer disco contenedor.

• La figura 1b muestra una vista en alzado de la primera realización del dispositivo de freno mejorado objeto de la invención.

• La figura 1c muestra una vista en perfil de la primera realización del dispositivo de freno mejorado objeto de la invención.

• La figura 2 muestra una vista en perspectiva explosionada de la primera realización del dispositivo de freno mejorado objeto de la invención.

• La figura 3a muestra una vista en perspectiva de un sistema de desplazamiento del pistón respecto de la carcasa mediante un motor y un engranaje.

La figura 3b muestra una vista en alzado de un sistema de desplazamiento del pistón respecto de la carcasa mediante un motor y un engranaje.

La figura 3c muestra una vista en perfil de un sistema de desplazamiento del pistón respecto de la carcasa mediante un motor y un engranaje.

La figura 4a muestra una vista en perspectiva del disco soporte, donde se observan el orificio central pasante, una pluralidad de aletas dispuestas en el perímetro del orificio central pasante y seis alojamientos situados en el perímetro del orificio central, comprendiendo una dirección axial.

La figura 4b muestra una vista en perspectiva explosionada de un disco de freno con un disco guía, donde se puede observar como cada uno de los seis ejes guía encajan en una unión deslizante en los seis alojamientos del disco soporte.

La figura 4c muestra una vista en perspectiva del disco de freno ensamblado al disco guía, donde se puede observar como cada uno de los seis ejes guía comprende dos segundos resortes de compresión situados a cada lado del disco soporte.

La figura 4d muestra un disco de freno donde el disco soporte comprende una forma de cruz, siendo una de las posibles formas que puede comprender el disco soporte del disco del freno de la invención.

La figura 5a muestra una vista en perspectiva de una realización del dispositivo de freno mejorado objeto de la invención, donde la carcasa comprende un cojinete para acoplarse al eje motriz y donde el disco contenedor comprende un disco de fundición ensamblado.

La figura 5b muestra una vista en perfil, cortada, de una realización del dispositivo de freno mejorado objeto de la invención, donde la carcasa comprende un cojinete, concretamente un rodamiento, para acoplarse al eje motriz, y donde el disco contenedor comprende un disco de fundición ensamblado.

La figura 6 muestra una vista en perspectiva de la primera realización del dispositivo de freno mejorado objeto de la invención, donde se puede observar la carcasa conectada a una campana de acoplamiento, y ésta a un diferencial.

La figura 7a muestra una vista en perspectiva de una realización del dispositivo de freno mejorado que comprende dos carcasas, situadas, cada una de ellas, a un lado exterior de cada disco contenedor, es decir, al lado opuesto del contacto con el disco de freno.

La figura 7b muestra una vista en perspectiva de una realización del dispositivo de freno mejorado que comprende, además de dos carcasas, situada cada una a cada lado, como en la realización de la figura 7a, un tercer disco contenedor situado entre el primer y el segundo disco contenedor, y un segundo disco de freno situado entre el segundo y el tercer disco contenedor.

A continuación, se facilita un listado de las referencias numéricas empleadas en las figuras representadas:

1. - carcasa

la . - primer orificio de carcasa,

lb . - segundo orificio de carcasa

lc . - cavidad interior

1d - purgador

2. - pistón,

3. - primer disco contenedor,

3a.- primer orificio del primer disco contenedor,

3b.- segundo orificio del primer disco contenedor,

3c.- orejeta perimetral del primer disco contenedor,

3d.- orificio de orejeta del primer disco contenedor,

4. - segundo disco contenedor,

4a.- primer orificio del segundo disco contenedor,

4b.- segundo orificio del segundo disco contenedor,

4c.- orejeta perimetral del segundo disco contenedor,

4d.- orificio de orejeta del segundo disco contenedor,

5. - disco soporte,

5a.- primer ferodo,

5b.- segundo ferodo,

5c.- alojamiento

5d.- aletas

5e.- orificio central pasante de disco

6. - tubos,

7. - disco guía,

7a.- ejes guía,

7b.- taladro,

7c.- orificio central de guía,

8. - primer resorte de compresión

9. - tornillo guía,

10. - tuerca,

11. - buje,

12. - tercer disco contenedor

12a.- primer orificio del tercer disco contenedor,

12b.- segundo orificio del tercer disco contenedor,

12c.- orejeta perimetral del tercer disco contenedor,

12d.- orificio de orejeta del tercer disco contenedor,

13. - disco de fundición

20. - motor,

21. - rueda dentada,

22. - piñón,

23. - segundo resorte de compresión, y

100.- eje.

Descripción preferente de la invención

Como se puede observar en las figuras 1a-1c y en la figura 2, la invención preferente, en su realización más sencilla, consiste en un dispositivo de frenado que comprende un primer disco de freno que a su vez comprende un disco soporte (5) cilindrico, de reducido espesor en comparación con su diámetro, que tiene fijado a cada lateral un primer (5a) y un segundo ferodo (5b), siendo dichos ferodos (5a, 5b) una pluralidad de pastillas de freno.

Este primer disco de freno está ensamblado a un eje (100), a través de un buje (11), compartiendo el giro torsional, pero comprende una unión deslizante en el desplazamiento axial sobre el eje (100) para que dicho primer disco de freno tenga la capacidad de desplazarse en dicha dirección, en ambos sentidos.

Este ensamblaje del primer disco de freno con el eje (100), que permite el desplazamiento axial al mismo tiempo que el giro solidario con el eje (100), es debido a la configuración del propio primer disco de freno y a la presencia de un disco guía (7), mostrado en la figura 4b.

Como se puede ver en la figura 4a, el disco soporte (5) del primer disco de freno comprende un orificio central pasante de disco (5e), concéntrico al propio disco soporte (5), por donde está insertado el eje (100). En el perímetro de dicho orificio central pasante de disco (5e) se sitúan una pluralidad de aletas (5d) que facilitan la refrigeración del disco soporte (5) y del conjunto de ferodos (5a y 5b), cuando éste está girando, y seis alojamientos (5c) situados de forma regular entre dichas aletas (5d), comprendiendo una forma cilíndrica con la misma dirección axial que el orificio central pasante de disco (5e).

Por otro lado, el disco guía (7) comprende un orificio central de guía (7c), también siendo atravesado por el eje (100), y por lo tanto, concéntrico al orificio central pasante de disco (5e), y seis ejes guía (7a), que consisten en seis salientes de forma cilíndrica orientados en dirección axial, dispuestos de forma regular en el perímetro exterior del disco guía (7). Los seis ejes guía (7a) están insertados en los seis alojamientos (5c), con una holgura que permite únicamente el desplazamiento axial del primer disco de freno respecto de dicho disco guía (7), de tal forma que el disco soporte (5) y el disco guía (7) colaboran conjuntamente para trasladar el efecto de freno de los ferodos (5a) y (5b) al eje y/o buje en rotación.

El disco guía (7) está ensamblado rígidamente al eje (100) mediante un buje (11), al que está conectado mediante cinco uniones atornilladas que atraviesan otros respectivos cinco taladros (7b) del disco guía (7) y del buje (11).

A cada lado del primer disco de freno, el dispositivo comprende dos discos contenedores (3, 4) iguales. El primer disco contenedor (3) situado junto al primer ferodo (5a) y el segundo disco contenedor (4) situado junto al segundo ferodo (5b).

El funcionamiento del dispositivo consiste en que, estando el eje (100) y el primer disco de freno girando solidariamente, los discos contenedores (3, 4) están inmóviles y separados una pequeña distancia de cada uno de los ferodos (5a, 5b); de modo que, cuando se desea frenar dicho primer disco de freno, el primer contenedor (3) se desplaza en dirección axial hacia el primer ferodo (5a) produciendo un contacto, y por lo tanto, un rozamiento. Si el primer disco contenedor (3) sigue ejerciendo una carga de empuje sobre el primer ferodo (5a) que desplaza el primer disco de freno en el mismo sentido axial hasta que el segundo ferodo (5b) contacta con el segundo disco contenedor (4) y se produce un segundo rozamiento por ambos lados del primer disco de freno, generando un efecto pinza y produciendo el par de frenada sobre el disco de freno.

Para que los discos contenedores (3, 4) no se sobrecalienten y generen problemas de cristalización en las pastillas de freno de los ferodos (5a, 5b), disponen de un sistema de refrigeración. Dicho sistema comprende un circuito interior, para cada uno de ellos, por el que fluye un líquido refrigerante que entra por un primer orificio del primer disco contenedor (3a) y por un primer orificio del segundo disco contenedor (4a) y se extrae por un segundo orificio del primer disco contenedor (3b) y por un segundo orificio del segundo disco contenedor (4b).

Dicho líquido refrigerante es conducido por unos tubos (6) conectados a los primeros (3a, 4a) y a los segundos orificios (3b, 4b) hasta un intercambiador de calor, donde el líquido reduce su temperatura, y se recircula de nuevo hasta los discos contenedores (3, 4).

En la figura 2 también se muestra un pistón (2) situado junto al primer disco contenedor (3) en el lado opuesto al que está situado el primer disco de freno. Este pistón (2) es el que genera el desplazamiento de dicho primer disco contenedor (3) en dirección axial hacia el primer ferodo (5a).

El pistón (2) está alojado en una cavidad interior (1c) abierta de una carcasa (1), la cual está situada, a un lado del pistón (2), y concéntricamente tanto a los discos contenedores (3, 4) como al disco de freno.

En una realización preferente, dicha carcasa (1) comprende un segundo orificio de carcasa (1b), situado en el lado opuesto de donde se encuentra la cavidad interior (1c), conectado a un latiguillo, el cual tiene la capacidad de introducir un fluido en la cavidad interior (1c), desplazando el pistón (2) en la dirección axial, produciendo el consecuente desplazamiento del primer disco contenedor (3) hacia el primer disco de freno. En las figuras 5a y 5b también se puede apreciar un purgador (1d) que permite la salida de dicho fluido de la cavidad interior (1c).

En otra realización, mostrada en las figuras 3a-3c, el desplazamiento axial del pistón (2) respecto de la carcasa (1) es realizado mediante un sistema de engranaje y un motor (20) eléctrico ensamblado a la carcasa (1).

Dicho motor (20) conduce una rueda dentada (21) que está engranada a un piñón (22) el cual está conectado al pistón (2) mediante una unión de tornillo helicoidal sin fin. De esta forma, cuando el motor (20) se activa, mueve la rueda dentada (21) la cual transmite el movimiento al piñón (22) y al girarse éste, se desplaza axialmente el pistón (2) en cualquier dirección, dependiendo de la dirección del giro del motor (20).

Una vez que se ha realizado el desplazamiento del primer disco contenedor (3) y del primer disco de freno, contactando el primer (5a) y el segundo ferodo (5b) con los discos contenedores (3, 4), produciéndose la compresión que frena el disco de freno, y se retira la carga de empuje, los discos contenedores (3, 4) recuperan su posición inicial, separándose del disco de freno. Dicho movimiento de recuperación es realizado por seis primeros resortes de compresión (8) dispuestos entre los discos contenedores (3, 4), montados sobre otros respectivos seis tornillos guía (9).

Para que el disco de freno se separe de los discos contenedores (3, 4, 12) que los rodea, cuando no se está ejerciendo una presión de empuje, el dispositivo comprende 12 segundos resortes (23), montados sobre los seis ejes guía (7a), de modo seis de dichos segundos resortes de compresión (23) están situados entre un primer extremo de cada eje guía (7a) y el disco soporte (5) y los otros segundos resortes de compresión (23) están situados entre el disco soporte (5) y un segundo extremo de cada eje guía (7a).

Los tornillos guía (9) están ensamblados a la carcasa (1), estando introducidos, cada uno de ellos, en unos respectivos primeros orificios de carcasa (1a), al primer disco contenedor (3), estando introducidos en unos respectivos orificios de orejeta del primer disco contenedor (3d), situados en unas respectivas orejetas perimetrales del primer disco contenedor (3c), y al segundo disco contenedor (4), estando introducidos en unos respectivos orificios de orejeta del segundo disco contenedor (4d), situados en unas respectivas orejetas perimetrales del segundo disco contenedor (4c), apretados, cada tornillo (9) por una correspondiente tuerca (10).

En una realización no preferente, mostrada en la figura 7a, el dispositivo comprende dos carcasas (1), situadas cada una de ellas en los lados exteriores del primer (3) y del segundo disco contenedor (4), es decir, al lado opuesto donde se encuentran los discos de freno respecto de los discos contenedores (3, 4).

Cada una de las carcasas (1) comprende un pistón (2) alojado en las cavidades interiores (1c) de dichas carcasas (1) que están configurados para ejercer una carga, cada uno de ellos, sobre los discos contenedores (3, 4), desplazándolos en un movimiento axial de compresión, de forma se genera un apriete sobre los dos ferodos (5a, 5b) al mismo tiempo, sin que sea preciso el desplazamiento del disco de freno axialmente respecto del eje (100).

Una vez que se desea retirar la carga de apriete, se retira el fluido de la cavidad interior (1c), y los primeros resortes (8) ejercen una carga de separación entre los dos discos contenedores (3, 4), recuperando éstos su posición inicial.

En otra realización no preferente, mostrada en la figura 7b, el sistema comprende un tercer disco contenedor (12) situado entre el primer (3) y el segundo disco contenedor (4). Este tercer disco contenedor (12) es igual a los otros dos discos contenedores (3, 4) por lo que comprende un primer orificio del tercer disco contenedor (12a), por donde se introduce el fluido de refrigeración, un segundo orificio del tercer disco contenedor (12b), por donde se extrae, seis orejetas perimetrales del tercer disco contenedor (12c), que comprenden cada una de ellas un orificio de orejeta del tercer disco contenedor (12d). Dichos orificios (12d) están ajustados a los tornillos guías (9), del mismo modo que los están, en la realización preferente, el primer (3) y el segundo disco contenedor (4). Además, entre cada disco contenedor (3, 4, 12) el dispositivo comprende seis primeros resortes de compresión (8), no mostrados en la figura 7b, montados sobre los tornillos guía (9).

En esta realización, el sistema también comprende un segundo disco de freno situado entre el tercer (12) y el segundo disco contenedor (4), siendo dicho segundo disco de freno igual al primer disco de freno, comprendiendo las mismas características.

Esta realización funciona de forma que los pistones (2) situados en las carcasas (1), junto al primer (3) y al segundo disco contenedor (4), desplazan axialmente dichos contenedores (3, 4) en una dirección de compresión, desplazando el primer y el segundo disco de freno hacia el tercer disco contenedor (12), produciendo una doble fricción de cada disco de freno con los tres discos contenedores (3, 4, 12). De esta forma, la superficie de rozamiento es mucho mayor y el frenado del sistema es más eficaz.

En la realización mostrada en las figuras 1a-1c, 2, 7a-7b, los discos contenedores (3, 4, 12) están fabricados en una única pieza o mono-bloque, mientras que en la realización mostrada en las figuras 5a-5b y 6, dichos discos contenedores (3, 4, 12) están fabricados a partir de dos piezas ensambladas: un cilindro con un alojamiento abierto por una de sus bases y un disco de fundición (13) ensamblado por la base abierta.

La presente invención no debe verse limitada a la forma de realización aquí descrita. Otras configuraciones pueden ser realizadas por los expertos en la materia a la vista de la presente descripción. En consecuencia, el ámbito de la invención queda definido por las siguientes reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1.-Dispositivo de freno mejorado, para instalarse sobre un eje (100) motriz, que comprende:

- un primer disco de freno que comprende:

- un disco soporte (5) ensamblado al eje (100), configurado para compartir el giro con dicho eje (100) y para desplazarse en una dirección axial respecto del eje (100);

- un primer ferodo (5a) ensamblado rígidamente a una primera superficie del disco soporte (5); y

- un segundo ferodo (5b) ensamblado rígidamente a una segunda superficie del disco soporte (5);

- un primer disco contenedor (3), configurado para desplazarse únicamente en la dirección axial de dicho eje (100); y

- un segundo disco contenedor (4) configurado para desplazarse únicamente en la dirección axial de dicho eje (100) o para mantenerse inmóvil;

donde el primer disco de freno está situado entre el primer disco contenedor (3) y el segundo disco contenedor (4);

donde el primer disco contenedor (3) está configurado para desplazarse en la dirección axial hacia el primer ferodo (5a) del primer disco de freno;

donde,

el primer disco contenedor (3) está configurado para ejercer una presión de empuje sobre el primer ferodo (5a) en la dirección axial y desplazando el primer disco de freno respecto del eje (100) hacia el segundo disco contenedor (4);

donde cada disco contenedor (3, 4) comprende un circuito interior configurado para alojar el paso de un fluido refrigerante configurado para refrigerarlo;

caracterizado por que el disco soporte (5) está conformado por una pieza de fundición que comprende:

- un orificio central pasante de disco (5e) que comprende la dirección axial;

- una pluralidad de aletas (5d) dispuestas en el perímetro del orificio central pasante de disco (5e); y

- al menos un alojamiento (5c) de unión deslizante, situado en el perímetro del orificio central, comprendiendo la dirección axial; y

donde el dispositivo de freno comprende al menos un disco guía (7) que comprende:

- un orificio central de guía (7 c) pasante que comprende la dirección axial;

- al menos un eje guía (7a) situado en una posición excéntrica al orificio central de guía (7 c) y que comprende la dirección axial;

donde el disco guía (7) está fijado rígidamente al eje (100) y está ensamblado a un disco soporte (5) en una unión deslizante en dirección axial, estando el orificio central de guía (7 c) concéntrico al orificio central pasante de disco (5e); y

donde el al menos un eje guía (7a) está configurado para alojarse en el al menos un alojamiento (5c) del disco soporte (5).

2. - Dispositivo de freno mejorado, según la reivindicación anterior, donde el segundo disco contenedor (4) está configurado para desplazarse en la dirección axial, hacia el segundo ferodo (5b) del primer disco de freno, ejercer una presión de empuje sobre dicho segundo ferodo (5b), y para desplazar dicho primer disco de freno respecto del eje (100) hacia el primer disco contenedor (3).

3. - Dispositivo de freno mejorado, según la reivindicación 1, que comprende:

- un tercer disco contenedor (12) situado entre el primer disco de freno y el segundo disco contenedor (4) configurado para desplazarse únicamente en la dirección axial de dicho eje (100) o para permanecer inmóvil; y

- un segundo disco de freno, ensamblado al eje (100) de forma solidaria, configurado para desplazarse en la dirección axial respecto de dicho eje (100), situado entre el segundo (4) y el tercer disco contenedor (12);

donde el tercer disco contenedor (12) está configurado para ejercer una presión de empuje sobre el segundo ferodo del primer disco de freno y sobre el primer ferodo del segundo disco de freno, produciendo el frenado del eje motriz (100).

4. - Dispositivo de freno mejorado, según la reivindicación anterior, donde el segundo disco contenedor (4) está configurado para desplazarse en la dirección axial, hacia el segundo ferodo (5b) del segundo disco de freno, ejercer una presión de empuje sobre dicho segundo ferodo (5b), y desplazar dicho segundo disco de freno respecto del eje (100) hacia el tercer disco contenedor (12).

5. - Dispositivo de freno mejorado, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende, al menos, un pistón (2) configurado para generar una carga de empuje sobre un disco contenedor (3, 4) situado en uno de los laterales del dispositivo de freno, desplazando dicho disco contenedor (3, 4) en la dirección axial por el eje (100).

6. - Dispositivo de freno mejorado, según la reivindicación anterior, que comprende al menos una carcasa (1) fija, configurada para fijarse rígidamente a un bastidor, y para alojar en una cavidad interior (1c) el pistón (2).

7. - Dispositivo de freno mejorado, según la reivindicación anterior, que comprende un motor (20) eléctrico fijado a la al menos una carcasa (1), configurado para accionar un engranaje que está configurado para desplazar el pistón (2) en la dirección axial, respecto de la carcasa (1).

8. - Dispositivo de freno mejorado, según la reivindicación anterior, donde el engranaje comprende una rueda dentada (21) conectada al motor (20) y un piñón (22), engranado a la rueda dentada (21) y ensamblado al pistón (2) mediante una unión de tornillo helicoidal sin fin; donde al accionar el motor (20), la rueda dentada (21) hace girar el piñón (22) y éste produce el desplazamiento en dirección axial del pistón (2).

9. - Dispositivo de freno mejorado, según la reivindicación 6, que comprende un latiguillo conectado a la al menos una carcasa (1) por un segundo orificio de carcasa (1b), configurado para introducir un fluido en la cavidad interior (1c), desplazando el pistón (2) en la dirección axial.

10. - Dispositivo de freno mejorado, según la cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende al menos un primer resorte de compresión (8) situado entre cada disco contenedor (3, 4, 12) del dispositivo, configurado dicho primer resorte de compresión (8) para ejercer una presión de separación entre dichos discos contenedores (3, 4, 12).

11. - Dispositivo de freno mejorado, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde cada disco contenedor (3, 4, 12) comprende:

- un primer orificio (3a, 4a, 12a) de acceso al circuito interior; y

- un segundo orificio (3b, 4b, 12b) de acceso al circuito interior;

donde el fluido refrigerante está configurado para realizar un recorrido por el circuito interior accediendo por el primer orificio (3a, 4a, 12a) y saliendo por el segundo orificio (3b, 4b, 12b).

12. - Dispositivo de freno mejorado, según la reivindicación anterior, que comprende unos tubos (6) que conectan el primer orificio (3a, 4a, 12a) y el segundo orificio (3b, 4b, 12b) de los discos contenedores (3, 4, 12) con un intercambiador de calor del fluido refrigerante.

13. - Dispositivo de freno mejorado, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende al menos un sensor en cada uno de los discos contenedores (3, 4, 12) configurado para medir la temperatura del fluido refrigerante.

14. - Dispositivo de freno mejorado, según la reivindicación 3, donde al menos el segundo o el tercer disco contenedor (4, 12) comprende unos medios de fijación configurados para fijar dicho disco contenedor ( 4, 12) rígidamente a un bastidor.

15. - Dispositivo de freno mejorado, según la reivindicación 1 o 3, donde:

- dicho dispositivo de freno comprende al menos una carcasa (1) con una pluralidad de primeros orificios de carcasa (1a) pasantes, dispuestos en un perímetro exterior, y que comprenden la dirección axial; y

- donde discos contenedores (3, 4, 12) comprenden, cada uno de ellos, una pluralidad de orejetas perimetrales (3c, 4c, 12c), que comprenden, cada una de ellas, un orificio de orejeta (3d, 4d, 12d) pasante en dirección axial;

donde el dispositivo de freno comprende una pluralidad de tornillos guía (9) insertados, cada uno de ellos, en un primer orificio de la al menos una carcasa (1a), y en un orificio de orejetas (3d, 4d, 12d) de cada uno de los discos contenedores (3, 4, 12) del dispositivo, donde dichos tornillos guías (9) están configurados para guiar el desplazamiento de dichos discos contenedores (3, 4, 12) en la dirección axial del eje (100).

16. - Dispositivo de freno mejorado, según la reivindicación anterior, que comprende una pluralidad de primeros resortes de compresión (8) montados, cada uno de ellos, de forma concéntrica, sobre cada tornillo guía (9), situados dichos primeros resortes de compresión (8) entre cada dos discos contenedores (3, 4, 12), dispuestos de forma contigua, separados por un disco de freno, configurados dichos primeros resortes de compresión (8) para ejercer una presión de separación entre dichos discos contenedores (3, 4, 12).

17. - Dispositivo de freno mejorado, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende al menos dos segundos resortes de compresión (23) montados de forma concéntrica, sobre cada un eje guía (7a), donde uno de dichos dos segundos resortes de compresión (23) está situado entre un primer extremo del eje guía (7 a) y el disco soporte (5) y el otro segundo resorte de compresión (23) está situado entre disco soporte (5) y un segundo extremo del eje guía (7a).

18. - Dispositivo de freno mejorado según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un buje (11) ensamblado rígidamente al eje (100) y a al menos un disco guía (7).

19. - Dispositivo de freno mejorado según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde cada uno de los discos contenedores (3, 4, 12), está conformado por un cilindro hueco fabricado en una única pieza, por fundición, y comprende un orificio central de contenedor, pasante, y al menos una pared interna configurada para que el circuito interior rodee todo un perímetro interior del disco contenedor.

20. - Dispositivo de freno mejorado según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, donde cada uno de los discos contenedores (3, 4, 12), está conformado por un cilindro con un alojamiento abierto por una de sus bases, fabricado en una única pieza, por fundición, que comprende una sección con forma de

ensamblado a un disco de fundición (13) por su base abierta, donde el ensamblaje entre el disco contenedor (3, 4, 12) y el disco de fundición (13) comprenden un cilindro hueco con un orificio central de contenedor, pasante, y al menos una pared interna configurada para que el circuito interior rodee todo un perímetro interior del disco contenedor.

21. - Dispositivo de freno mejorado, según la reivindicación 1 o 3, que comprende al menos una carcasa (1); donde al menos uno de los componentes seleccionados dentro del grupo que consisten en un disco contenedor (3, 4, 12) y la al menos una carcasa (1), están acoplados al eje (100) mediante un cojinete.