ES2872327T3

ES2872327T3 - Disco de freno para vehículo

Info

Publication number: ES2872327T3
Application number: ES14738528T
Authority: ES
Inventors: Ulf Schulz; Kordian Kokott; Oliver Wagner; Thomas Bambl; Stefan Bergmaier; Thomas Graf; Matthias Stangl; Richard Wagner
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2013-08-13
Filing date: 2014-07-11
Publication date: 2021-11-02
Anticipated expiration: 2034-07-11
Also published as: EP3033540A1; US11346415B2; EP3033540B1; DE102013215997A1; CN112648314B; PL3033540T3; CN105408653A; CN112648314A; DE102013215997B4; US20160160948A1; WO2015022126A1

Abstract

Disco de freno (1) para un freno de disco, compuesto por una cámara de disco de freno (3) y al menos un anillo de fricción (2) unido con la misma a través de remaches (5), estando dotada la camisa (3a) de la cámara de disco de freno (3) de segmentos (7) con un grosor de pared reducido y/o aberturas, caracterizado por que son rebajes (7) de material situados en la circunferencia externa de la camisa (3a) de la cámara de disco de freno y orientados axialmente, que sirven para una colocación al menos parcial de los remaches (5).

Description

DESCRIPCIÓN

Disco de freno para vehículo

La invención se refiere a un disco de freno de material compuesto para un vehículo de motor, según el preámbulo de la primera reivindicación. Los discos de freno son componentes montados de manera coaxial con una rueda, de un sistema de freno para vehículos de motor, que presentan un anillo de fricción y una cámara de disco de freno. A este respecto, la cámara de disco de freno sirve para fijar el disco de freno a un cubo de rueda, mientras que el anillo de fricción, durante la operación de frenado, se pone en contacto tribológico con las pastillas de freno del sistema de freno. De este modo se disipa la energía cinética del vehículo de motor en forma de calor por fricción y el vehículo se frena.

Este tipo de discos de freno pueden fabricarse en una o varias partes, por lo que las mayores tensiones se dirigen al material del anillo de fricción. Por tanto, los anillos de fricción suelen realizarse como componentes de fundición, en particular de GG-15 o GG-25. Para disipar el calor generado por el anillo de fricción en la operación de frenado, estos anillos de fricción se diseñan a menudo en forma de anillos de fricción con ventilación interna, es decir, están dotados de canales o perforaciones por los que fluye aire para mejorar la disipación del calor del anillo de fricción. Un disco de freno de este tipo, en el que el anillo o los anillos de fricción (normalmente conectados) se fabrican por separado de la cámara de disco de freno y a continuación, de manera adecuada, se unen con el mismo, tiene la ventaja de que el anillo o los anillos de fricción, por un lado, y la cámara de disco de freno, por otro, pueden fabricarse con los materiales más favorables para los requisitos respectivos. De este modo, por ejemplo, puede conseguirse un ahorro de peso, por un lado, y por otro lado es posible un desacoplamiento ventajoso entre el anillo de fricción y la cámara de disco de freno.

El documento EP 1260728 A1 describe un disco de freno de dos partes con una unión roscada, en el que, en una parte de sujeción, en sus puntos de fijación, están configuradas unas depresiones radiales, que forman un espacio para las cabezas de tornillo. Estas depresiones hacen que la parte de sujeción, que se desacopla del anillo de fricción por medio de una pretensión reducida de unión, sea más rígida. Por el contrario, el documento DE 10032 972 A1 describe un disco de freno de material compuesto en el que la cámara de disco de freno conformada esencialmente de la manera habitual tiene una camisa cilíndrica circular con respecto al eje de giro del freno de disco, en la que están previstas aberturas o al menos segmentos con un grosor de pared reducido. Así, esta cámara de disco de freno tiene una cierta elasticidad, que permite una elongación del anillo de fricción térmica esencialmente sin obstáculos, es decir, la elongación inevitable del anillo de fricción térmica no se ve obstruida de manera significativa por la cámara de disco de freno, de modo que no se acumulan tensiones y se excluyen las deformaciones indeseables del anillo de fricción. En este documento, el material propuesto para la cámara de disco de freno es un material de acero de mayor resistencia o similar. A este respecto, esta construcción conocida requiere una cantidad relativamente grande de espacio de instalación en la dirección radial, por lo que sólo puede utilizarse para dimensiones (diámetros) de disco de freno más grandes.

El documento WO03/062661 A1 da a conocer un freno de disco con medios de unión entre la camisa de la cámara de disco de freno y el anillo de fricción.

El objetivo de la presente invención es evitar este inconveniente, es decir, proporcionar un disco de freno en particular para vehículos de motor más pequeños, en el que mediante una unión adecuada de anillo de fricción y cámara de disco de freno pueda mantenerse reducido el espacio necesario para la unión del disco de freno al cubo de rueda. El objetivo se alcanza según la invención con las características de la reivindicación 1. A partir de las reivindicaciones dependientes se deducen configuraciones adicionales de la invención.

Según la invención se proporciona un disco de freno para un freno de disco, compuesto por una cámara de disco de freno y al menos un anillo de fricción unido con la misma a través de remaches, estando dotada la camisa de la cámara de disco de freno de segmentos con un grosor de pared reducido y/o aberturas, que son rebajes de material situados en la circunferencia externa de la camisa de la cámara de disco de freno y orientados axialmente, que sirven para una colocación al menos parcial de los remaches.

Así, según la invención los remaches pueden disponerse lo más cerca posible de la camisa de la cámara de disco de freno, y en este sentido adentrarse al menos en parte en los rebajes orientados axialmente, extendiéndose los remaches preferiblemente (también) en la dirección axial, es decir, en paralelo al eje de giro del disco de freno. Esto tiene la ventaja de que la cámara de disco de freno fabricada por ejemplo de un metal ligero puede remacharse en la dirección axial con un anillo de fricción realizado por ejemplo con una fundición gris debido a los rebajes de material en la camisa de la cámara de disco de freno, de modo que se reduzca considerablemente el espacio de construcción necesario para los remaches en la dirección radial. Así puede representarse una zona de unión entre la cámara de disco de freno y el anillo de fricción con una dimensión menor o minimizada en la dirección radial, pudiendo mantenerse el diámetro de la cámara de disco de freno reducido y como consecuencia, pudiendo representarse un disco de freno más pequeño. Los rebajes orientados axialmente están adaptados preferiblemente a los remaches con respecto a su conformación, no teniendo que alojar completamente cada rebaje el remache correspondiente; más bien, es suficiente con que el remache respectivo solo se adentre parcialmente en el rebaje correspondiente. Concretamente, los rebajes tampoco deben diseñarse demasiado grandes para que la cámara de disco de freno o su camisa no se debilite demasiado. En este sentido el rebaje puede estar configurado por ejemplo para un remache esencialmente cilíndrico circular por ejemplo en forma de un “cilindro semicircular”, cuyo eje de cilindro se sitúa en la zona del lado externo cilíndrico de la camisa de cámara de disco de freno si se desprecian estos rebajes y que, al igual que el eje longitudinal del remache se extiende en paralelo al eje de giro del disco de freno. En aras de la exhaustividad, cabe mencionar que por el término utilizado “colocación”, con respecto a los rebajes para los remaches, no solo debe entenderse el estado final con los remaches montados sino también la operación de montaje de los remaches, es decir, dichos rebajes sirven o al menos pueden servir para poder montar los remaches.

Realizaciones preferidas de la invención prevén que la cámara de disco de freno esté compuesta de metal ligero o de acero o de un material no metálico, es decir, como materiales para la cámara se tienen en cuenta preferiblemente metales ligeros de alta resistencia (entre otros, magnesio), o un aluminio o chapa de acero de alta resistencia y pared delgada y otros materiales no ferrosos o no metálicos. Por tanto, la cámara de disco de freno puede fabricarse por ejemplo mediante un procedimiento de fundición o un procedimiento de forja o mediante extrusión por impacto. En caso de utilizar una cámara de disco de freno según la invención, realizada con un material ligero, además del uso de ruedas de aluminio también es posible el uso de ruedas de acero. A este respecto resulta ventajoso prever un anillo de acero radial en la zona de contacto entre la cámara de disco de freno y la rueda apoyada en el mismo o fabricar la cámara a partir de un material ligero con una resistencia correspondiente. A este respecto, dicho anillo de acero puede insertarse o verterse en una depresión de la cámara de disco de freno, para evitar la introducción de una rueda de acero en el material de la cámara de disco de freno durante la conducción del vehículo, que por el contrario se produciría posiblemente.

El anillo de fricción y la cámara de disco de freno pueden centrarse uno respecto a otro ventajosamente a través de los remaches y/o a través de salientes de centrado previstos de manera adecuada. A este respecto, el anillo de fricción puede presentar al menos una prolongación de fijación orientada hacia dentro desde la superficie de fricción, con la que puede unirse un borde o collar de la camisa de la cámara de disco de freno mediante remaches orientados axialmente.

La junta entre anillo de fricción y cámara de disco de freno puede estar configurada ventajosamente como ajuste a presión o por contracción o como unión por arrastre de material o por arrastre de forma. La unión entre cámara de disco de freno y anillo de fricción se representa mediante una unión por remaches, es decir, se emplean remaches. A este respecto, para mantener la presión superficial de los remaches también en el material de fundición gris del anillo de fricción lo más reducida posible, por ejemplo, puede fabricarse con el procedimiento de remachado oscilante. Para generar la mayor libertad de juego posible y así un arrastre de forma casi absoluto entre la cámara de disco de freno y el anillo de fricción o el disco de fricción, pueden emplearse remaches moleteados y/o recalcados y/o escalonados (con ajuste a presión).

Para evitar que la unión por remaches se desprenda de la fundición gris del anillo de fricción puede estar prevista una cinta de acero anular, colocada entre las cabezas de cierre de los remaches y la superficie de unión del anillo de fricción. Ventajosamente, con esta medida, se produce una aplicación o distribución bidimensional de las fuerzas a través de la cinta de acero al anillo de fricción. Cuando entre las cabezas de cierre individuales de los remaches se realizan elevaciones en la superficie del anillo de fricción, de modo que la cinta de acero configurada por ejemplo como anillo de acero para muelles, debido a estas elevaciones o diferencias de nivel se tense de manera ondulada, de este modo puede generarse una cierta pretensión, similar a una unión roscada. Alternativamente la cinta de acero o el anillo de acero para muelles en sí mismos pueden estar configurados de manera correspondiente de forma ondulada. Una pretensión de este tipo aumenta la estabilidad de la unión por remaches, pudiendo estar prevista una medida comparable también con otros medios de unión, y contribuye a la distribución de las tensiones generadas durante el funcionamiento. Alternativamente también es concebible una unión roscada (para los medios de unión). Para evitar una rotura o fisuras en la fundición gris del anillo de fricción debido a las fuerzas durante el remachado, entre la cabeza de cierre del remache (o similares) y el anillo de fricción también pueden estar previstas arandelas adecuadas (de acero o acero para muelles, por ejemplo, en forma de resorte de disco) para absorber las tensiones producidas durante el remachado. Evidentemente también sería posible algo correspondiente en el collar de la cámara de disco de freno.

Además, la cámara de disco de freno puede disponer de un elemento de centrado (“saliente de centrado”) en forma de un collar sobresaliente que simplifica la unión (previa). Adicionalmente y para mejorar la superficie de contacto y la superficie de soporte y para reducir la corrosión (en fisuras), la cámara de disco de freno puede unirse (previamente) con el anillo de fricción en esta zona de centrado mediante soldadura por fricción. En este sentido se fija la cámara con el disco de freno y se simplifica considerablemente la unión (previa) para el procedimiento de fabricación, en el que se fijan los remaches entre anillo de fricción y cámara de disco de freno, así como para una etapa de fabricación anterior, en particular de corte, en la que se producen dichos rebajes de material para la colocación al menos parcial de los remaches por ejemplo mediante perforación.

A continuación, se explicará la invención adicionalmente mediante un ejemplo de realización. Todas las características descritas con más detalle pueden ser esenciales para la invención y muestran

la figura 1, un disco de freno según la invención en una representación espacial viendo la cámara de disco de freno, la figura 2, el disco de freno según la figura 1 en sección (el plano de sección contiene el eje de giro), girada con respecto a la figura 1 sobre un eje vertical situado en el plano del dibujo, con una cinta de acero situada por debajo de las cabezas de cierre de los remaches,

la figura 3, una sección parcial ampliada según la figura 2 de un disco de freno sin la cinta de acero de la figura 2, la figura 4, la vista desde arriba del lado de cámara del disco de freno, así como

la figura 5, una representación en despiece ordenado del disco de freno con cinta de acero (según la figura 2). El disco de freno 1 representado en las figuras está compuesto por una cámara de disco de freno 3 y un anillo de fricción 2 y (como es habitual) está previsto para su montaje en un cubo de rueda no mostrado para, con éste, rotar sobre el eje de giro D durante el funcionamiento. El anillo de fricción 2 de una sola pieza y con refrigeración interna y fabricado con una fundición gris está compuesto por dos discos de fricción 2’, 2” con conductos de aire de refrigeración 2’’’ situados entremedias y que los unen. El disco de fricción 2’ anular, situado más cerca de la cámara de disco de freno 3 visto en la dirección axial, es decir, en la dirección del eje de giro D, se extiende visto en la dirección radial R (con respecto al eje de giro D) con una denominada prolongación de fijación 9 una cierta medida (reducida) más hacia el eje de giro D que el otro disco de fricción 2” más alejado de la cámara de disco de freno 3 en la dirección axial.

En la zona de solapamiento entre dicha prolongación de fijación 9 del disco de fricción 2’ y un collar 3b que sobresale en la dirección radial R del extremo libre de la camisa 3a cilíndrica circular con respecto al eje de giro D, de la cámara de disco de freno 3, la cámara de disco de freno 3 a través de elementos de unión 5 en forma de remaches (para estos también se utiliza el número de referencia 5), que se extienden en la dirección axial, está unida con el disco de fricción 2’ y así con el anillo de fricción 2. En este sentido, en este caso (y en particular en la introducción de la descripción) se habla de una unión entre la cámara de disco de freno 3 y el anillo de fricción 2. En la camisa 3a de la cámara de disco de freno 3 así como, en una medida reducida, también en el fondo 3c de la cámara de disco de freno 3 están realizados unos rebajes 7, distribuidos uniformemente por la circunferencia de la cámara de disco de freno 3, en los que se adentran los remaches 5, es decir, en los que se colocan los remaches 5 al menos en parte. Cada uno de estos rebajes 7, que también se denominan segmentos 7 con un grosor de pared reducido y que también pueden estar diseñados a modo de abertura, se extiende en la dirección axial, para no solo alojar al menos en parte el remache 5 correspondiente en cada caso, también orientado, sino también para colocarlo, es decir, para poder montarlo de la manera prevista en la dirección axial. A este respecto, estos rebajes 7, en este caso, tienen la forma de un cilindro semicircular y, por ejemplo, mediante mecanizado se han realizado en la camisa 3a de la cámara de disco de freno 3 de tal modo que esta camisa 3a en la zona de estos rebajes 7 está debilitada, pero por dentro, es decir, visto desde el eje de giro D, todavía forma una pared cerrada. Sin embargo, alternativamente los rebajes 7 también pueden colocarse más cerca del eje de giro D, de modo que la camisa 3a, a través de estos rebajes 7, presente realmente aberturas visto en la dirección radial R. Evidentemente también en el collar 3b de la camisa 3a están previstas aberturas en forma de perforaciones casi como prolongación de los rebajes 7, a través de las cuales se insertan los remaches 5. Es esencial que los rebajes 7 estén previstos en la circunferencia externa de la camisa 3a de la cámara de disco de freno, de modo que los remaches 5, por un lado, sean visibles desde fuera, visto en la dirección radial R, pero, por otro lado, según la invención, debido a estos rebajes 7 puedan estar dispuestos (colocados) más cerca del eje de giro D en comparación con el caso en el que estos rebajes 7 no existen. Esto permite, como ya se explicó al inicio, la representación de un disco de freno 3 con un diámetro relativamente reducido, al alojar dichos rebajes 7 los remaches 5 no solo parcialmente sino al permitir también su montaje.

Ya se ha mencionado que los rebajes 7 están diseñados al menos prácticamente o esencialmente en forma de cilindro semicircular, siendo el plano central del cilindro macizo, que incluye el eje longitudinal de dicho cilindro macizo, del que se forma el cilindro semicircular respectivo, prácticamente un plano tangencial con respecto a la superficie de la camisa 3a de la cámara de disco de freno 3. Como se deduce en particular por la figura 3, la camisa 3a, visto en la dirección radial R desde fuera hacia el eje de giro D, puede estar conformada de manera cóncava entre dos rebajes 7 adyacentes, de modo que la camisa 3a, visto de manera integrada por la circunferencia, teniendo en cuenta dichos rebajes 7, presenta casi un grosor de pared uniforme.

La camisa 3a de la cámara de disco de freno por lo demás esencialmente cilindrica mediante su collar 3b ya mencionado y que sobresale de su extremo dirigido en sentido opuesto al fondo 3c de la cámara 3, se une por medio de remaches 5 con el anillo de fricción 2 mediante la aplicación de un procedimiento de remachado oscilante, estando colocados estos remaches 5, como ya se ha explicado, debido a los rebajes 7 en la camisa 3a lo más cerca posible de la camisa 3a de la cámara de disco de freno, más exactamente, incluso al menos en parte en la camisa 3a de la cámara de disco de freno. Un saliente de centrado 8 en el collar 3b de la cámara de disco de freno 3 centra la cámara de disco de freno 3 con respecto al anillo de fricción 2 o al disco de fricción 2’ (o al revés), y más exactamente con respecto a su prolongación de fijación. Sin embargo, los dos componentes fabricados por separado de cámara de disco de freno 3 y anillo de fricción 2 también pueden estar centrados uno respecto a otro mediante los remaches 5 en sí mismos o mediante una junta entre el anillo de fricción 2 y la cámara de disco de freno 3, configurada como ajuste a presión o por contracción o como unión por arrastre de material.

Tanto en la figura 3 como en la figura 5 se reconoce una cinta de acero 4 anular, que se apoya en el lado interno del disco de fricción 2’ por debajo de las cabezas de cierre de todos los remaches 5. Antes de la descripción de las figuras se explicaron en más detalle esta cinta de acero 4 o un anillo de acero para muelles correspondiente.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Disco de freno (1) para un freno de disco, compuesto por una cámara de disco de freno (3) y al menos un anillo de fricción (2) unido con la misma a través de remaches (5), estando dotada la camisa (3a) de la cámara de disco de freno (3) de segmentos (7) con un grosor de pared reducido y/o aberturas, caracterizado por que son rebajes (7) de material situados en la circunferencia externa de la camisa (3a) de la cámara de disco de freno y orientados axialmente, que sirven para una colocación al menos parcial de los remaches (5).

2. Disco de freno (1) según la reivindicación 1, caracterizado por que la cámara de disco de freno (3) está compuesta de metal ligero o de acero o de un material no metálico.

3. Disco de freno (1) según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que el anillo de fricción (2) y la cámara de disco de freno (3) están centrados uno respecto a otro a través de los remaches (5) y/o a través de al menos un saliente de centrado (8).

4. Disco de freno (1) según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que el anillo de fricción (2) presenta al menos una prolongación de fijación (9) orientada hacia dentro desde la superficie de fricción, con la que se une un collar (3b) de la camisa (3a) de la cámara de disco de freno mediante remaches (5) orientados axialmente.

5. Disco de freno (1) según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que una junta entre el anillo de fricción (2) y la cámara de disco de freno (3) está configurada como ajuste a presión o por contracción o como unión por arrastre de material o por arrastre de forma.

6. Disco de freno (1) según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que en la zona de los puntos de contacto de la llanta con la cámara de disco de freno (3) se ha insertado o vertido un anillo de acero en una depresión de la cámara de disco de freno (3).

7. Disco de freno (1) según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que la cámara de disco de freno (3) y el anillo de fricción (2) se han unido por medio de un procedimiento de remachado oscilante.

8. Disco de freno según la reivindicación 7, caracterizado por que están previstos remaches (5) moleteados y/o recalcados y/o escalonados para la generación de un arrastre de forma sin juego.

9. Disco de freno (1) según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que entre las cabezas de cierre de los remaches y la superficie de unión del anillo de fricción (2) se encuentra una cinta de acero anular.

10. Disco de freno (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el anillo de fricción (2) tiene elevaciones entre las cabezas de cierre de los remaches en la dirección axial, para que la cinta de acero se tense de manera ondulada debido a las diferencias de nivel; alternativamente, un anillo de acero de forma ondulada.

11. Disco de freno (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que en los remaches están previstas arandelas de acero para muelles.