ES2909007T3 - Acondicionamiento de los frenos - Google Patents

Abstract

Un procedimiento de encajado de un disco de freno de material compuesto de carbono (41) para su uso en un vehículo (110) que tiene un conjunto de pinza/pastilla de freno (44, 46, 48) de accionamiento hidráulico, en el que el procedimiento comprende el ensamble del conjunto de pinza/pastilla de freno (44, 46, 48) para su uso con un disco de freno (41) y su acoplamiento por fricción, girar el disco de freno (41) con respecto al conjunto pinza/pastilla de freno (44, 46, 48) y aplicar aire bajo presión neumática en el conjunto pinza/pastilla de freno (44, 46, 48) para acoplar por fricción la pastilla de freno (46, 48) en el disco de freno (41).

Description

DESCRIPCIÓN

Acondicionamiento de los frenos

La presente invención se refiere a un procedimiento para el encajado de discos de freno compuestos de carbono y a un aparato para llevar a cabo dicho encajado.

Los discos de freno de material compuesto de carbono requieren un procedimiento exhaustivo de encajado que implica la elevación de la temperatura del disco. Se sabe que a fin de hacer esto hay que tomar un vehículo sustancialmente terminado y desacelerarlo repetidamente por medio del uso de un freno, la temperatura causada en los frenos permite cambios químicos en la estructura de carbono de los discos de freno lo que los hace sustancialmente más duros y también impermeables al agua. Sin embargo, se trata de un procedimiento costoso que implica el uso en el exterior de vehículos de producción terminados y casi listos para la venta, lo que no siempre es deseable. Además, puede ser necesario para completar el procedimiento de encajado conducir el vehículo a alta velocidad, lo que requiere el uso de una pista de pruebas o de carreras, cuyo uso también puede ser costoso o dichas pistas pueden estar a una distancia considerable de la instalación de producción del vehículo, lo que hace su uso inconveniente y aún más costoso. Esto también puede provocar el consumo de una cantidad considerable de energía para llevar a cabo el encajado de los frenos.

El documento EP0006764A1 desvela un procedimiento y un aparato para repasar un disco de freno. El disco de freno se hace girar y se pone en contacto con dos discos abrasivos opuestos, que también se hacen girar, con lo que se rectifica el disco de freno.

El documento DE2204955A1 desvela un dispositivo para la realización de un procedimiento de rectificado de una pieza plana, en el que en una primera etapa de mecanizado se presiona una herramienta de mecanizado giratoria contra la pieza desde cada lado con la misma presión de contacto.

La presente invención pretende aliviar, al menos en cierta medida, los problemas de la técnica anterior.

Un aspecto de la invención proporciona un procedimiento de encajado de un disco de freno de material compuesto de carbono para su uso en un vehículo que tiene un conjunto de pinza/pastilla de freno operado hidráulicamente, el procedimiento comprende ensamblar el conjunto de pinza y pastilla de freno para su uso con un disco de freno y para acoplarlo por fricción, por medio del giro del disco de freno en relación con el conjunto de pinza/pastilla de freno y la aplicación de aire bajo presión neumática en el conjunto de pinza/pastilla de freno para acoplar por fricción la pastilla de freno en el disco de freno.

Esto es muy ventajoso, dado que el disco de freno, y opcionalmente la unidad de soporte de la rueda completamente ensamblada, que incluye la pinza de freno, puede ser encajada sin utilizar líquido hidráulico. Por lo tanto, no es necesario dedicar un tiempo considerable a la limpieza de la pinza después de su encajado para evitar que el líquido de la pinza interfiera con el llenado de vacío del sistema de frenos de un vehículo durante el ensamble del mismo.

El procedimiento puede incluir el mantenimiento de al menos una junta de freno hidráulica en una posición operativa dentro del conjunto pinza/pastilla de freno mientras se aplica el aire bajo presión neumática. De este modo, inventivamente, una junta diseñada para el funcionamiento hidráulico se puede utilizar como junta de aire durante el procedimiento de encajado. Debido al uso de aire, en lugar de líquido de frenos hidráulico, la junta puede permanecer en su lugar después del encajado y la pinza no necesita limpieza como se indica anteriormente.

Otro aspecto de la invención proporciona una máquina de encajado para el encajado de un disco de freno de material compuesto de carbono para su uso en un vehículo que tiene un conjunto de pinza/pastilla de freno operado hidráulicamente, la máquina tiene una fuente de aire para aplicar aire bajo presión neumática en un conjunto de pinza/pastilla de freno para acoplar por fricción una pastilla de freno en el disco de freno.

Esto es muy ventajoso, dado que la unidad de soporte de la rueda completamente ensamblada, que incluye la pinza de freno, puede ser encajada sin utilizar fluido hidráulico. Por lo tanto, no es necesario dedicar un tiempo considerable a la limpieza de la pinza después de su encajado para evitar que el líquido de la pinza interfiera con el llenado de vacío del sistema de frenos de un vehículo durante el ensamble del mismo.

La presente invención se puede llevar a cabo de diversas maneras y una realización preferente de un procedimiento de encajado de un disco de freno para su uso en un vehículo y un aparato para el mismo se describirá ahora a modo de ejemplo con referencia a los dibujos adjuntos en los que:

La Figura 1 es una vista esquemática de un aparato preferente para el encajado de un disco de freno de compuesto de carbono para su uso en un vehículo de acuerdo con una realización preferente de la presente invención;

La Figura 2 muestra esquemáticamente el equipo de refrigeración por aire utilizado en el aparato de la Figura 1; La Figura 3 es una vista lateral de algunos de los aparatos mostrados en la Figura 2;

La Figura 4 muestra un ejemplo de un vehículo de motor que incorpora cuatro discos de freno encajados mediante el uso del aparato de la Figura 1;

La Figura 5 es un gráfico del procedimiento de encajado que muestra la temperatura de la superficie del disco de freno, la velocidad de rotación del disco de freno a presión y la presión neumática de la pinza de freno en función del tiempo, tal como se implementa cuando se utiliza el aparato de la Figura 1 para producir los discos de freno y el vehículo de la Figura 4;

La Figura 6 es una vista que muestra de forma esquemática cómo se puede sujetar un nudillo para sujetar el disco de freno con el fin de mantenerlo en posición en el aparato de la Figura 1;

La Figura 7 es una vista esquemática que muestra las abrazaderas para el nudillo de la Figura 6 y las llaves de par de torsión para controlar la fuerza de sujeción;

La Figura 8 muestra el disco de freno con una pinza asociada, así como parte de un cubo de rueda y un guardapolvo asociados y parte del nudillo;

La Figura 9 es una vista esquemática de una parte de la pinza y de una parte del disco de freno, que muestra esquemáticamente los pistones de la pinza y las juntas hidráulicas; y

La Figura 10 muestra una modificación en la que el aparato de encajado de la Figura 1 puede, en una modificación, estar alojado en una sala junto con otros tres aparatos de encajado similares, en la que dos de ellos son para el encajado del disco de freno de la rueda delantera y dos para el encajado del disco de freno de la rueda trasera.

Como se muestra en la Figura 1, en una realización preferente de la presente invención, una sala 10 con una puerta 12 para el acceso del personal contiene una máquina de encajado de freno 17 que incluye el bastidor 14 o la estructura de soporte estacionaria que se puede fijar al suelo 15 de la sala por medio de montajes 16.

Un motor 18 está fijado por un montaje 20 al bastidor 14 y está conectado por un eje de transmisión 22 a un volante 28, en el que el volante está montado por rodamientos 32, que están fijados por montajes 31, 33 al bastidor 14. Un eje de transmisión 34 conecta el volante 28 a través de las juntas CV 36, 38 a una conexión estriada 40 con el disco de freno 41.

El disco de freno 41 está conectado al bastidor 14 a través de un cubo de la rueda 100 y un nudillo 102, el cubo de rueda y el nudillo no se muestran en la Figura 1 a efectos de claridad. El nudillo 102 se muestra en las Figuras 6, 7 y 8 y está montada por medio de una disposición de sujeción 42 al bastidor 14.

Como se puede ver en la Figura 8, el nudillo 102, el cubo de la rueda 100 y el disco de freno 41 forman parte de una "unidad de esquina" o conjunto de soporte de la rueda 104 que también incluye un escudo antipolvo 106 fijado al nudillo 104 y una pinza 44 fijada al nudillo 102. Se puede observar que en la Figura 8 sólo se muestra una parte del nudillo 102. Como se muestra parcialmente en la Figura 8 y esquemáticamente en la Figura 9, la pinza 44 incluye en su interior pastillas de freno 46, 48, pistones de pinza 106 y juntas hidráulicas 108. Durante el uso normal del conjunto de soporte de la rueda 104 en un vehículo 110 (Figura 4), la presión hidráulica se puede aplicar a través de una entrada hidráulica 116 de la pinza 44 mediante el uso de los tubos de freno tradicionales 118, el pedal de freno 120 y los componentes de freno convencionales asociados 122.

Como se muestra en la Figura 4, los conjuntos de soporte de la rueda 104 pueden estar unidos al chasis o a la carrocería 124 del vehículo 110 por medio de la conexión del nudillo 102 a la carrocería 124 a través de los componentes de suspensión 126.

Cuando se aplica presión de fluido hidráulico en la entrada 116, las vías internas de suministro de la pinza 128 (Fig. 9) se presurizan a fin de presionar los sellos de fluido hidráulico 108 que, a su vez, empujan los pistones de la pinza 106 sobre las pastillas de freno 46, 48 (en la práctica, las pastillas pueden consistir en placas de respaldo metálicas con material de fricción montado en ellas para el acoplamiento con el disco 41).

Como se muestra en la Figura 7, el disco de freno 41 está fijado al cubo de la rueda 100 y el cubo de la rueda 100 está montado por medio de rodamientos 107 en el nudillo 102. Esta disposición puede variar de acuerdo con diversas formas convencionales de práctica.

El montaje de la unidad de esquina o la disposición de sujeción 42, como se muestra en las Figuras 7 y 6, puede incluir una abrazadera superior 140 y una abrazadera inferior142 que se pueden ajustar de forma segura al bastidor 14 mediante el uso de las conexiones 141, 143. Las abrazaderas superior 140 e inferior 142 pueden incluir miembros de abrazadera móviles 144, 146 y elementos de reacción 145, 147, en el que los miembros de abrazadera 144, 146 están adaptados para ser apretados en el acoplamiento de sujeción con las respectivas superficies del nudillo 102 en las respectivas ubicaciones de abrazadera superior e inferior 148, 150 del nudillo 102 (Figs. 6 y 7).

De este modo, los tornillos roscados superior 152 e inferior 154 pueden ser apretados cada uno para alcanzar los respectivos pares de torsión predefinidos y, por lo tanto, garantizar que se efectúe una sujeción segura predefinida entre el nudillo 102 y el bastidor 14. Los tornillos 152, 154 pueden ser apretados por las llaves de par de torsión/lectores 84, que pueden proporcionar señales a lo largo de la ruta de flujo de datos de par de torsión 85 al controlador del sistema 54, que impide el funcionamiento del motor 18 sin recibir una señal indicativa de que el conjunto de soporte de la rueda 104 está en posición y firmemente sujeto con los pares de torsión de los tornillos 152, 154 ajustados a cantidades predeterminadas.

Como se muestra en la Figura 6, las abrazaderas superior 140 e inferior 142 se pueden complementar con un tercer conjunto de abrazaderas (no mostrado) que se puede sujetar a/alrededor del nudillo 102 en la tercera ubicación de abrazadera 158. De manera similar, la abrazadera en la tercera ubicación de la abrazadera 152 se puede sujetar a un nivel preestablecido, tal como por ejemplo mediante el uso de un tornillo de par de torsión similar a los tornillos 152, 154.

Como se muestra en la Figura 1, un suministro eléctrico 52 está conectado al controlador del sistema 54. Además, el controlador del sistema 54 está conectado al motor 18 por una vía de control/alimentación del motor 58 para controlar el motor 18. También como se muestra en la Figura 1, los conductos del ventilador/soplador de refrigeración 60 están conectados a través de la vía de alimentación/control del motor del ventilador de refrigeración 62 al controlador del sistema 54. Como se muestra en la Figura 2 y en la Figura 3, los conductos de salida 61 pueden tener boquillas de salida 63 dirigidas al disco de freno 41 y/o a la pinza 44 con propósitos de refrigeración. Durante el uso del aparato, en una realización, el diámetro de salida de las boquillas 63 es de unos 9 centímetros, por ejemplo de 5 a 20 centímetros, y sopla aire de refrigeración a aproximadamente 10 a 20 o 25 grados C a una velocidad de salida de 64,37 km por hora (40 mph) para enfriar el disco 41 y la pinza 44 tanto durante el encajado como en un ciclo de enfriamiento después de que se haya completado el tratamiento térmico de encajado.

También, como se muestra en la Figura 1, se utiliza un sensor óptico de temperatura de la superficie del disco de freno 63 a fin de registrar la temperatura de la superficie del disco de freno 41 durante el encajado del freno y la temperatura se transmite a través de la vía de comunicación de datos 65 al controlador del sistema 54, donde se registra y se puede adjuntar digitalmente a los datos que hacen referencia al conjunto de soporte de la rueda 104 o a sus componentes para futuras referencias.

La Figura 1 también muestra la fuente de aire comprimido del taller 64 que está adaptada para suministrar aire comprimido a aproximadamente 6 a 8 bar a un intensificador neumático 68, en la que el intensificador neumático 68 está conectado al controlador del sistema 54 a través de la vía de alimentación/control del intensificador neumático 74. El intensificador neumático 68 (que puede incluir, por ejemplo, un acumulador, un plénum o un cilindro para el almacenamiento de aire a alta presión) también está conectado a través de un conducto de aire 70 a la entrada de fluido de la pinza 116 para poder hacer funcionar la pinza 44 con aire en lugar de fluido hidráulico, para de este modo proporcionar una presión en el conducto 70 elevada hasta unos 30 a 50 bar.

La Figura 1 también muestra una boquilla extractora de polvo 76 que está conectada a través de una vía de alimentación/control del extractor de polvo 78 al controlador del sistema 54, en el que la boquilla extractora de polvo 76 está conectada a través de una línea de extracción 80 a un filtro ciclónico de polvo/salida 82, por lo que el polvo de los frenos u otros residuos generados durante el procedimiento de encajado pueden ser recogidos de forma segura.

En el ejemplo mostrado en la Figura 5, el disco de freno 41 se somete a 8 ciclos para completar su procedimiento de encajado, como sigue:

En primer lugar, el conjunto de soporte de la rueda 104 se sujeta en posición en el bastidor 14 como se ha descrito anteriormente. A continuación, todas las personas salen de la sala 10 y la puerta 12 se cierra y se bloquea. El cierre/sensor de la puerta 86 envía una señal a lo largo de la ruta de flujo de datos del cierre de la puerta 88 al controlador del sistema 54. Mediante el uso de un controlador maestro 200 situado fuera de la sala, un operador (no mostrado) envía una señal mediante el uso del controlador maestro 200 al controlador del sistema 54 para que comience el encajado. El controlador del sistema 54 comprueba en primer lugar, a través de la ruta de flujo de datos de par de torsión 85, que los tornillos de sujeción 152, 154 están suficientemente apretados por las llaves de par de torsión/lectores 84. Con la puerta bloqueada y el conjunto de soporte de la rueda 104 firmemente sujeto, la boquilla del extractor de polvo 76/filtro ciclónico/salida de escape 82 se enciende y el intensificador neumático 68 está listo para la acción con un solenoide interno 204 del mismo que está listo para encender el suministro de aire de alta presión a lo largo del conducto 70. Asimismo, el sensor óptico infrarrojo de temperatura de la superficie del disco 63 se enciende al igual que los ventiladores/sopladores de refrigeración 60.

El controlador 54 hace entonces que el motor 18 accione los ejes 22, 34 y el volante 28 y el disco de freno 41 hasta una velocidad de ralentí de aproximadamente 550 rpm en el punto 300 de la Figura 5. Durante este período, la temperatura del disco de freno puede aumentar hasta aproximadamente 200 grados C, como se muestra en 302 en la Figura 5. A continuación, al inicio de un primer ciclo de encajado "C1", el motor 18 acelera los componentes giratorios hasta algo más de 1400 rpm.

A continuación, el solenoide 204 del intensificador neumático 68 se abre y la presión en la línea 70 se eleva casi inmediatamente a aproximadamente 37 bar, para de este modo aplicar las pastillas de freno 46, 48 por fricción al disco de freno 41. El par de torsión del motor 18 se desconecta casi simultáneamente y durante un período de aproximadamente 20 segundos, la velocidad de rotación de los componentes que giran se reduce por la acción de las pastillas de freno 46, 48 en el disco de freno 41 de forma aproximadamente lineal hasta unas 600 rpm. Durante este periodo, la temperatura del disco de freno alcanza un pico en el punto 304 de la Figura 5, a unos 350 grados C.

A continuación, el solenoide 204 se cierra y la línea 70 se ventila y después de un breve transitorio de velocidad 304 la velocidad de rotación se establece en aproximadamente 600 rpm.

A continuación, la temperatura del disco de freno se reduce a aproximadamente 225 grados C. Al final del ciclo C1, comienza el siguiente ciclo de los ocho mostrados. Durante cada ciclo, la velocidad de rotación se eleva a algo más de 1.400 rpm y luego se reduce durante el periodo de aplicación del freno a aproximadamente 600 rpm. A medida que avanzan los ciclos, la temperatura máxima de la superficie del disco en el ciclo 2 es de aproximadamente 375 grados C, el siguiente ciclo tiene una temperatura máxima de aproximadamente 425 grados C, el siguiente ciclo tiene una temperatura máxima de aproximadamente 600 grados C y los siguientes ciclos tienen todos ellos temperaturas máximas de entre 600 y aproximadamente 750 grados C. Durante cada ciclo, la temperatura desciende desde la temperatura máxima en aproximadamente 150 a 225 grados C. A medida que los ciclos avanzan a través de la serie de los mismos, la temperatura del disco generalmente se vuelve más alta en términos de media, así como en términos de temperatura máxima y temperatura mínima del ciclo. Además, la proporción del ciclo durante la cual los frenos son "aplicados" por la aplicación de los aproximadamente 37 bar de presión a lo largo de la línea 70 se hace más pequeña, esto con el fin de evitar un mayor aumento de la temperatura y para controlar la temperatura generalmente a un intervalo dentro de los últimos ciclos de aproximadamente 400 a 650 grados C. Después del octavo ciclo, la velocidad de rotación se ajusta a 100 RPM en modo de refrigeración. Una vez que la temperatura del disco baja a 50 grados C, la rotación se detiene y la cerradura/sensor 86 se desbloquea para permitir el acceso a la sala 10. De este modo se evita cualquier posibilidad de que el operario o cualquier otra persona se queme al entrar en contacto con las piezas calientes.

Al final de todos los ciclos, el material del disco de freno compuesto de carbono 41 ha cambiado químicamente y se ha hecho sustancialmente más duro y también impermeable al agua.

También se observa, como se muestra en la Figura 8, que el disco de freno 41 está ventilado con ranuras de ventilación convencionales 43.

En una modificación del aparato, cuatro bastidores 14 y todos los demás aparatos mostrados en la Figura 1 pueden ser instalados en una sala más grande 10 con una puerta 12 y cuatro discos de freno pueden ser encajados simultáneamente de manera similar. Por lo tanto, se pueden tratar dos conjuntos portadores de ruedas delanteras y dos conjuntos portadores de ruedas traseras para un vehículo de cuatro ruedas y todos los discos de freno 41 para un automóvil, por ejemplo, se pueden estratificar simultáneamente. El momento de inercia de los volantes de los discos de freno delanteros puede ser mayor que el de los discos de freno traseros.

Con un equipo estático (bastidor 14 y otros componentes), el aparato y el procedimiento de encajado descritos anteriormente proporcionan un disco encajado de mayor calidad que el disponible en la técnica anterior debido al uso del procedimiento de encajado más repetible y objetivo llevado a cabo en un entorno estable. El procedimiento también es seguro, rentable y menos perjudicial para el medio ambiente que los procedimientos anteriores. El sistema de sujeción sujeta ventajosamente el conjunto de unidad de esquina/soporte de la rueda 104 de forma segura y sin dañarlo. El nudillo 102 se puede suministrar en una configuración preparada para su ensamble en los componentes de la suspensión de un vehículo, que incluyen, por ejemplo, inserciones de nylon (marca comercial) y éstas no son dañadas por las abrazaderas. La disposición de sujeción puede incluir una base deslizante (no mostrada) para permitir que el conjunto de soporte de la rueda 104 se deslice para acoplar el eje estriado 34, el eje 34 incluye las juntas CV 36, 38 en o cerca de cada extremo para permitir la transmisión de par de torsión sin pérdida del volante debido al posicionamiento del conjunto de soporte de la rueda 104, independientemente de la posición en la que el conjunto de soporte de la rueda 104 esté fijado. Esto simplifica en gran medida el montaje del conjunto de soporte de la rueda, dado que elimina la necesidad de colocar con precisión la unidad de esquina en la máquina de encajado 17 en relación con la línea central del volante 28 y se pueden acomodar las tolerancias variables en la fabricación de los componentes del conjunto de soporte de la rueda 104. De este modo, se pueden eliminar o minimizar las vibraciones debidas a una unidad de esquina de rueda 104 desequilibrada o fuera de posición.

El eje de transmisión 34 se puede desgastar después de un número considerable de operaciones múltiples y ventajosamente puede cambiarse fácilmente como parte del mantenimiento preventivo regular de la máquina 17. Durante el procedimiento se genera una cantidad considerable de energía cinética de rotación y los componentes descritos anteriormente permiten que el conjunto de unidad de esquina/soporte de la rueda 104 se fije sólidamente en la máquina de encajado 17 y también garantizan que la máquina 17 no se pueda poner en marcha a menos que la unidad de esquina 104 esté completamente sujeta en su posición, y las características de seguridad también garantizan que la sala debe ser evacuada y la puerta 12 bloqueada antes de su uso. El uso de tornillos o pernos roscados 152, 154 asegura que se apliquen las cargas de sujeción correctas para asegurar el conjunto de unidad de esquina/soporte de la rueda 104 en su posición. Tanto el par de torsión como el ángulo de estos tornillos pueden ser controlados mediante el uso de una herramienta 84 de Atlas Copco DC (marca registrada) con el fin de enclavar la máquina 17 y evitar que funcione si no se han ajustado correctamente todos los tornillos.

El sistema permite que el aire comprimido estándar del taller a 6 u 8 bar pase al intensificador neumático 68, que presuriza el aire hasta la presión requerida para la línea 70, que puede estar entre 30 y 50 bar, aproximadamente 37 bar en el ejemplo de la Figura 5. El intensificador neumático se puede incluir o comunicar con un cilindro para almacenar el aire a mayor presión. Ventajosamente, la presión de aire neumático se utiliza para presurizar los pistones de la pinza 106 en lugar del fluido hidráulico tradicional que se utilizará en el vehículo de motor una vez que el conjunto de soporte de rueda 104 se instale en un vehículo. El uso de aire para presurizar la pinza permite que el conjunto de la pinza permanezca seco para su ensamble en el vehículo en una etapa posterior. Esto es muy ventajoso ya que en algunos sistemas de frenos de producción automotriz el llenado con fluido hidráulico se logra por medio de la aspiración de las líneas de freno 118 del vehículo y la liberación del fluido de frenos en el vacío sin tener que recurrir a purgar el aire del sistema. Si la pinza 44 estuviera "mojada" con líquido de frenos hidráulico, no sería posible conseguir el vacío necesario para llenar completamente el sistema de frenado, por lo que se considera muy ventajoso el uso de aire para presurizar la pinza 44 durante el procedimiento de encajado de los frenos.

El procedimiento de encajado también se hace seguro por el enclavamiento de la cerradura/sensor de la puerta 86 que impide el funcionamiento a menos que la puerta esté cerrada/bloqueada y no haya nadie en la habitación 10. El controlador del sistema 54 y el controlador maestro 200, que puede ser un sistema basado en un PC, operan los motores y la neumática. El controlador del sistema 54 puede comprender un controlador lógico programable (PLC). Un operario puede poner en marcha la máquina 17 al introducir los datos del vehículo en el controlador principal 200 mediante el uso de un escáner de código de barras, para asegurarse de que se utilizan los parámetros correctos para los discos en cuestión, dado que la máquina puede colocar diferentes tipos y tamaños de discos. A continuación, los volantes de inercia se pueden acelerar mediante el uso de los potentes motores eléctricos 18, por ejemplo, a la velocidad de poco más de 1400 rpm mostrada en la Figura 5, o a una velocidad diferente, como 1200 rpm o una velocidad inferior.

Los volantes de inercia pueden representar una cantidad de inercia de rotación similar a la que generaría un vehículo en el que se van a instalar los conjuntos de soporte de rueda mientras se desplaza a una velocidad de aproximadamente 160,93 a 241,40 km por hora (100 a 150 mph). Los motores eléctricos son relativamente potentes y son capaces de acelerar el volante de inercia hasta la velocidad de funcionamiento (digamos 1200 o algo más de 1400 rpm, en unos 20 segundos). Este corto período es ventajoso dado que evita que el calor se pierda del disco 41 y se empape en la pinza 44, lo que podría calentar indeseablemente la pinza, dado que la pinza debe permanecer a unos 110 grados o menos para evitar que se dañen los sellos del fluido hidráulico 108 que están hechos de silicona. El procedimiento es controlado por el PC o el controlador principal 200 para definir la secuencia de aceleraciones, desaceleraciones y recorridos de enfriamiento hasta lograr la superficie de frenado deseada según los discos del vehículo 41 utilizados. El polvo de los frenos generado por el procedimiento es convenientemente eliminado y filtrado como se ha comentado anteriormente.

Ventajosamente, el final del procedimiento de encajado puede implicar un procedimiento de enfriamiento en el que los discos se giran a aproximadamente 100 RPM mientras los sopladores de aire 61, 60 se utilizan para ayudar al enfriamiento. Por lo tanto, esto ocurrirá después del ciclo final mostrado en la Figura 5 para bajar la temperatura del disco desde los aproximadamente 500 grados mostrados al final de ese ciclo en la Figura 5. La cerradura/sensor de la puerta 86 se controla para evitar que la puerta 12 se abra, de modo que no se permita el acceso de personas/operadores a la sala 10 hasta que la temperatura detectada sea igual o inferior a 50 grados C. Los ejes 22, 34 se detienen entonces y la puerta 12 se puede abrir. Esto asegura ventajosamente que el operador no puede ser quemado por los componentes del freno cuando están calientes.

El sensor óptico de infrarrojos 63 supervisa la temperatura de la superficie del disco, que el PC 200 registra con respecto al vehículo con propósitos de calidad y trazabilidad. En la realización específica, el sensor IR 63 no se utiliza para el control de la temperatura en bucle cerrado durante el procedimiento de encajado, aunque dicho control podría ser utilizado en otras realizaciones.

El procedimiento se puede comprimir en un ciclo de tiempo mucho más corto que cuando se utiliza un coche en una pista de pruebas para encajar los frenos y los requisitos de energía para el procedimiento de encajado también se reducen. El procedimiento se puede llevar a cabo independientemente de las condiciones meteorológicas en un entorno estable, lo que mejora la repetibilidad y también elimina cualquier daño que se pueda causar a los discos antes de por la humedad que se pueda recoger en una pista de pruebas. Además, el procedimiento se puede llevar a cabo a cualquier hora del día, dado que no causa molestias locales, por ejemplo, por el ruido, a los vecinos. El procedimiento de encajado no requiere un vehículo para completarlo, por lo que no se producen daños en el vehículo durante el procedimiento de encajado. El calor generado por el procedimiento de encajado también puede ser capturado y utilizado para calentar la estructura que alberga el aparato 17 para reducir la energía utilizada. Además, las piezas de servicio nuevas o de recambio se pueden encajar antes de ser enviadas a los concesionarios, lo que supone un gran ahorro de tiempo y costes para las funciones de posventa.

A continuación se analizan una serie de características relacionadas con las realizaciones preferentes

(A) En algunas realizaciones preferentes:

- El tamaño/masa del volante (por ejemplo, el momento de inercia) es capaz de simular una masa equivalente del vehículo de aproximadamente 1700 a 1900 Kg, lo que permite ventajosamente la simulación de la inercia de rotación de un vehículo de este tipo en caso de frenado fuerte.

- Los volantes de inercia que se utilizan para el encajado de los discos delanteros de un vehículo de este tipo pueden tener una resistencia opcional de 75 kgm2

- Los volantes de inercia utilizados para el encajado de los discos traseros de un vehículo de este tipo pueden ser opcionalmente de 50 kgm2

- El par de torsión de motor necesario se selecciona de forma que sea capaz de acelerar el volante respectivo tan rápido como sea posible para evitar una pérdida de calor indeseable en el sistema y la transferencia de calor a la pinza

- El par de torsión nominal del motor en algunas realizaciones se selecciona lo suficientemente alto como para permitir la aceleración de volantes de 75kgm2 y 50kgm2 a 1600 RPM en < 20 segundos. - La potencia nominal del motor en algunas realizaciones puede ser de 90KW para los discos delanteros y de 60KW para los traseros, con un par de torsión del motor de aproximadamente 537Nm y 358Nm respectivamente, una aceleración de 7,16ms/2 y 23,4 segundos de 0 a 1600 RPM. (B) En algunas realizaciones, algunas características se pueden variar o ajustar de acuerdo con lo siguiente: - La velocidad máxima de giro, útil para simular la conducción de un vehículo a una determinada velocidad, puede ser en algunas realizaciones:

- Hasta 1600rpm en cada eje (por ejemplo, cuando hay 4 máquinas instaladas en una sala en paralelo con un eje/motor/volante/marco para cada una), suficiente para un margen de maniobra significativo por encima de las configuraciones que normalmente sólo requieren velocidades de aproximadamente el 50 y el 70% de esta velocidad

- La presión será proporcionada por un intensificador de presión, un acumulador (plénum) y un sistema basado en una electroválvula para permitir la sujeción de los discos

- Hasta 50 bar disponibles por medio de la activación de una electroválvula, opcionalmente con dos circuitos con reguladores para poder utilizar dos presiones distintas en los modos de prueba - Velocidad del flujo de aire de refrigeración, necesaria para enfriar los discos y las pinzas tanto durante las pruebas/el encajado como después de la marcha

- Hasta aproximadamente 64,37 km por hora (40 mph)

- Perfil del encajado

- La máquina de encajado tiene, opcionalmente y de manera deseable, la capacidad de ejecutar un programa de aceleraciones, desaceleraciones, etc., de acuerdo con una secuencia predefinida (C) Discusión de un número de parámetros empleados en un ejemplo específico de acuerdo con la realización descrita anteriormente con referencia a los dibujos:

- Velocidad de conducción

- Se pueden emplear varias velocidades de accionamiento, por ejemplo entre 800 a 1100 RPM o hasta aproximadamente 1500 RPM

- Presión de sujeción

- Presión neumática de 45 bar

- Velocidad del flujo de aire de refrigeración

- Motor del ventilador ajustado a 45 Hz (90% de la capacidad máxima)

- Dirección del flujo de aire de refrigeración

- Para las unidades de esquina de los frenos de las ruedas delanteras - El aire se dirige directamente a la superficie del disco cuando entra en la pinza (véase la Fig. 2 - esto permite que el disco permanezca bastante caliente fuera de la pinza para llevar a cabo el tratamiento térmico, pero se enfría un poco más antes de entrar en la pinza para evitar el sobrecalentamiento de la misma), conducto de 90 mm. También algo de aire dirigido a la parte delantera de las pastillas en el centro de la pinza

- Para las unidades de esquina de los frenos de la rueda trasera - No hay aire de refrigeración en la superficie del disco, algo de aire dirigido a la parte delantera de las pastillas en el centro de la pinza - Perfil del encajado

- En lugar de 8 ciclos como se ha descrito anteriormente, se puede utilizar una pluralidad de (por ejemplo, tres) procedimientos de encajado de una pluralidad de (por ejemplo, cinco) aceleraciones y desaceleraciones a/desde ciertas RPM, cada una con un período de enfriamiento definido entre ellas.

En lugar de acondicionar un disco de freno de material compuesto de carbono, el procedimiento y el aparato descritos en las realizaciones del presente documento se pueden emplear alternativamente para acondicionar otros componentes de fricción u otros materiales compuestos de carbono, o componentes tales como discos o pastillas de freno hechos de otros materiales.

Se pueden hacer varias modificaciones a las realizaciones descritas anteriormente sin apartarse del alcance de la invención definido por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento de encajado de un disco de freno de material compuesto de carbono (41) para su uso en un vehículo (110) que tiene un conjunto de pinza/pastilla de freno (44, 46, 48) de accionamiento hidráulico, en el que el procedimiento comprende el ensamble del conjunto de pinza/pastilla de freno (44, 46, 48) para su uso con un disco de freno (41) y su acoplamiento por fricción, girar el disco de freno (41) con respecto al conjunto pinza/pastilla de freno (44, 46, 48) y aplicar aire bajo presión neumática en el conjunto pinza/pastilla de freno (44, 46, 48) para acoplar por fricción la pastilla de freno (46, 48) en el disco de freno (41).

2. Un procedimiento como el reivindicado en la reivindicación 1 que incluye mantener al menos una junta de freno hidráulica (108) en una posición operativa dentro del conjunto pinza/pastilla de freno (44, 46, 48) mientras se aplica el aire bajo presión neumática.

3. Un procedimiento como el reivindicado en la reivindicación 1, que comprende montar el disco de freno (41) en un aparejo de soporte estacionario (14) y proporcionar un eje de rotación (34) para accionar el disco de freno (41), i que incluye el eje (34) al menos una y opcionalmente dos juntas articuladas, tales como juntas CV (36, 38), situadas en el mismo; preferentemente que incluye el montaje del disco de freno (41) en un cubo de rueda estriado (100) y proporcionar una conexión estriada (40) entre el cubo de rueda (100) y el eje (34); preferentemente que incluye proporcionar un volante de inercia (28) al menos parcialmente para accionar el disco de freno (41), fijar el volante de inercia (28) al aparejo de soporte estacionario (14) por medio de un rodamiento (32) y fijar un extremo del eje (34) al volante de inercia (28).

4. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, que incluye sujetar al menos el disco de freno (41) y un cubo de rueda (100) a un soporte (14), y que incluye proporcionar una fuente de par de torsión del motor para hacer girar al menos el disco de freno (41), y que incluye el paso de impedir que la fuente de par de torsión del motor funcione a menos que se proporcione un indicador de seguridad de sujeción; y preferentemente que incluye establecer un estado de ajuste de par de torsión durante la sujeción que sea representativo de una sujeción segura a fin de proporcionar una señal para permitir el funcionamiento de la fuente de par de torsión del motor.

5. Procedimiento de ensamblaje de un vehículo motorizado (110), tal como un automóvil, que incluye un procedimiento de encajado de un disco de freno de material compuesto de carbono (41) como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4.

6. Una máquina (17) de encajado de un disco de freno de material compuesto de carbono (41) para su uso en un vehículo (110) que tiene un conjunto de pinza/pastilla de freno (44, 46, 48) operado hidráulicamente, caracterizada porque la máquina (17) tiene una fuente de aire (64) para aplicar aire bajo presión neumática en un conjunto de pinza/pastilla de freno (44, 46, 48) para acoplar por fricción una pastilla de freno (46, 48) en el disco de freno (41).

7. Una máquina de encajado (17) como se reivindica en la reivindicación 6, que incluye un controlador (54) adaptado para controlar los parámetros de acondicionamiento, que incluyen la velocidad de rotación y la presión de la pinza de freno, de forma que el acondicionamiento del disco de freno (41) se lleva a cabo con una pluralidad de ciclos de calor, cada ciclo de calor incluye una etapa de calentamiento durante la cual se aumenta una temperatura de referencia del disco de freno (41) y una etapa de enfriamiento en la que se disminuye la temperatura de referencia; preferentemente en el que el controlador (54) está adaptado para controlar el acondicionamiento de forma que se eleve la temperatura de referencia hasta una temperatura máxima y luego se reduzca la temperatura de referencia hasta una temperatura de descenso durante cada ciclo, en el que al menos una de dichas temperaturas máximas es de al menos un ciclo superior a 300 grados C, preferentemente superior a 400 o superior a 500, más preferentemente superior a 600 grados C; preferentemente que incluye un sensor (63), tal como un sensor de temperatura IR o un termopar de registro de datos, que está adaptado para medir la temperatura de referencia como una temperatura superficial del disco de freno (41) preferentemente en la que la fuente de presión de aire (64) está adaptada para suministrar presión de frenado a un valor sustancialmente constante (o variable) a la pinza asociada al disco de freno (41) durante cada etapa de calentamiento; preferentemente en la que la fuente de presión de aire (64) está dispuesta para aplicar dicha presión de frenado entre un 5% y un 75% del tiempo durante cada ciclo, por ejemplo entre aproximadamente un 20% y un 50% o entre aproximadamente un 15% y un 40% del tiempo durante cada ciclo preferentemente en el que la fuente de presión de aire (64) está adaptada para proporcionar dicha presión de frenado durante una proporción menor de tiempo en al menos un ciclo con una temperatura máxima más alta que en al menos un ciclo con una temperatura máxima más baja; preferentemente que incluye un motor (18) para accionar el disco de freno (41) rotativamente a una velocidad de inicio para la aplicación del calentamiento por fricción al disco de freno (41).

8. Una máquina de encajado (17) como se reivindica en la reivindicación 7, en la que el motor (18) está adaptado para funcionar con una potencia de entre aproximadamente 30 y 200 KW, preferentemente entre 50 y 100 KW; y/o para suministrar un par de torsión de hasta aproximadamente 250 a 1000 Nm, preferentemente hasta aproximadamente 300 a 600 Nm o aproximadamente 350 a 550 Nm; preferentemente en la que el motor (18) está adaptado para funcionar con la velocidad de arranque en la región de entre aproximadamente 250 a 2500 RPM, preferentemente unos 400 a 2000 RPM, más preferentemente unos 600 a 1750 RPM; preferentemente entre 700 y 1600 RPM, entre 800 y 1100 RPM o entre 1200 y 1500 RPM; y preferentemente en el que el motor (18) está adaptado para funcionar con la velocidad de arranque seleccionada para ser equivalente a la velocidad de rotación del disco de freno (41) cuando un vehículo (110) en el que se va a instalar el disco de freno (41) se desplaza a una velocidad superior a 70 mph, más preferentemente a más de 100 mph, por ejemplo entre 100 y 150 mph, en el que 130 mph es un ejemplo.

9. Una máquina de encajado (17) como la reivindicada en cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, que incluye un volante (28) conectado rotativamente al disco de freno (41), en la que el volante (28) está adaptado para suministrar par al disco de freno (41) mientras el disco de freno (41) se calienta por fricción; preferentemente en la que el volante (28) tiene un momento de inercia de la masa de entre 10 y 200 kgm2, preferentemente entre 25 y 100 kgm2, más preferentemente de 40 a 80 kgm2, por ejemplo 50 o 75 kgm2; y, preferentemente, en el que el disco de freno (41) es para su aplicación a un vehículo (110) que tiene cuatro ruedas de carretera con frenos y que está adaptado para tener un peso en orden de marcha de X kg, y en el que el momento de inercia de la masa del volante está comprendido entre (X/10) y (X/100) kgm2 aproximadamente, por ejemplo, entre (X/20) y (X/50) kgm2; el momento de inercia de la masa es opcionalmente de aproximadamente (X/10) a (X/30) kgm2 cuando el disco de freno (41) es para una rueda delantera del vehículo y de aproximadamente (X/30) a (X/50) kgm2 cuando el disco de freno (41) es para una rueda trasera del vehículo.

10. Una máquina de encajado (17) como la reivindicada en cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, que incluye un sistema de refrigeración por flujo de aire para enfriar el disco de freno (41) por medio de la dirección de un flujo de aire de refrigeración hacia el disco de freno (41) y/o la pinza de freno (44) asociada al disco de freno (41); y preferentemente que está adaptado para soplar aire sobre el disco (41) cerca de donde el disco (41) está adaptado para girar hacia la pinza (44) asociada al mismo y/o hacia al menos una pastilla de freno (44, 46, 48) dentro de la pinza (44).

11. Una máquina de encajado (17) como se reivindica en la reivindicación 6, la máquina (17) incluye un soporte (14) (que puede ser estacionario), un eje de rotación (34) para accionar el disco de freno, el eje (34) incluye al menos una y opcionalmente dos juntas articuladas, tales como juntas CV (36, 38), situadas en el mismo; y preferentemente en el que el eje (34) incluye una conexión estriada (40) para el acoplamiento de rotación con un cubo de rueda (100).

12. Una máquina de encajado (17) de acuerdo con la reivindicación 6, la máquina tiene una abrazadera (140, 142) o accesorio para fijar al menos un disco de freno (41) y el cubo de la rueda (100) a un soporte (14), una fuente de par de torsión del motor para hacer girar al menos el disco de freno (41), y un enclavamiento de seguridad (84) para evitar que la fuente de par de torsión del motor funcione a menos que se proporcione un indicador de seguridad de la abrazadera/el accesorio.

13. Una máquina de encajado (17) como se reivindica en la reivindicación 12, en la que el enclavamiento de seguridad (84) está adaptado para procesar un estado de ajuste de par de torsión durante la sujeción o la fijación que es representativo de una sujeción segura, con el fin de proporcionar una señal para permitir el funcionamiento de la fuente de par de torsión del motor.