ES2969345T3 - Tambor y freno de tambor para vehículos - Google Patents

Abstract

Tambor para freno de tambor fabricado en una sola pieza a partir de una aleación de aluminio y que comprende un eje central, una pared trasera (10) para conectarse a una rueda y que se extiende perpendicular al eje central, una pared circunferencial (20) que se extiende paralela al eje central eje, y un área de transición (30) que une la pared circunferencial (20) con la pared trasera (10); la pared circunferencial (20) tiene una cara interior (21) y una cara exterior (22), la cara interior (21) define una superficie de frenado para ser contactada por las zapatas del freno de tambor, y la cara exterior (22) tiene una masa disipadora de calor (40) que sobresale radialmente desde la cara exterior (22), la pared circunferencial (20) tiene en la cara exterior (22) un primer segmento (23) libre de masa disipadora de calor (40) que se extiende desde la zona de transición (30) y un segundo segmento (24) en el que está dispuesta la masa disipadora de calor (40) y se extiende desde el primer segmento (23), de manera que la pared circunferencial (20) es más gruesa en el segundo segmento (24) que en el primer segmento (23). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Tambor y freno de tambor para vehículos

SECTOR DE LA TÉCNICA

La presente invención se relaciona con tambores y frenos de tambor para vehículos.

ESTADO ANTERIOR DE LA TÉCNICA

Un vehículo comprende un sistema de frenado mediante el que un usuario del vehículo puede provocar la parada, o reducción de la marcha, del vehículo voluntariamente. El sistema de frenado comprende un freno de tambor, o un freno de disco, que está asociado a cada rueda del vehículo. Para proporcionar la frenada requerida, un freno de disco comprende un disco de freno y unas pastillas de freno que friccionan contra una superficie de frenado exterior del disco, y un freno de tambor comprende un tambor y una zapatas de frenado que friccionan contra una superficie de frenado interior del tambor.

Dado que el material del freno ha de soportar el calor generado durante la frenada, es imprescindible emplear materiales con alta resistencia térmica, además de una relativa dureza para soportar la fricción contra la superficie de frenado. En el caso de los frenos de tambor, la disipación de calor es especialmente relevante, ya que la concentración de calor se genera en un entorno cerrado, donde las zapatas actúan contra la superficie de frenado interior del tambor.

Generalmente, para conseguir la resistencia requerida, los tambores se fabrican en una sola pieza de hierro aleado, como por ejemplo fundición gris, y para mejorar la disipación de calor a la atmosfera que se genera al frenar, el tambor puede comprender una masa disipadora de calor en forma de unas aletas que proyectan radialmente hacia el exterior del tambor. Por ejemplo, los documentos EP3181936A1, EP3175135A1, o EP2326854A1 muestran tambores fabricados en una sola pieza con aletas radiales para disipar calor.

Sin embargo, la fundición gris con la que está fabricado el tambor, es un material con una densidad relativamente alta. El peso del tambor pertenece a la masa no suspendida, por lo que su reducción, aparte de disminuir las emisiones de C02, mejora las prestaciones dinámicas del vehículo. Para reducir el peso es conocido utilizar aluminio, que es un material ligero y que además tiene buenas propiedades térmicas para disipar el calor. A pesar de ello, las aleaciones de aluminio habituales no tienen la resistencia necesaria, por ello, como se muestra en el ejemplo del documento US20140144735A1, son conocidos los tambores fabricados en dos piezas, un anillo interior de hierro que define la superficie de frenado contra la que actúan las zapatas de frenado, y que aporta la dureza necesaria, y una envolvente exterior de aluminio que reduce el peso y ayuda a disipar el calor generado en el anillo interior. Aunque esta solución cumple los requerimientos de dureza y disipación térmica, la integración del anillo de hierro en la envolvente de aluminio complica y encarece la fabricación del tambor.

EP3181936A1 muestra un tambor fabricado en una sola pieza de fundición gris, preferentemente en moldeo por arena, aunque también se sugiere que puede estar fabricado en acero, o aluminio. El tambor comprende un eje central, una pared trasera para ser conectada a una rueda y que se extiende de forma perpendicular al eje central, una pared circunferencial que se extiende de forma paralela al eje central, y una zona de transición que une la pared circunferencial con la pared trasera, la pared circunferencial tiene una cara interior y una cara exterior que es opuesta a la cara interior, la cara interior define una superficie de frenado para ser contactada por unas zapatas de frenado, y la cara exterior tiene una masa disipadora de calor que proyecta radialmente desde la cara exterior.

Como se observa en detalle en la vista en sección de la Figura 6 de EP3181936A1, la masa disipadora de calor se extiende directamente desde la zona de transición que une la pared trasera con la pared circunferencial, de forma que la masa está dispuesta cubriendo totalmente la cara exterior del tambor, tal que la masa disipadora de calor rigidiza la unión entre la zona de transición y la pared circunferencial. Incluso en algunas realizaciones, como las de las figuras 2 y 4, la masa comprende una pluralidad de aletas que cubren tanto la pared circunferencial, como la zona de transición y también la pared trasera. En este caso, la masa disipadora de calor rigidiza la unión entre la zona de transición y la pared circunferencial, así como la unión entre la zona de transición y la pared trasera.

US3113647A muestra un tambor de aleación de aluminio con una pared trasera y una pared circunferencial que tiene un forro de desgaste metálico incrustado que forma una superficie de frenado y una serie de nervaduras de refuerzo integrales provistas en las superficies externas de la pared circunferencial que sirven como aletas de refrigeración.

GB890321A muestra otro tambor de aleación de aluminio con una pared trasera y una pared circunferencial que tiene un forro interior de hierro fundido que forma una superficie de frenado y una serie de costillas de disipación de calor que se extienden axialmente espaciadas circunferencialmente y que están fundidas integralmente con la pared circunferencial.

WO2019063034A1 muestra un disco de freno fabricado con una aleación hipereutéctica de aluminio y silicio.

EXPOSICIÓN DE LA INVENCIÓN

El objeto de la invención es el de proporcionar un tambor y un freno de tambor para vehículos, como se define en las reivindicaciones.

Un aspecto de la invención se refiere a un tambor fabricado en una sola pieza de aleación de aluminio y que comprende un eje central, una pared trasera para ser conectada a una rueda y que se extiende de forma perpendicular al eje central, una pared circunferencial que se extiende de forma paralela al eje central, y una zona de transición que une la pared circunferencial con la pared trasera, la pared circunferencial tiene una cara interior y una cara exterior que es opuesta a la cara interior, la cara interior define una superficie de frenado para ser contactada por unas zapatas de frenado, y la cara exterior tiene una masa disipadora de calor que proyecta radialmente desde la cara exterior. La pared circunferencial tiene en la cara exterior un primer tramo libre de masa disipadora de calor que se extiende desde la zona de transición y un segundo tramo en el que está dispuesta la masa disipadora de calor y que se extiende desde el primer tramo, tal que la pared circunferencial es más gruesa en el segundo tramo que en el primer tramo. La cara interior es paralela al eje central y se extiende desde un primer punto que está unido a la zona de transición y que está contenido en un primer plano imaginario perpendicular al eje central, y la masa disipadora de calor tiene una pared que se extiende desde el primer tramo, desde un punto de intersección que está definido entre la pared y el primer tramo, estando el punto de intersección contenido en un segundo plano imaginario perpendicular al eje central. El primer plano imaginario está separado del segundo plano imaginario una distancia de al menos 5 mm y la pared de la masa disipadora de calor es una pared vertical que se extiende desde el primer tramo de forma perpendicular al eje central, estando la pared vertical contenida en el segundo plano imaginario.

De esta manera, el tambor está fabricado en una sola pieza con lo que se simplifica su fabricación con respecto a los tambores del estado de la técnica que están fabricados en dos piezas (con un anillo interior de hierro que debe integrarse en una envolvente exterior de aluminio).

Además, el tambor está fabricado en una aleación de aluminio que reduce el peso y mejora la disipación de calor. La aleación ha sido definida para que el tambor pueda ser fabricado en un proceso de fundición sin ningún recubrimiento posterior, garantizando la resistencia y comportamiento tribológico necesario para esta aplicación.

Especialmente, la ausencia de masa disipadora de calor en el primer tramo de la pared circunferencial permite que la unión entre la pared circunferencial y la zona de transición sea flexible. De esta manera, cuando las zapatas de frenado actúan sobre la superficie de frenado ejerciendo una fuerza en una dirección de empuje perpendicular al eje central, dicha unión se deforma ligeramente y hace que la cara interior del tambor se mantenga sustancialmente paralela al eje central del tambor, y por lo tanto se maximiza la superficie de contacto entre la zapata y la superficie de frenado. Este mismo efecto se produce por la deformación inducida al calentarse el tambor, minimizando esta deformación el diseño propuesto, mejorando la capacidad de frenado y propiciando un desgaste homogéneo del material de fricción de la zapata.

En los documentos del estado de la técnica que muestran tambores fabricados en una sola pieza, como por ejemplo EP3181936A1, la masa disipadora de calor cubre completamente la cara exterior de la pared circunferencial, de manera que se rigidiza la unión entre la pared circunferencial y la zona de transición, y cuando las zapatas de frenado actúan sobre la superficie de frenado, la cara interior de la pared circunferencial tiende a pivotar sobre dicha unión entre la pared circunferencial y la zona de transición. De esta manera, durante el frenado, la cara interior queda dispuesta de forma oblicua con respecto al eje central del tambor, y las zapatas no actúan sobre toda la superficie de frenado, sino que tienden a ejercer más presión en la zona próxima a la zona de transición, aumentando la temperatura en dicha zona, reduciendo la eficacia de frenado y produciéndose un desgaste no proporcional del material de fricción de las zapatas que reduce aún más la eficacia del frenado con el paso del tiempo.

Otro aspecto de la invención se refiere a un freno de tambor para vehículos que tiene un tambor como el descrito anteriormente.

Estas y otras ventajas y características de la invención se harán evidentes a la vista de las figuras y de la descripción detallada de la invención.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La Figura 1 muestra una vista en perspectiva trasera de un ejemplo del tambor de la invención.

La Figura 2 es una vista en perspectiva frontal del tambor de la Figura 1.

La Figura 3 muestra una vista lateral del tambor de la Figura 1.

La Figura 4 muestra una vista en sección radial de la sección III-III indicada en la Figura 3.

La figura 5 muestra un detalle ampliado del extremo superior de la vista en sección de la Figura 4.

La Figura 6 muestra una vista en sección parcial de un tambor de freno que comprende el tambor de la Figura 1. La Figura 7 muestra esquemáticamente la deformación sufrida durante el frenado por la pared circunferencial de un tambor que tiene una masa disipadora de calor que cubre completamente la cara exterior de la pared circunferencial.

La Figura 8 muestra esquemáticamente la deformación sufrida durante el frenado por la pared circunferencial del tambor de las figuras anteriores.

La Figura 9 muestra unas gráficas comparativas de la deformación sufrida durante el frenado por la pared circunferencial de la representación de la Figura 7 con respecto a la representación de la Figura 8.

EXPOSICIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

Las Figuras 1 a 6 muestran un ejemplo no limitativo del tambor 100 de la invención.

El tambor 100 comprende un eje central X, una pared trasera 10 para ser conectada a una rueda y que se extiende de forma perpendicular al eje central X, una pared circunferencial 20 que se extiende de forma paralela al eje central X, y una zona de transición 30 que une la pared circunferencial 20 con la pared trasera 10.

El tambor 100 tiene una forma simétrica axial alrededor del eje central X, y dicho eje central X coincide con el eje de rotación de la rueda cuando el tambor 100 está montado en la rueda. El tambor 100 define un alojamiento para disponer un plato 300 que soporta los elementos operativos de un freno de tambor.

La zona de transición 30 para unir la pared trasera 10 con la pared circunferencial 20 puede presentar diferentes geometrías. Incluso la pared trasera 10 puede estar directamente unida con la pared circunferencial 20 formando una unión a 90°, ya que la pared trasera es perpendicular al eje central X, y la pared circunferencial es paralela al eje central X. En tal caso, la zona de transición 30 es directamente la unión entre las paredes 10 y 20.

Como se observa en detalle en las Figuras 4 y 5, la pared circunferencial 20 tiene una cara interior 21 y una cara exterior 22 que es opuesta a la cara interior 21. La cara interior 21 define una superficie de frenado para ser contactada por unas zapatas de frenado 200 (ver Figura 6), y la cara exterior 22 de la pared circunferencial 20 tiene una masa disipadora de calor 40 que proyecta radialmente desde la cara exterior 22. La masa disipadora de calor 40 conduce hacia el exterior el calor generado durante la frenada cuando las zapatas de frenado 200 actúan sobre la superficie de frenado según una dirección de empuje perpendicular al eje central X.

La pared circunferencial 20 tiene en la cara exterior 22 un primer tramo 23 libre de masa disipadora de calor 40 que se extiende desde la zona de transición 30 y un segundo tramo 24 en el que está dispuesta la masa disipadora de calor 40 y que se extiende desde el primer tramo 23, tal que la pared circunferencial 20 es más gruesa en el segundo tramo 24 que en el primer tramo 23.

La masa disipadora de calor 40 es un saliente de la pared circunferencial 20 que proyecta radialmente desde la cara exterior 22 alrededor del eje central X aumentado el grosor e2 del segundo tramo 24 de dicha pared 20. La masa disipadora de calor 40 aumenta la rigidez del segundo tramo 24 de la pared circunferencial 20 para soportar la presión ejercida por las zapatas 200 durante el frenado, y dirige el calor concentrado en la superficie de frenado del interior del tambor hacia el extremo libre de la pared circunferencial 20. Por otro lado, la ausencia de masa disipadora de calor 40 en el primer tamo 23 flexibiliza la unión entre la pared circunferencial 20 y la zona de transición 30, lo cual permite mejorar el contacto de las zapatas 200 sobre la superficie de frenado durante el frenado tal y como se explicará más adelante en relación a las figuras 7, 8 y 9.

La cara interior 21 es paralela al eje central X y se extiende desde un primer punto p1 que está unido a la zona de transición 30 y que está contenido en un primer plano imaginario i perpendicular al eje central X, y la masa disipadora de calor 40 tiene una pared 42 que se extiende desde el primer tramo 23, desde un punto de intersección p3 que está definido entre la pared 42 y el primer tramo 23, estando el punto de intersección p3 contenido en un segundo plano imaginario i' perpendicular al eje central X, y en donde el primer plano imaginario i está separado del segundo plano imaginario i' una distancia D1 de al menos 5 mm. Ver Figura 5.

Experimentalmente se ha comprobado que esa distancia D1 de 5 mm es la distancia mínima adecuada que debe tener el primer tramo 23 libre de masa disipadora de calor 40 para mejorar la flexibilizad de la unión entre la pared circunferencial 20 y la zona de transición 30 mientras que el tambor 100 mantiene unas adecuadas propiedades de resistencia mecánica.

La cara interior 21 se extiende en una dirección axial predeterminada entre un primer extremo p1, que se corresponde con el primer punto p1, que está unido a la zona de transición 30 y un segundo extremo libre p2, opuesto al primer extremo p1. La superficie de frenado definida en la cara interior 21 ocupa totalmente, o parcialmente, la cara interior 21. La superficie de frenado coindice con la superficie de contacto establecida entre la zapata de frenado 200 y la cara interior 21 cuando se produce el frenado. Ver Figura 6.

Preferentemente, la pared circunferencial 20 tiene en el primer tramo 23 un grosor medio e1 de al menos 3 mm. El grosor medio e1 se corresponde con la altura de la pared circunferencial 20 en un punto medio entre los dos planos imaginarios i e i'.

Aún más preferentemente, la pared circunferencial 20 tiene en el segundo tramo 24 un grosor medio e2 de al menos 8 mm cm. El grosor medio e2 se corresponde con la altura de la pared circunferencial 20 en un punto medio entre el segundo plano imaginario i' y un plano imaginario perpendicular al eje central X que pasa por el segundo extremo libre p2 de la cara interior 21.

El efecto conjunto de la distancia D1 y del grosor e1, y adicionalmente el grosor e2, permite mejorar la flexibilidad de la unión entre la pared circunferencial 20 y la zona de transición 30, mientras que el tambor 100 mantiene unas adecuadas propiedades de resistencia mecánica y de disipación de calor.

Según la inveción, como se observa en detalle en la Figura 5, la pared 42 de la masa disipadora de calor 40 es una pared vertical 42 que se extiende desde el primer tramo 23 de forma perpendicular al eje central X, estando la pared vertical 42 contenida en el segundo plano imaginario i', que es perpendicular al eje central X. De esta manera, entre los dos planos imaginarios i e i' no hay masa disipadora de calor 40, y la masa 40 proyecta verticalmente y directamente desde la unión entre los tramos 23 y 24 de la pared circunferencial 20, es decir desde el punto de intersección p3. Así, se maximiza la presencia de masa disipadora de calor 40 en el segundo tramo 24.

Preferentemente, como se muestra en el ejemplo de las figuras, la masa disipadora de calor 40 comprende una pluralidad de aletas 41 que proyectan radialmente desde la cara exterior 22 de la pared circunferencial 20 y que están dispuestas en una sucesión circunferencial alrededor del eje central X.

La masa disipadora de calor 40 adicionalmente comprende unos canales 43 para la circulación de aire que están dispuestos en una sucesión circunferencial alrededor del eje central X entre las aletas 41. Los canales 43 favorecen el flujo de aire entre las aletas 41 mejorando la disipación de calor.

Alternativamente, la masa disipadora de calor 40 puede ser una masa anular sin canales ni aletas que envuelve circunferencialmente el segundo tramo 24 de la cara exterior 22 de la pared circunferencial 20.

Cada aleta 41 tiene una pared vertical 42 que se extiende desde el primer tramo 23 de forma perpendicular al eje central X y una pared horizontal 44 que se extiende desde pared vertical 42 de forma sustancialmente paralela al eje central X. Las paredes verticales 42 de las aletas 41 se corresponden con la pared vertical 42 de la masa disparadora de calor 40 y están contenidas en el segundo plano imaginario i' perpendicular al eje central X.

La pared horizontal 44 de las aletas 41 tiene una forma triangular, reduciéndose el espesor de la aleta 41 en dirección hacia la pared vertical 42. Por lo tanto, las aletas 41 tienen menos grosor en la zona próxima al primer tramo 23 de la pared 20. Dicha forma triangular favorece el flujo de aire entre las aletas 41 y por tanto mejora la disipación de calor. Además, la reducción de espesor de las aletas 41 en dirección axial hacia el primer tramo 23 mejora la flexibilidad de la unión de la pared circunferencial 20 con la zona de transición 30, ya que hay menos masa disipadora de calor 40 en esa zona.

Como se observa en las Figuras 1 y 3, los canales 43 para la circulación de aire se extienden radialmente entre las paredes verticales 42 y axialmente entre las paredes horizontales 44 de las aletas 41. Así, los canales 43 definen unos rebajes de la masa disipadora de calor 40 en una dirección radial al eje central X y en una dirección paralela al eje central X. Los canales 43, además de favorecer la disipación de calor, también favorecen la flexibilidad de la unión de la pared circunferencial 20 con la zona de transición 30, ya que los canales 43 generan huecos vacíos en la masa disipadora de calor 40.

La pared trasera 10 tiene una cara externa 11 para ser conectada a la rueda, y una cara interna 12, opuesta a la cara externa 11. La cara externa 11 de la pared trasera 10 está contenida en un tercer plano imaginario i'' perpendicular al eje central X y la cara interna 12 está contenido en un cuarto plano imaginario i''' perpendicular al eje central X. La separación entre el tercer plano imaginario i'' y el cuarto plano imaginario i''' se corresponde con el grosor de la pared trasera 10.

El tambor 100 tiene un espacio interior formado por la cara interior 21 de la pared circunferencial 20 y la cara interna 12 de la pared trasera 10 para contener las zapatas de frenado 200 y otros elementos operativos del freno de tambor.

La zona de transición 30 se extiende entre el primer plano imaginario i y el cuarto plano imaginario i'''. En caso de que la pared trasera 10 esté directamente unida con la pared circunferencial 20 formando una unión a 90°, el primer y cuarto planos imaginarios i e i''' son coplanares.

El tambor 100 mostrado en las Figuras 1 a 6 se emplea en un freno de tambor de 9 pulgadas, no obstante, el tambor 100 de la invención es aplicable en frenos de tambor de otras dimensiones, sin que ello altere el concepto de la invención.

Preferentemente, el segundo plano imaginario i' está separado del tercer plano imaginario i'' una distancia D2 de al menos 27 mm.

La masa disipadora de calor 40 del ejemplo de las figuras tiene una ranura anular 45 que está dispuesta entre la pared horizontal 44 de las aletas 41 y la pared circunferencial 20 para disponer un plato 300 que soporta los elementos operativos de un freno de tambor. Ver Figura 6.

La ranura anular 45 tiene unos salientes 46 que proyectan radialmente de la cara exterior 22 de la pared circunferencial 20 y que se extienden por el interior de la ranura anular 45 de forma paralela al eje central X.

En la Figura 6 se muestra una vista parcial de un freno de tambor para vehículos que comprende el tambor 100 representado en las figuras 1 a 5. El freno de tambor comprende el tambor 100 y el plato 300 que tiene las zapatas de frenado 200 y otros elementos operativos del freno de tambor, como los cilindros hidráulicos o bombines que accionan las zapatas 200 y los muelles para recuperar la posición de reposo de las zapatas 200 después de ejercer el frenado. El freno de tambor puede ser de diferentes configuraciones, como simplex, duplex, twimplex, o duo servo. Los elementos operativos de un freno de tambor y sus configuraciones son conocidas en el estado de la técnica y por tanto no se describen.

El tambor 100 está fabricado en una sola pieza de aleación de aluminio. Preferentemente está fabricado en una aleación hipereutéctica de aluminio-silicio. Dicha aleación permite obtener un tambor 100 de una sola pieza, con un peso reducido, unas buenas propiedades para disipar calor, y con una dureza adecuada para soportar la fricción generada entre las zapatas 200 y la superficie de frenado. Es conocido el uso de este tipo de aleaciones para fabricar discos que se emplean en frenos de discos de vehículos, pero no se han empleado en tambores en donde los esfuerzos generados durante el frenado son diferentes, y por tanto el diseño estructural del tambor y los requerimientos de disipación de calor también son diferentes. La aleación de aluminio tiene un módulo elástico menor que la de fundición gris, por ello el primer tramo 23 libre de masa disipadora de calor 40 es necesario para conseguir un contacto estrecho de las zapatas 200 con la superficie de frenado de la cara interior 21 de la pared 20 durante el frenado.

La aleación hipereutéctica de aluminio-silicio que tiene un contenido de silicio del 13 al 21% en peso y un contenido máximo de cobre del 0,3% en peso. El alto contenido en silicio aumenta la dureza y resistencia al desgaste de la superficie de frenado, incluso a las altas temperaturas que se producen en el espacio interior del tambor durante el frenado. La composición de la aleación tiene una buena resistencia a la corrosión, de manera que no se requieren tratamientos superficiales del tambor para reducir la corrosión.

Preferentemente, la aleación hipereutéctica de aluminio-silicio tiene entre

13-21 % en peso de Silicio, preferentemente entre 16-20 % en peso de Silicio,

0,2-0,7 % en peso de Magnesio,

máximo 0,001 % en peso de Estroncio,

máximo 0,2 % en peso de Hierro,

0,06-0,1 % en peso de Titanio,

máximo 0,3 % en peso de Cobre y

el resto aluminio.

Preferentemente, la aleación hipereutéctica de aluminio-silicio tiene partículas de silicio que están distribuidas de forma homogénea. Las partículas tienen un tamaño de partícula de silicio primario de 30 a 100 pm, preferentemente de 30 a 50 pm, más preferentemente un máximo de 50 pm.

Preferentemente el tambor de una sola pieza de la aleación hipereutéctica de aluminio-silicio se obtiene mediante fundición. Adicionalmente, el tambor puede mecanizarse para pulir superficies y eliminar imperfecciones de la fundición.

En las Figuras 7 y 8 se muestra un ejemplo de la deformación que sufre la pared circunferencial 20 del tambor 100 fabricado en una sola pieza de la aleación hipereutéctica de aluminio-silicio (ver Figura 8) comparada con la deformación que sufre la pared circunferencial de un tambor de la misma aleación, pero con una masa disipadora de calor que cubre completamente la cara exterior 22 de la pared circunferencial (ver Figura 7).

Durante el frenado, las zapatas 200 actúan sobre la superficie de frenado de la cara interior 21 de la pared circunferencial 20, ejerciendo una fuerza F en una dirección de empuje perpendicular al eje central X. Dado que la pared 20 está rígidamente unida a la pared 10 por la zona de transición 30, esto es en el primer extremo p1 de la cara interior 21, y está libre en el segundo extremo p2, cuando la zapata 200 actúa sobre la superficie de frenado, la pared circunferencial 20 tiende a pivotar sobre el primer extremo p1, de forma que la zapata 200 no contacta eficientemente la superficie de frenado y tiende a ejercer mayor presión en el primer extremo p1, que en el segundo extremo p2, en donde además tiende a concentrarse el calor.

La aleación hipereutéctica de aluminio-silicio tiene un módulo de elasticidad menor que una aleación de fundición gris, por ello es necesaria la masa 40 que envuelve circunferencialmente el tambor 100, rigidizando la pared 40, sin embargo, eliminando la masa 40 del primer tramo 23, se flexibiliza la unión entre la zona de transición 30 y la pared 20, y se consigue que la cara interior 21 se mantenga sustancialmente paralela al eje central del tambor durante el frenado. Así, se maximiza la superficie de contacto entre la zapata 200 y la superficie de frenado.

Como se observa en la vista comparativa de las Figuras 7 y 8, cuando la zapata 200 actúa sobre la superficie de frenado, se generan deformaciones con una componente vertical. Si se observa el primer extremo p1 de la cara interior 21 de la pared 20, en la Figura 7 la deformación es menor que en la Figura 8. El menor grosor de la pared 20 en el primer tramo 23 permite que la pared 20 se deforme mejorando el contacto con la zapata 200.

La Figura 9 muestra dos gráficas comparativas de la deformación sufrida durante el frenado por la pared circunferencial de la representación de la Figura 7 con respecto a la representación de la Figura 8. Las componentes verticales de deformación generadas cuando la zapata 200 actúa sobre la superficie de frenado sobre los puntos p1 y p2 se representan como unos vectores de desplazamiento d1 y d2, y la diferencia de desplazamiento entre los vectores d1 y d2 del tambor de la Figura 7 se representa con deltal A1, y la diferencia de desplazamiento entre los vectores d1 y d2 del tambor de la Figura 8 se representa con delta2 A2. Como se puede observar, el vector d1 del tambor de la Figura 8 es notablemente mayor que el vector d1 del tambor de la Figura 7, y por tanto deltal A1 es mayor que delta2 A2.

El efecto de la deformación se ha exagerado ligeramente en las figuras 7, 8 y 9 para que se pueda observar la inclinación de la cara interior 21 de la pared 20 en comparación con la superficie de contacto de la zapata 200. En uso, el plato 300 está insertado en ranura anular 45 y rigidiza el segundo extremo p2, de forma que el contacto entre la zapata 200 y la superficie de frenado del tambor 100 de la Figura 8 es sustancialmente paralela al eje central X.

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Tambor para un freno de tambor fabricado en una sola pieza de aleación de aluminio y que comprende un eje central (X), una pared trasera (10) para ser conectada a una rueda y que se extiende de forma perpendicular al eje central (X), una pared circunferencial (20) que se extiende de forma paralela al eje central (X), y una zona de transición (30) que une la pared circunferencial (20) con la pared trasera (10), la pared circunferencial (20) tiene una cara interior (21) y una cara exterior (22) que es opuesta a la cara interior (21), la cara interior (21) define una superficie de frenado para ser contactada por unas zapatas de frenado (200) del freno de tambor, y la cara exterior (22) tiene una masa disipadora de calor (40) que proyecta radialmente desde la cara exterior (22), la pared circunferencial (20) tiene en la cara exterior (22) un primer tramo (23) libre de masa disipadora de calor (40) que se extiende desde la zona de transición (30) y un segundo tramo (24) en el que está dispuesta la masa disipadora de calor (40) y que se extiende desde el primer tramo (23), tal que la pared circunferencial (20) es más gruesa en el segundo tramo (24) que en el primer tramo (23), la cara interior (21) es paralela al eje central (X) y se extiende desde un primer punto (p1) que está unido a la zona de transición (30) y que está contenido en un primer plano imaginario (i) perpendicular al eje central (X), y la masa disipadora de calor (40) tiene una pared (42) que se extiende desde el primer tramo (23), desde un punto de intersección (p3) que está definido entre la pared (42) y el primer tramo (23), estando el punto de intersección (p3) contenido en un segundo plano imaginario (i') perpendicular al eje central (X),caracterizado porqueel primer plano imaginario (i) está separado del segundo plano imaginario (i') una distancia (D1) de al menos 5 mm y la pared (42) de la masa disipadora de calor (40) es una pared vertical (42) que se extiende desde el primer tramo (23) de forma perpendicular al eje central (X), estando la pared vertical (42) contenida en el segundo plano imaginario (i').

2. Tambor según la reivindicación 1, en donde la pared circunferencial (20) tiene en el primer tramo (23) un grosor medio (e1) de al menos 3 mm.

3. Tambor según la reivindicación 1 o 2, en donde la pared circunferencial (20) tiene en el segundo tramo (24) un grosor medio (e2) de al menos 8 mm.

4. Tambor según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la masa disipadora de calor (40) comprende una pluralidad de aletas (41) que proyectan radialmente desde la cara exterior (22) de la pared circunferencial (20) y que están dispuestas en una sucesión circunferencial alrededor del eje central (X).

5. Tambor según la reivindicación anterior, en donde la masa disipadora de calor (40) adicionalmente comprende unos canales (43) para la circulación de aire que están dispuestos en una sucesión circunferencial alrededor del eje central (X) entre las aletas (41).

6. Tambor según la reivindicación 4 o 5, en donde cada aleta (41) tiene una pared vertical (42) que se extiende desde el primer tramo (23) de forma perpendicular al eje central (X) y que está contenida en el segundo plano imaginario (i'), y una pared horizontal (44) que se extiende desde la pared vertical (42) de forma sustancialmente paralela al eje central (X).

7. Tambor según la reivindicación anterior, en donde la pared horizontal (44) tiene una forma triangular, reduciéndose el espesor de la aleta (41) en dirección hacia la pared vertical (42).

8. Tambor según la reivindicación 6 o 7, en donde los canales (43) para la circulación de aire se extienden radialmente entre las paredes verticales (42) y axialmente entre las paredes horizontales (44) de las aletas (41).

9. Tambor según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la pared trasera (10) tiene una cara externa (11) para ser conectada a la rueda y que está contenida en un tercer plano imaginario (i'') perpendicular al eje central (X), y en donde el segundo plano imaginario (i') está separado del tercer plano imaginario (i) una distancia de al menos 27 mm.

10. Tambor según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que está fabricado en una aleación hipereutéctica de aluminio-silicio que tiene un contenido de silicio del 13 al 21% en peso y un contenido máximo de cobre del 0,3% en peso.

11. Tambor según la reivindicación anterior, en donde la aleación hipereutéctica de aluminio-silicio tiene entre 13-21 % en peso de Silicio,

0,2-0,7 % en peso de Magnesio,

máximo 0,001 % en peso de Estroncio,

máximo 0,2 % en peso de Hierro,

0,06-0,1 % en peso de Titanio,

máximo 0,3 % en peso de Cobre y

el resto aluminio.

12. Tambor según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, en donde la aleación hipereutéctica de aluminio-silicio tienen partículas de silicio de un tamaño de partícula de silicio primario de 30 a 100 pm, preferentemente de 30 a 50 pm, más preferentemente un máximo de 50 pm.

13. Freno de tambor para vehículos que comprende un tambor 100 según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.