IT201600081127A1

IT201600081127A1 - Pastiglia freno di freno a disco

Info

Publication number: IT201600081127A1
Application number: IT102016000081127A
Authority: IT
Inventors: Danilo Gremignani; Silvio Marietti
Original assignee: Emmerre S R L
Priority date: 2016-08-02
Filing date: 2016-08-02
Publication date: 2018-02-02
Also published as: DE102017212369A1

Description

Pastiglia freno di freno a disco

DESCRIZIONE

Settore della tecnica

La presente invenzione concerne una pastiglia freno di freno a disco. Più particolarmente l'invenzione concerne una pastiglia freno di freno a disco, suscettibile di essere montata su gruppi freno di veicoli commerciali per trasporto di cose e/o persone. Arte nota

Una pastiglia freno per veicoli commerciali comprende una parte di supporto o piastrina ed una parte di attrito o di usura. La parte di supporto è ottenuta con un corpo di piastrina che può in genere essere realizzato in ferro o acciaio o ghisa. Il corpo di piastrina comprende una superficie anteriore, una superficie posteriore ed una superficie laterale. La superficie anteriore e posteriore in genere giacciono su piani paralleli e la superficie laterale si sviluppa in corrispondenza del perimetro del corpo di piastrina perpendicolarmente a detti piani.

La parte di attrito è realizzata mediante uno strato di materiale idoneo, che aderisce alla superficie anteriore del corpo di piastrina. A seconda delle applicazioni, la pastiglia può comprendere un elemento elastico, ad esempio realizzato in forma di molla a balestra, trattenuto sul corpo di piastrina, ad esempio grazie all'impegno con una coppia di sporgenze che si estendono radialmente dalla superficie laterale del corpo di piastrina. Una tale pastiglia è nota ad esempio da EP 1698795 (Al) a nome della richiedente.

Quando in uso la pastiglia è ospitata in un supporto di guida del gruppo freno a disco. La pastiglia è trattenuta nel supporto di guida elasticamente grazie all’elemento elastico. H supporto di guida comprende superfici di scorrimento realizzate in corrispondenza di porzioni di guida. Corrispondentemente la pastiglia è dotata di superfici di scorrimento ricavate sulla superficie laterale.

Il gruppo freno comprende inoltre pistoni di azionamento, che agendo sulla superficie posteriore del corpo di piastrina comandano l'avanzamento della piastrina verso il disco freno.

Il ripetuto sfregamento delle superfici di scorrimento del corpo di piastrina, sulle corrispondenti superfici di scorrimento previste nel supporto di guida per la pastiglia, determinano il consumo delle superfici di scorrimento previste nel supporto di guida, con conseguente necessità di sostituire l'intero supporto di guida, quando queste superfici di scorrimento risultano eccessivamente usurate.

Per risolvere questo problema ed evitare il consumo delle porzioni di guida nel supporto di guida è stato previsto di dotare il supporto di guida di porzioni di guida sostituibili. In accordo con questa soluzione, lo scorrimento della pastiglia freno avviene sulle superfici di scorrimento delle porzioni di guida sostituibili. Le porzioni di guida possono in tal modo pertanto essere rimpiazzate quando usurate, senza la necessità di sostituire l'intero supporto di guida del gruppo freno.

EP 1974150 descrive una soluzione del tipo suddetto, in cui è previsto che la pastiglia freno scorra trasversalmente su superfici di scorrimento definite su inserti sostituibili previsti fra la superficie laterale della pastiglia ed il supporto di guida. In accordo con l’insegnamento di questo documento, quando la pastiglia freno è usurata, la pastiglia viene sostituita, e con essa anche gli inserti sostituibili.

Questa soluzione presenta tuttavia una serie di inconvenienti. Infatti gli inserti sostituibili devono essere forniti unitamente alla pastiglia di ricambio ed inoltre occorre che l'installatore rimuova i vecchi inserti per sostituirli con quelli nuovi, quando viene sostituita la pastiglia usurata. Ciò comporta una maggiore complicazione produttiva e logistica in quanto ciascun tipo di pastiglia deve essere dotato di inserti di forma e dimensione idonea alla pastiglia. Qualora uno o più di questi inserti venisse danneggiato o smarrito durante il montaggio, si creerebbe inoltre il rischio che l'installatore utilizzi i vecchi inserti ormai usurati, o cerchi di utilizzare inserti non adatti e previsti per altri modelli di pastiglia. Inoltre si è verificato che frequentemente l'installatore non sostituisce gli inserti vecchi ed usurati e preferisce inserire la nuova pastiglia senza rimuovere i vecchi inserti.

Non ultimo inconveniente di questa soluzione nota deriva dal maggior costo produttivo e di distribuzione.

Scopo principale della presente invenzione è quello di superare gli inconvenienti dell'arte nota, provvedendo una pastiglia freno che risolva il problema di come evitare l'usura delle porzioni di guida nei supporti per la pastiglia previsti nei gruppi freno.

Uno scopo ulteriore dell'invenzione è quello di provvedere una pastiglia freno, che possa essere realizzata a costi contenuti e si presti pertanto ad una produzione industriale su larga scala.

Descrizione dell'invenzione

Gli scopi suddetti ed altri sono ottenuti con la pastiglia freno come rivendicato nelle annesse rivendicazioni

La pastiglia freno secondo l'invenzione comprende un corpo di piastrina dotato di una superficie anteriore, una superficie posteriore ed una superficie laterale. La superficie anteriore porta uno strato di materiale di attrito il quale aderisce alla superficie anteriore del corpo di piastrina con mezzi noti. In accordo con una forma preferita di realizzazione dell'invenzione, il materiale di attrito si estende per una porzione della superficie anteriore, di area complessiva in genere inferiore all'area della superficie anteriore. In tal modo una porzione della superficie anteriore, che in genere circonda il materiale di attrito, risulta priva di materiale di attrito. Detta porzione priva di materiale di attrito comprende preferibilmente due zone laterali diametralmente opposte rispetto all'asse longitudinale della pastiglia.

La superficie posteriore del corpo di pastiglia è suscettibile di ricevere in appoggio la testa di pistoni attuatoli previsti nel supporto di guida del gruppo freno. I cilindri attuatoli portano la pastiglia contro il disco freno durante la frenatura, ossia quando viene premuto il pedale del freno in un veicolo equipaggiato con un gruppo freno in cui è montata la pastiglia. La superficie posteriore del corpo di piastrina è preferibilmente priva di asperità e può comprendere sedi o sporgenze in corrispondenza delle zone di appoggio per la testa dei pistoni attuatori. La superficie laterale del corpo di piastrina si estende circonferenzialmente attorno al corpo di piastrina. Detta superficie laterale è inoltre preferibilmente perpendicolare alle superfici anteriore e posteriore del corpo di piastrina, che risultano pertanto preferibilmente definite su corrispondenti piani paralleli.

Secondo l'invenzione la pastiglia freno comprende almeno un elemento di cornice che ricopre almeno una porzione della superficie laterale del corpo di piastrina. Vantaggiosamente detto almeno un elemento di cornice presenta proprietà meccaniche diverse da quelle del corpo di piastrina. Inoltre, preferibilmente, detto almeno un elemento di cornice impedisce il contatto diretto fra il materiale del corpo di piastrina e le superfici di scorrimento del gruppo freno che ospita la pastiglia.

Detto almeno un elemento di cornice che ricopre almeno una porzione della superficie laterale del corpo di piastrina, è preferibilmente realizzato in un materiale suscettibile di promuovere lo scorrimento senza impuntamenti fra la superficie laterale del corpo di piastrina ed una corrispondente superficie di scorrimento prevista su porzioni di guida nel supporto di guida del gruppo freno di freno a disco che ospita la pastiglia freno in uso.

Preferibilmente, secondo l’invenzione, l’ almeno un elemento di cornice è realizzato in un materiale con grado di durezza inferiore rispetto a quello del materiale utilizzato per realizzare il corpo di piastrina. Materiali adatti alla realizzazione dell’ almeno un elemento di cornice sono ad esempio le leghe di alluminio e, più preferibilmente alcuni tipi di leghe di alluminio comprese nel gruppo di: lega di Al 1050, lega di Al 5052, lega di Al 5754, lega di Al 5083.

In accordo con l'invenzione Γ almeno un elemento di cornice è stabilmente associato, ossia fissato in modo stabile e sostanzialmente inamovibile durante il normale funzionamento della pastiglia, al corpo di piastrina. L’almeno un elemento di cornice è inoltre fissato al corpo di piastrina preferibilmente a stretto contatto con la superficie del corpo di piastrina, sostanzialmente senza giochi. Il fissaggio dell’almeno un elemento di cornice al corpo di piastrina avviene preferibilmente mediante chiodi o rivetti, inseriti in appositi fori, preferibilmente ciechi, previsti nel corpo di piastrina. Alternativamente o in aggiunta ai chiodi o rivetti, Γ almeno un elemento di cornice è fissato al corpo di piastrina per crimpatura, cianfrinatura, incollaggio, saldatura o una combinazione di essi.

Secondo l’invenzione la superficie laterale del corpo di piastrina può risultare ricoperta solo parzialmente, oppure interamente, da uno o più elementi di cornice. Secondo l’invenzione, la almeno una porzione ricoperta della superficie laterale del corpo di piastrina, corrisponde alla superficie di scorrimento destinata a cooperare con una superficie di scorrimento corrispondente, prevista nel supporto di guida del gruppo freno di freno a disco che ospita la pastiglia. Le superfici di scorrimento definite sull’almeno un elemento di cornice sovrapposto alla superficie laterale del corpo di piastrina, sono suscettibili di cooperare con corrispondenti superfici di scorrimento previste in porzioni di guida di una sede di guida per la pastiglia, prevista in un gruppo freno di un freno a disco. La cooperazione fra le superfici di guida della pastiglia e le superfici di guida del gruppo freno consentono lo scorrimento della pastiglia in direzione sostanzialmente perpendicolare alle superfici anteriore e posteriore del corpo di piastrina, durante la frenatura quando la pastiglia è avvicinata al, o allontanata dal, disco freno corrispondente.

Sempre secondo l’invenzione, l’almeno un elemento di cornice può essere applicato al corpo di piastrina in modo che l’ingombro del corpo di piastrina risulti aumentato almeno in una direzione fra anteriore, posteriore, laterale, in corrispondenza di detto almeno un elemento di cornice. Oppure il corpo di piastrina è dotato di una sede ribassata o incavo, che ospita almeno parte dell’almeno un elemento di cornice, in modo che l’ingombro esterno del corpo di piastrina risulti sostanzialmente inalterato dopo che l’elemento di cornice è stato associato al corpo di piastrina.

Descrizione sintetica delle figure

Alcune forme preferite di realizzazione dell'invenzione saranno fornite a titolo esemplificativo e non limitativo con riferimento alle figure annesse in cui:

la Fig.l è una vista frontale in pianta della pastiglia secondo una forma preferita di realizzazione dell'invenzione;

- la Fig.2 è una vista posteriore in pianta della pastiglia di Fig.l;

la Fig.3 è una laterale dall'alto della pastiglia di Fig.1 ;

la Fig.4 è una vista laterale di un fianco della pastiglia di Fig.1 ;

la Fig.5A è una vista prospettica di un elemento di cornice;

la Fig.5B è una vista laterale dell’elemento di cornice di Fig.5A;

- la Fig.5C è una vista anteriore dell’elemento di cornice di Fig.5A;

la Fig.5D è una vista posteriore dell’elemento di cornice di Fig.5A;

la Fig.6 è una vista posteriore dell’elemento di cornice di Fig.5A in una fase intermedia di realizzazione;

la Fig.7 è una vista schematica della pastiglia di Fig.l quando ospitata nel supporto di guida di un gruppo freno.

Descrizione di alcune forme preferite di realizzazione dell ’ invenzione

Riferendoci alle Figg. da 1 a 4 è illustrata una pastiglia freno di freno a disco realizzata in accordo con una forma preferita di realizzazione della presente invenzione. In tutte le figure la pastiglia freno è identificata con il riferimento 11. La pastiglia 11 comprende un corpo di piastrina 13 dotato di una superficie anteriore 15, una superficie posteriore 17 ed una superficie laterale 19. La superficie anteriore 15 porta uno strato 21 di materiale di attrito. Nella forma di realizzazione illustrata, la superficie laterale 19 si estende circonferenzialmente attorno al corpo di piastrina 13, sostanzialmente perpendicolarmente alle superfici anteriore 15 e posteriore 17, che risultano pertanto definite su corrispondenti piani sostanzialmente paralleli fra loro.

La superficie laterale 19 del corpo di piastrina 13 comprende almeno una porzione di guida suscettibile di cooperare con una corrispondente porzione di guida prevista in un supporto di guida per la pastiglia 11 previsto nel gruppo freno che ospita la pastiglia. Secondo l’invenzione detta almeno una porzione di guida della pastiglia 13 è definita in corrispondenza di almeno un elemento di cornice 23 che ricopre almeno in parte la superficie laterale 19 del corpo di piastrina 13.

Sempre secondo l’invenzione, l’ almeno un elemento di cornice 23 presenta proprietà meccaniche diverse da quelle del corpo di piastrina 13. In particolare, secondo l’invenzione, l’almeno un elemento di cornice 23 presenta caratteristiche meccaniche tali per cui lo scorrimento della pastiglia 11 sulle superfici di scorrimento definite sulla porzione di guida del supporto di guida previsto nel gruppo freno che ospita la pastiglia 11 in uso, determina un’usura delle superfici di scorrimento del supporto di guida, inferiore rispetto a quanto avverrebbe se fosse il corpo di piastrina stesso a scorrere direttamente su dette superfici di scorrimento del supporto di guida.

Vantaggiosamente, questo risultato viene ottenuto grazie al fatto che il materiale con cui è realizzato l’ almeno un elemento di cornice 23, che ricopre almeno parzialmente la superficie laterale 19 del corpo di piastrina 13, ha un grado di durezza inferiore rispetto a quello del corpo di piastrina 13.

Vantaggiosamente, il materiale con cui è realizzato l’almeno un elemento di cornice 23 è scelto in modo che lo scorrimento della pastiglia 11 sulle superfici di scorrimento delle porzioni di guida del supporto di guida del gruppo freno, avviene con usura prevalente dell’almeno un elemento di cornice 23, anziché delle superfici di scorrimento del supporto di guida. Preferibilmente l’almeno un elemento di cornice 23 è realizzato in lega di alluminio. Leghe di alluminio adatte allo scopo sono quelle riportate nella seguente tabella in cui sono evidenziate la composizione chimica in % ed il grado di durezza di Brindi (HBS):

Lega Cu Fe Mn Mg Si Zn Cr Ti Ni Durezza di AL HBS 1050 0,05 0,4 0,05 0,05 0,24 0,07 0,05 0,05 0,05 26 - 38 5052 0,10 0,4 0,1 2,2 - 2,8 0,25 0,10 0,15 - 0,35 47 - 61 5754 0,10 0,4 0,5 2,6 - 3,6 0,4 0,2 0,3 0,15 52 - 63 5083 0,10 0,4 0,4 - 4,0 - 4,9 0,4 0,25 0,25 0,15 77 - 99

1,0

Preferibilmente, secondo l’invenzione, il materiale utilizzato per la fabbricazione dell’almeno un elemento di cornice è la lega di alluminio 5754 in quanto garantisce un buon compromesso tra resistenza meccanica, formabilità e durezza.

Per questa lega gli stati adatti sono: Hill: raggio di curvatura a 90° per lamiere di 1 mm: 0,5 x spessore Durezza HBS 52 e H22 / H32: raggio di curvatura a 90° per lamiere di 1 mm: 1,0 x spessore Durezza HBS 63.

Secondo l’invenzione, il corpo di piastrina è realizzato in un materiale con grado di durezza > 100 HBS, preferibilmente > 150 HBS, tipicamente acciaio (HBS 150) o ghisa (HBS 150 - 220) e l’almeno un elemento di cornice è realizzato in un materiale con grado di durezza < 100 HBS.

Con riferimento alle Figg. da 5A a 5 D è illustrato un elemento di cornice 23 realizzato secondo una forma preferita di realizzazione dell’invenzione. La forma dell’elemento di cornice 23 è funzione della forma del corpo di piastrina 13. In accordo con la forma di realizzazione preferita dell’invenzione, l’elemento di cornice 23 comprende un corpo angolare 27 in cui sono definite una parete anteriore 27a, una coppia di pareti laterali 27b,27c ed una parete posteriore 27d.

Le pareti laterali 27b,27c sono suscettibili di ricoprire parzialmente la superficie laterale 19 del corpo di piastrina 13. Nella forma di realizzazione illustrata, sono previsti due elementi di cornice 23 che ricoprono, rispettivamente, due porzioni opposte della superficie laterale 19 del corpo di piastrina 13. Sempre con riferimento alla forma di realizzazione illustrata, dette porzioni opposte sono porzioni angolari, ossia comprendono ciascuna due porzioni sostanzialmente perpendicolari fra loro della superficie laterale 19. Le porzioni di superficie laterale 19 ricoperte dagli elementi di cornice 23 corrispondono alle superfici di scorrimento della pastiglia, ossia le superfici destinate a scorrere su corrispondenti superfici di scorrimento previste nel supporto di guida del gruppo freno di freno a disco.

In accordo con l'invenzione l’almeno un elemento di cornice 23 è stabilmente associato ossia fissato in modo da essere sostanzialmente inamovibile durante il normale funzionamento della pastiglia, al corpo di piastrina 13. Nella forma di realizzazione illustrata, il fissaggio dei due elementi di cornice 23 al corpo di piastrina 13 avviene mediante chiodi o rivetti 31 inseriti in appositi fori, preferibilmente ciechi, previsti nel corpo di piastrina 13 e passanti per fori 33 previsti nella parete posteriore 27d degli elementi 23.

Sempre secondo questa forma di realizzazione dell’invenzione, la coppia di elementi di cornice 23 è applicata al corpo di piastrina 13 in modo che l’ingombro del corpo di piastrina risulti aumentato in corrispondenza di detti elementi 23. Secondo questa forma di realizzazione dell’invenzione, pertanto, il corpo di piastrina 13 è realizzato con ingombro corrispondentemente ridotto in corrispondenza degli elementi 23, cosicché il corpo di piastrina 13 così ottenuto dopo il fissaggio degli elementi 23 risulti di dimensioni idonee alla sede prevista nel supporto di guida del gruppo freno che ospita la pastiglia 11. Secondo questa forma di realizzazione gli elementi di cornice 23 presentano inoltre uno sviluppo angolare e ricoprono porzioni mutuamente adiacenti e fra loro perpendicolari della superficie laterale 19 del corpo di piastrina 13.

Con riferimento alla Fig.6 l’elemento di cornice 23 è illustrato in una configurazione intermedia del metodo per la sua fabbricazione. L’elemento 23 è ottenuto da un corpo piano in foglio in materiale idoneo, ad esempio dello spessore di circa 1,00 mm. La forma dell’elemento 23 è tagliata e le pareti laterali 27b,27c sono ripiegate ad angolo retto fra loro e perpendicolari rispetto alla parete posteriore 27. Dalle pareti laterali 27b,27c sono quindi ricavate le pareti anteriori 27a mediante piegatura a 90° di una porzione esterna delle pareti laterali 27b,27c. Nella parete posteriore 27d sono successivamente ricavati i fori 33 per il passaggio dei chiodi o rivetti 31.

Riferendoci alla Fig.7 è illustrata schematicamente una pastiglia 11 ospitata in una sede 41 di un supporto freno 43. La sede 41 comprende superfici di scorrimento 45 angolari ricavate su porzioni di guida nella sede 4L Gli elementi di cornice 23 si sviluppano lungo i fianchi opposti del corpo di piastrina 13 e ricoprono parzialmente la superficie laterale 19 lungo detti fianchi opposti del corpo di piastrina 13. Inoltre gli elementi di cornice 23 si estendono lungo porzioni opposte della base della superficie laterale 19. Lo scorrimento della pastiglia 11 in direzione trasversale, ossia perpendicolare ai piani delle superfici anteriore 15 e posteriore 17, determinano lo scorrimento con attrito dinamico delle superfici angolari degli elementi di cornice 23 sulle corrispondenti superfici di scorrimento angolari 45 della sede 41 del supporto 43. Sempre con riferimento alla Fig.7 si possono apprezzare le luci 47 definite fra la superficie di scorrimento 45 del supporto 43 e la superficie laterale 19 del corpo di pastiglia 13. Dette luci 47 sono generate dallo spessore degli elementi di cornice 23, che impediscono pertanto il contatto diretto fra il materiale del corpo di pastiglia 13 e le superfici di scorrimento 45.

La pastiglia freno così come descritta ed illustrata è suscettibile di numerose varianti e modificazioni rientranti nello stesso principio inventivo.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Pastiglia freno (11) di freno a disco comprendente un corpo di piastrina (13) dotato di una superficie anteriore (15) che porta uno strato di materiale di attrito (21), una superficie posteriore (17) ed una superficie laterale (19), caratterizzata dal fatto di comprendere almeno un elemento di cornice (23) che ricopre almeno una porzione della superficie laterale (19) del corpo di piastrina (13) e possiede proprietà meccaniche diverse da quelle del corpo di piastrina (13).
2. Pastiglia freno secondo la riv. 1, in cui l’almeno un elemento di cornice (23) è realizzato in un materiale con grado di durezza inferiore a quello del materiale con cui è realizzato il corpo di piastrina (13).
3. Pastiglia freno secondo la riv.l o 2, in cui il corpo di piastrina (13) è realizzato in ferro o acciaio o ghisa e l’almeno un elemento di cornice (23) è realizzato in una lega di alluminio. 4.
Pastiglia freno secondo la riv.3, in cui il corpo di piastrina è realizzato in un materiale avente grado di durezza > 150 HBS ed in cui l’almeno un elemento di cornice (23) è realizzato in lega di alluminio con grado di durezza < 100 HBS. 5.
Pastiglia freno secondo la riv.3 o 4, in cui l’almeno un elemento di cornice (23) è realizzato in una lega di alluminio selezionata fra lega di Al 1050, lega di Al 5052, lega di Al 5754, lega di Al 5083. ó.
Pastiglia freno secondo una qualsiasi delle riv.i precedenti, in cui l'almeno un elemento di cornice (23) è stabilmente fissato al corpo di piastrina mediante chiodi o rivetti (31).
7.Pastiglia freno secondo una qualsiasi delle riv.i precedenti, in cui l'almeno un elemento di cornice (23) comprende un corpo angolare comprendente una parete anteriore (27a), una parete posteriore (27d) ed una coppia di pareti laterali (27b,27c).
8.Pastiglia freno secondo la riv.7, in cui la parete anteriore (27a) dell’almeno un elemento di cornice (23) aderisce alla superficie anteriore (15) del corpo di piastrina (13) e le pareti laterali (27b,27c) dell’almeno un elemento di cornice (23) aderiscono a detta almeno una P4383IT00 porzione della superfìcie laterale (19) del corpo di piastrina (13) ricoperta da detto almeno un elemento di cornice (23).
9.Pastiglia freno secondo una qualsiasi delle riv.i precedenti, in cui Γ almeno un elemento di cornice (23) definisce superfìci di scorrimento per la pastiglia (11) suscettibili di cooperare con corrispondenti superfìci di scorrimento previste in una sede di un supporto di guida che ospita la pastiglia in uso.
10. Pastiglia freno secondo una qualsiasi delle riv.i precedenti, in cui gli elementi di cornice (23) sono due e presentano uno sviluppo angolare e ricoprono ciascuno due porzioni adiacenti della superfìcie laterale (19) del corpo di piastrina, dette due porzioni adiacenti essendo sostanzialmente perpendicolari fra loro.