IT201700013990A1

IT201700013990A1 - Disco freno per bicicletta

Info

Publication number: IT201700013990A1
Application number: IT102017000013990A
Authority: IT
Inventors: Mario Meggiolan; Davide Zenere; Filippo Bove
Original assignee: Campagnolo Srl
Priority date: 2017-02-09
Filing date: 2017-02-09
Publication date: 2018-08-09
Also published as: TWI748054B; TW201833450A; JP2018144796A; JP7129171B2; US20180223931A1; CN108443364A; EP3360767B1; US10557510B2; EP3360767A1; CN108443364B

Description

Disco freno per bicicletta

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un disco freno per bicicletta.

In particolare, il disco freno è configurato per essere montato su un mozzo di una ruota della bicicletta.

Preferibilmente, detta bicicletta è una bicicletta da competizione.

Come noto, è ormai diffuso nelle biciclette l’impiego di freni a disco. Tali freni sono infatti spesso preferiti ai tradizionali freni di altra concezione per il fatto di garantire un’elevata forza frenante e una migliore modularità che permette una spiccata sensibilità di frenata, nonché di essere meno soggetti a problemi causati da fango o acqua.

Tipicamente, un freno a disco comprende una pinza fissata sul telaio della bicicletta ed un disco freno montato sul mozzo della ruota. All’interno della pinza vi sono due o quattro pastiglie di frenatura contrapposte. Il disco freno ruota all’interno dello spazio definito tra le contrapposte pastiglie. Azionando la leva del freno, le pastiglie vengono avvicinate al disco freno, generando attrito sul disco freno e, conseguentemente, frenando la ruota.

Il disco freno comprende una pista frenante configurata per cooperare con pastiglie ed una porzione anulare radialmente interna di accoppiamento al mozzo.

Nella presente descrizione e nelle successive rivendicazioni, con ‘‘assiale’’, ‘‘assialmente’’, ‘‘longitudinale’’, ‘‘longitudinalmente’’ e simili si fa riferimento ad una direzione sostanzialmente coincidente o sostanzialmente parallela ad un asse di rotazione del disco freno, che sostanzialmente coincide con un asse longitudinale del mozzo, mentre con ‘‘radiale’’, ‘‘radialmente’’ e simili si fa riferimento ad una direzione che giace in un piano sostanzialmente ortogonale all’asse di rotazione del disco freno e che passa per tale asse di rotazione.

Il disco freno può essere realizzato in un solo pezzo o in due componenti.

In quest’ultimo caso il disco freno comprende un primo componente avente la pista frenante ed un secondo componente avente la porzione anulare radialmente interna di accoppiamento al mozzo.

Il primo componente è tipicamente realizzato in un primo materiale che garantisce buone caratteristiche di frenatura, quale ad esempio acciaio, mentre il secondo componente è tipicamente realizzato in un secondo materiale più leggero, quale ad esempio alluminio o leghe leggere.

Il secondo componente ha una pluralità di porzioni radialmente esterne di collegamento al primo componente in corrispondenza di una rispettiva pluralità di porzioni radialmente interne di collegamento del primo componente.

In gergo, il secondo componente è chiamato ragno “spider” o anche portatore “carrier”, mentre il primo componente è chiamato rotore “rotor” o è anche indicato semplicemente con l’espressione “pista frenante”.

Il collegamento tra le porzioni radialmente esterne di collegamento del secondo componente e le porzioni radialmente interne di collegamento del primo componente può essere realizzato in modo tale che il primo componente ed il secondo componente siano sostanzialmente complanari ma non in contatto diretto, per evitare l’insorgere di tensioni meccaniche in direzione radiale dovute ai diversi coefficienti di espansione termica dei due materiali con cui sono realizzati il primo ed il secondo componente. I due componenti del disco freno sono tra di loro uniti da rivetti o simili ai quali è affidato anche il compito di mantenere complanari e leggermente distanziati in direzione radiale il rotor e lo spider. Il disco freno con questo tipo di accoppiamento, noto come disco freno a rotore flottante “floating rotor”, ha lo svantaggio di presentare potenziali svergolamenti, dal momento che la planarità del disco freno è, in buona sostanza, affidata ai soli rivetti.

Alternativamente, i due componenti del disco freno sono tra loro accoppiati in modo tale che vi siano regioni di sovrapposizione tra porzioni del rotor e porzioni dello spider, realizzando un cosiddetto “non floating rotor”. Anche in questo caso, rivetti o simili uniscono stabilmente i due componenti del disco freno, ma la continuità strutturale dell’intero disco freno è anche garantita dalla regione di sovrapposizione tra rotor e spider.

Per quanto riguarda l’accoppiamento al mozzo, la porzione anulare radialmente interna del disco freno è provvista di una superficie radialmente interna scanalata (vale a dire una superficie radialmente interna che è sviluppata longitudinalmente ed è provvista di scanalature longitudinali), che viene montata su una coniugata superficie radialmente esterna scanalata (vale a dire una superficie radialmente esterna che è sviluppata longitudinalmente ed è provvista di scanalature longitudinali coniugate quelle della superficie radialmente interna) di una porzione del mozzo, come è divulgato nella domanda di brevetto EP 1932753 a nome della stessa Richiedente.

In EP 1932753 è anche divulgata una ghiera di serraggio, che viene avvitata sul mozzo fino ad arrivare in battuta assiale sulla porzione anulare radialmente interna del disco freno, così da definire una posizione assiale stabile del disco freno sul mozzo.

Le porzioni radialmente esterne di collegamento del secondo componente sono tipicamente costituite da una pluralità di bracci disposti circonferenzialmente equidistanziati ed estesi dalla porzione anulare radialmente interna di accoppiamento. Tali bracci possono avere una disposizione sostanzialmente radiale oppure, preferibilmente, inclinata rispetto alla direzione radiale, con tipicamente la stessa inclinazione per ogni braccio. Il numero dei bracci è variabile: sono ad esempio ben noti dischi freno con cinque o sei bracci.

I suddetti bracci sono realizzati tipicamente di pezzo con la porzione anulare radialmente interna di accoppiamento.

La forza frenante esercitata dalle pastiglie del freno sulla pista frenante viene trasmessa alla porzione anulare radialmente interna di accoppiamento del disco freno e scaricata sul mozzo della ruota. Pertanto, la forza frenante esercitata dalle pastiglie del freno crea una coppia di forze in corrispondenza della porzione anulare radialmente interna di accoppiamento del disco freno che viene compensata da una coppia di forze resistente di intensità uguale e direzione opposta in corrispondenza dell’accoppiamento tra disco freno e mozzo della ruota.

La Richiedente ha osservato che in corrispondenza del collegamento tra braccio e porzione anulare radialmente interna di accoppiamento ci sono zone con elevata concentrazione degli sforzi, poiché in queste zone la distanza dalla pastiglia del freno è sostanzialmente massima e, pertanto, anche la coppia di forze trasmessa è massima. Per questo motivo, come sopra accennato, i citati bracci sono preferibilmente inclinati rispetto alla direzione perfettamente radiale, per cercare di diminuire la componente della forza frenante perpendicolare al braccio stesso (e quindi la coppia di forze trasferita alla porzione anulare radialmente interna di accoppiamento).

La Richiedente ha tuttavia notato che l’inclinazione dei bracci rispetto alla direzione radiale non può essere aumentata oltre un certo limite, dal momento che i bracci devono poter efficacemente raggiungere la porzione anulare radialmente interna di accoppiamento.

La Richiedente ha inoltre notato che aumentare l’inclinazione dei bracci e, contemporaneamente, garantire che gli stessi raggiungano efficacemente la porzione anulare radialmente interna di accoppiamento comporta un aumento della dimensione dei bracci, con conseguente aumento del peso del disco freno.

La Richiedente ha percepito che sarebbe vantaggioso garantire un’efficace e sicura trasmissione di forze tra pista frenante e porzione anulare radialmente interna di accoppiamento, contenendo al contempo il peso del disco freno.

La presente invenzione riguarda pertanto un disco freno per bicicletta comprendente:

- un primo componente avente una pista frenante configurata per cooperare con pastiglie di frenatura ed una pluralità di prime porzioni di collegamento che si sviluppano verso l’interno e che comprendono rispettive prime zone di connessione;

- un secondo componente avente (i) una porzione anulare radialmente interna di accoppiamento ad un mozzo di una ruota della bicicletta e (ii) una pluralità di seconde porzioni di collegamento, in numero corrispondente a detta pluralità di dette prime porzioni di collegamento, le seconde porzioni di collegamento sviluppandosi verso l’esterno dalla porzione anulare radialmente interna di accoppiamento verso detto primo componente e comprendendo rispettive seconde zone di connessione;

- organi di vincolo attivi tra le prime zone di connessione e le corrispondenti seconde zone di connessione;

caratterizzato dal fatto che dette seconde porzioni di collegamento comprendono almeno una rispettiva coppia di bracci che si estendono tra la rispettiva seconda zona di connessione e la porzione anulare radialmente interna di accoppiamento, detta coppia di bracci definendo tra di essi una apertura passante.

La Richiedente ha percepito che, collegando la seconda zona di connessione e la porzione anulare radialmente interna di accoppiamento con una coppia di bracci, è possibile garantire al contempo sia un’efficace accoppiamento meccanico tra la seconda zona di connessione e la porzione anulare radialmente interna di accoppiamento, sia un’efficace trasmissione di carichi dalla pista frenante alla porzione anulare radialmente interna di accoppiamento.

La Richiedente ha infatti percepito che ciascun braccio della coppia di bracci può essere orientato, vale a dire può svilupparsi, lungo direzioni tra di loro diverse in modo tale che i due bracci possano cooperare nel trasferire i carichi provenienti dalla pista frenante.

Inoltre, grazie alla previsione delle aperture passanti definite tra le coppie di bracci, si garantisce anche un contenimento del peso del disco freno.

Si descrivono qui sotto caratteristiche preferite del disco freno per bicicletta secondo la presente invenzione, che possono essere previste singolarmente o in combinazione tra loro.

Preferibilmente, i bracci di detta coppia di bracci si sviluppano lungo una linea arcuata.

Tale linea arcuata, predeterminata durante la fase di progettazione, definisce una concavità per ciascun braccio della coppia di bracci. In questo modo, durante una frenata, la forza di compressione alla quale sono soggetti detti bracci tende ad accentuarne la concavità, garantendo che gli stessi si flettano sempre nella stessa direzione evitando rotture o cedimenti dei bracci.

Preferibilmente, detta coppia di bracci ha disposizione divergente dalla rispettiva seconda zona di connessione verso la porzione anulare radialmente interna di accoppiamento, realizzando bracci divergenti che si sviluppano in direzioni diverse.

I due bracci divergenti, sviluppandosi in direzioni diverse, garantiscono che il carico proveniente dalla pista frenante sia trasmesso in punti della porzione anulare radialmente interna di accoppiamento tra loro circonferenzialmente distanti. In questo modo, il carico proveniente dalla pista frenante può distribuirsi sulla porzione anulare radialmente interna di accoppiamento lungo un ampio settore circolare, diminuendo la possibilità di concentrazioni di carichi su zone molto limitate della porzione anulare radialmente interna di accoppiamento.

Preferibilmente, ciascuna seconda porzione di collegamento comprende un braccio di rinforzo che si sviluppa dalla seconda zona di connessione e raggiunge un’altra seconda porzione di collegamento che è collocata circonferenzialmente adiacente a detta seconda porzione di collegamento.

Preferibilmente, il braccio di rinforzo si sviluppa lungo una linea arcuata.

Tale linea arcuata, predeterminata durante la fase di progettazione, definisce una concavità per il braccio di rinforzo. In questo modo, durante una frenata, la forza di compressione alla quale è soggetto il braccio di rinforzo tende ad accentuarne la concavità, garantendo che lo stesso si fletta sempre nella stessa direzione evitando rotture o cedimenti del braccio di rinforzo.

Vantaggiosamente, i bracci di rinforzo garantiscono una distribuzione dei carichi sulla porzione anulare radialmente interna di accoppiamento più equilibrata.

In particolare, ciascun braccio di rinforzo si sviluppa dalla seconda zona di connessione e raggiunge un braccio della coppia di bracci, della seconda porzione di collegamento circonferenzialmente successiva, in corrispondenza o in prossimità di una sua estremità radialmente esterna.

Tale configurazione permette la creazione di vortici d’aria tali da consentire una più rapida dissipazione del calore specialmente nelle zone di connessione.

Inoltre, estendendo e collegando il braccio di rinforzo in posizione radialmente interna alla seconda zona di connessione, si consente alla forza di compressione che attraversa il braccio di rinforzo di essere scaricata lontana dal fulcro del collegamento tra il primo ed il secondo componente del freno a disco.

Preferibilmente, ciascuna prima porzione di collegamento comprende una estremità radialmente esterna raccordata alla pista frenante ed una estremità radialmente interna in corrispondenza della rispettiva prima zona di connessione. Più preferibilmente, detta prima porzione di collegamento si sviluppa in una direzione inclinata rispetto ad una direzione radiale passante per il centro della porzione anulare radialmente interna di accoppiamento e per detta estremità radialmente interna.

Vantaggiosamente, tale direzione inclinata rispetto alla direzione radiale permette di poter distribuire i carichi in maniera equilibrata in modo che la prima porzione di collegamento lavori sostanzialmente con una sollecitazione di compressione e che una prima porzione di collegamento radialmente opposta lavori sostanzialmente con una forza di trazione.

Preferibilmente, ciascun braccio di rinforzo di una seconda porzione di collegamento ha disposizione sostanzialmente parallela a quella della prima porzione di collegamento di detto primo componente alla quale è associata la seconda porzione di collegamento del secondo componente.

Vantaggiosamente, anche il braccio di rinforzo - con disposizione sostanzialmente parallela a quella della prima porzione di collegamento - lavora sostanzialmente con una sollecitazione di compressione.

Preferibilmente, detta apertura passante presenta bordi arrotondati in corrispondenza di zone di raccordo di ciascun braccio della coppia di bracci con la rispettiva seconda zona di connessione e con la porzione anulare radialmente interna di accoppiamento.

Più preferibilmente, detti bordi arrotondati presentano raggi di curvatura compresi nell’intervallo tra 1 mm e 6 mm, estremi inclusi, preferibilmente nell’intervallo tra 2 mm e 4 mm, estremi inclusi, e più preferibilmente nell’intervallo tra 2,5 mm e 3 mm, estremi inclusi.

Vantaggiosamente, i bordi arrotondati impediscono che si creino zone di concentrazione degli sforzi tra i bracci e la seconda zona di connessione e tra i bracci e la porzione anulare radialmente interna di accoppiamento.

Preferibilmente, ciascun braccio della coppia di bracci presenta lo stesso spessore assiale.

Più preferibilmente, detto braccio di rinforzo ha spessore assiale inferiore a quello dei bracci della coppia di bracci.

Vantaggiosamente, i bracci delle coppie di bracci e i bracci di rinforzo giacciono su due piani diversi. Il piano medio dei bracci delle coppie di bracci giace tra due piani di massimo spessore delle seconde porzioni di collegamento, mentre il piano medio dei bracci di rinforzo giace su un piano che si trova tra i suddetti piani di massimo spessore. Questo, oltre ad alleggerire la struttura del disco freno, crea una discontinuità della superficie che vantaggiosamente aumenta la turbolenza dell’aria sul disco freno in esercizio e quindi la dissipazione del calore.

Il collegamento tra le seconde porzioni di collegamento del secondo componente e le corrispondenti prime porzioni di collegamento del primo componente, avviene tramite i suddetti organi di vincolo.

Preferibilmente, tali organi di vincolo comprendono rivetti assialmente forati accolti in rispettivi fori passanti definiti nella prima e seconda zona di connessione.

Vantaggiosamente, l’impiego di rivetti forati assicura un migliore smorzamento delle vibrazioni con l’effetto di ottenere una minore rumorosità di frenatura.

Preferibilmente, detti organi di vincolo sono tra loro equidistanziati di una distanza L compresa nell’intervallo tra 10 mm e 80 mm, estremi inclusi, preferibilmente nell’intervallo tra 20 mm e 50 mm, estremi inclusi, e più preferibilmente nell’intervallo tra 35 mm e 40 mm, estremi inclusi.

Vantaggiosamente, la Richiedente ha trovato che con la distanza L compresa nei suddetti intervalli le vibrazioni del disco freno durante la frenata sono contenute, così come la relativa rumorosità.

La Richiedente ha altresì trovato che i valori preferiti della suddetta distanza L tra gli organi di vincolo sono sostanzialmente invariati indipendentemente dal diametro esterno del disco freno. Per tale motivo il numero degli organi di vincolo, ossia il numero delle prime e seconde porzioni di collegamento, aumenta all’aumentare del diametro esterno del disco freno. Ad esempio, la Richiedente ha trovato che per un disco freno con diametro esterno uguale a 140 mm sono convenienti n° 6 organi di vincolo (ossia n° 6 prime e seconde porzioni di collegamento) e che per un disco freno con diametro esterno uguale a 160 mm sono convenienti n° 7 organi di vincolo (ossia n° 7 prime e seconde porzioni di collegamento).

Preferibilmente, detta prima zona di connessione è assialmente sovrapposta alla corrispondente seconda zona di connessione.

Più preferibilmente, detta prima zona di connessione è alloggiata in un recesso della seconda zona di connessione.

Ancora più preferibilmente, detta prima zona di connessione non è radialmente in contatto con la seconda zona di connessione.

Vantaggiosamente, in questo modo il recesso della seconda zona di connessione può essere realizzato senza la necessità di tolleranze dimensionali strette. Nel caso che il primo e secondo componente siano realizzati in materiali diversi (ad esempio acciaio e alluminio, rispettivamente), le diverse dilatazioni termiche del primo e secondo componente non generano carichi radiali sul recesso della seconda zona di connessione.

Preferibilmente, detta pista frenante comprende una pluralità di aperture passanti, di forma allungata ed inclinate rispetto ad una direzione di sviluppo di un bordo laterale di dette pastiglie di frenatura.

Vantaggiosamente, la Richiedente ha trovato che - grazie a tale inclinazione - è ridotta la rumorosità durante la frenata, in quanto durante la frenata il bordo laterale delle pastiglie di frenatura non incontra di colpo l’intera apertura passante, ma la incontra con gradualità.

Inoltre, la Richiedente ha trovato che - usando una stessa inclinazione per tutte le aperture passanti - la rumorosità è costante durante la frenata.

Preferibilmente, dette aperture passanti hanno una inclinazione, rispetto a detta direzione di sviluppo di detto bordo laterale di dette pastiglie di frenatura, compresa nell’intervallo tra 5° e 60° mm, estremi inclusi, preferibilmente nell’intervallo tra 15° e 40° mm, estremi inclusi, e più preferibilmente detta inclinazione è di circa 29°.

Vantaggiosamente, la Richiedente ha trovato che con le inclinazioni sopra indicate la rumorosità del disco freno durante la frenata è particolarmente contenuta.

Preferibilmente, dette aperture passanti sono in un numero multiplo del numero delle prime porzioni di collegamento.

Vantaggiosamente, la Richiedente ha trovato che in questo modo la rumorosità del disco freno durante la frenata è significativamente contenuta.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno meglio evidenziati dalla descrizione di sue forme di realizzazione preferite, fatta con riferimento ai disegni allegati ove:

- la figura 1 è una vista prospettica di una prima forma di realizzazione di un disco freno per bicicletta secondo la presente invenzione;

- la figura 2 è una vista frontale del disco freno della figura 1;

- la figura 3 è una vista laterale del disco freno della figura 1;

- la figura 4 è una vista ingrandita di una porzione del disco freno della figura 2, tale porzione essendo individuata dal rettangolo tratteggiato della figura 2;

- la figura 5 è una vista in sezione, in scala ingrandita, del disco freno della figura 4, presa secondo il piano V-V della figura 4;

- la figura 6 è una vista frontale del disco freno della figura 1, del tutto analoga alla figura 2, in cui si è aggiunta una pastiglia di frenatura;

- la figura 7 è una vista posteriore del disco freno della figura 1, in cui si è aggiunta una pinza di un freno a disco;

- la figura 8 è una vista frontale di una seconda forma di realizzazione del disco freno per bicicletta secondo la presente invenzione;

- la figura 9 è una vista frontale del disco freno della figura 1, del tutto analoga alla figura 2, ma avente sostanzialmente la stessa scala della figura 8;

- la figura 10 è una vista prospettica di una terza forma di realizzazione di un disco freno per bicicletta secondo la presente invenzione;

- la figura 11 è una vista in spaccato, in scala ingrandita, di una porzione del disco freno della figura 10;

- la figura 12 è una vista prospettica del disco freno della figura 10, presa da parte contrapposta rispetto alla figura 10.

Con riferimento iniziale alle figure 1-7 e 9, con 10 è complessivamente indicata una prima forma di realizzazione di un disco freno per bicicletta secondo la presente invenzione.

Il disco freno 10 è configurato per essere montato su un mozzo (non illustrato) di una ruota della bicicletta.

Il mozzo è montato sul telaio della bicicletta. In particolare, il telaio comprende due contrapposti bracci di supporto della ruota alle cui rispettive porzioni di estremità libere sono previste sedi di alloggiamento di contrapposte porzioni di estremità libera del mozzo.

Una pinza 12 (figura 7) di un freno a disco è fissata sul telaio della bicicletta. In particolare, la pinza è fissata in modo convenzionale ad uno dei bracci di supporto della ruota.

All’interno della pinza 12 si trovano almeno due contrapposte pastiglie di frenatura 14 (figura 6).

Il disco freno 10 ruota all’interno dello spazio definito tra le contrapposte pastiglie di frenatura 14. Azionando la leva del freno (non illustrata), le pastiglie di frenatura 14 vengono avvicinate al disco freno 10, generando attrito sul disco freno 10 e, conseguentemente, frenando la ruota.

In particolare, il mozzo è esteso lungo un asse longitudinale X che coincide con l’asse di rotazione della ruota di bicicletta e del disco freno 10 (figura 1).

Il mozzo comprende una sede disco per l'accoglimento ed il bloccaggio in rotazione del disco freno 10, ed uno spallamento, che fornisce una posizione di battuta in senso assiale per il disco freno 10 montato sulla sede disco.

La sede disco comprende una superficie radialmente esterna scanalata, ossia una superficie radialmente esterna che è sviluppata longitudinalmente ed è provvista di scanalature longitudinali.

Il disco freno 10 comprende una superficie radialmente interna scanalata 42a coniugata a quella della sede disco, ossia una superficie radialmente interna 42a che è sviluppata longitudinalmente ed è provvista di scanalature longitudinali coniugate a quelle della superficie radialmente esterna scanalata della sede disco.

Più in generale, la sede disco è sagomata secondo un profilo ad accoppiamento di forma. Con questo termine si intende che il profilo della sede disco ha caratteristiche geometriche tali da consentire la trasmissione di una torsione fra il mozzo (sul quale la sede disco è ricavata) ed il disco freno 10 montato su tale sede disco con un profilo coniugato. Un profilo ad accoppiamento di forma può essere ad esempio un profilo poligonale, oppure un profilo circolare con un'alterazione (ad esempio, spianato lungo una corda), od altro. In particolare, il profilo ad accoppiamento di forma della sede disco illustrata nell’esempio non limitativo delle figure è un profilo scanalato, con risalti e gole, orientati in direzione parallela all'asse X.

Lo spallamento è previsto adiacente ad un lato assialmente interno della sede disco.

Adiacente al contrapposto lato assialmente esterno della sede disco è prevista una porzione filettata, formata in corrispondenza di una porzione di estremità libera del mozzo, per l'accoppiamento con una ghiera di serraggio (non illustrata), che trattiene il disco freno 10 nella sede disco, contro lo spallamento.

Il disco freno 10 comprende un primo componente 30 ed un secondo componente 40.

Il primo componente 30 comprende una pista frenante 32 ed il secondo componente 40 comprende una porzione anulare radialmente interna 42 di accoppiamento al mozzo.

La pista frenante 32 è configurata per cooperare con le pastiglie di frenatura 14 e ha uno sviluppo sostanzialmente anulare, così che il profilo radialmente esterno del primo componente 30 è sostanzialmente circolare. Per rendere il primo componente 30 meno tagliente, il bordo radialmente esterno 30a del primo componente 30 è arrotondato, come mostrato nella figura 3.

La porzione anulare radialmente interna 42 è provvista della superficie radialmente interna scanalata 42a descritta in precedenza.

Il primo componente 30 è preferibilmente realizzato in un primo materiale che garantisce buone caratteristiche di frenatura e di resistenza sia all’ossidazione sia all’usura, quale ad esempio acciaio, mentre il secondo componente 40 è preferibilmente realizzato in un secondo materiale più leggero, quale ad esempio alluminio o sue leghe oppure altre leghe leggere. L’alluminio (o sue leghe) è particolarmente indicato per la sua capacità di trasferire e smaltire più facilmente il calore sviluppato durante la frenata.

Il primo componente 30 comprende una pluralità di prime porzioni di collegamento 34 che si sviluppano dalla pista frenante 32 verso l’interno (ossia verso l’asse X del disco freno 10). Le prime porzioni di collegamento 34 comprendono rispettive prime zone di connessione 36 in corrispondenza delle quali il primo componente 30 è collegato al secondo componente 40. Le prime porzioni di collegamento 34 sono circonferenzialmente equidistanziate e, nell’esempio illustrato nelle figure 1-7 e 9, sono in numero di sette. Nelle figure 1-7 e 9, per non appesantire la rappresentazione grafica, sono indicati i riferimenti numerici solo su alcune delle prime porzioni di collegamento 34, così come solo su alcuni di altri elementi descritti nel seguito.

Le prime zone di connessione 36 sono realizzate in corrispondenza di rispettive porzioni di estremità libera delle prime porzioni di collegamento 34.

In particolare, ciascuna prima porzione di collegamento 34 comprende una estremità radialmente esterna 34a raccordata alla pista frenante 32 ed una estremità radialmente interna 34b in corrispondenza della rispettiva prima zona di connessione 36.

Nell’esempio illustrato nelle figure 1-7 e 9, le prime porzioni di collegamento 34 comprendono una rispettiva coppia di elementi connettori 35 che si estendono tra la rispettiva prima zona di connessione 36 e la pista frenante 32. La coppia di elementi connettori 35 definisce tra di essi una apertura passante di forma allungata 37.

Gli elementi connettori 35 hanno disposizione leggermente divergente o sostanzialmente parallela, a partire dalla rispettiva prima zona di connessione 36 verso la pista frenante 32.

Nell’esempio illustrato nelle figure 1-7 e 9, ciascun elemento connettore 35 presenta lo stesso spessore assiale.

La prima porzione di collegamento 34 si sviluppa in una direzione inclinata rispetto ad una direzione radiale passante per il centro della porzione anulare radialmente interna 42 e per l’estremità radialmente interna 34b. Tale inclinazione rispetto alla direzione radiale è compresa nell’intervallo tra 5° e 70°, estremi inclusi, preferibilmente nell’intervallo tra 30° e 60°, estremi inclusi, e più preferibilmente nell’intervallo tra 45° e 55°, estremi inclusi.

La pista frenante 32 comprende una pluralità di fenditure passanti 32a, di forma allungata ed inclinate rispetto ad una direzione di sviluppo di un bordo laterale 14a delle pastiglie di frenatura 14 (figura 6).

In altre parole, dato che il bordo laterale 14a delle pastiglie di frenatura 14 si sviluppa secondo una direzione sostanzialmente parallela a una direzione radiale che passa per il centro della pastiglia di frenatura 14 e per il centro del disco freno 10, le fenditure passanti 32a sono sostanzialmente inclinate rispetto a tale direzione radiale.

La direzione delle fenditure passanti 32a è definita come la direzione lungo la quale si sviluppa un bordo di tali aperture. Tale bordo è preferibilmente il bordo della fenditura passante 32a che per primo entra in contatto con la pastiglia di frenatura 14 durante il normale utilizzo della bicicletta.

In particolare, le fenditure passanti 32a hanno una inclinazione, rispetto alla direzione di sviluppo del bordo laterale 14a, compresa nell’intervallo tra 5° e 60°, estremi inclusi, preferibilmente nell’intervallo tra 15° e 40° estremi inclusi, e più preferibilmente detta inclinazione è di circa 29°.

Tutte le fenditure passanti 32a hanno sostanzialmente la stessa inclinazione, o comunque una inclinazione compresa nei suddetti intervalli, estremi inclusi.

Le fenditure passanti 32a sono in un numero multiplo del numero delle prime porzioni di collegamento 34. In particolare, nell’esempio illustrato nelle figure 1-7 e 9, le prime porzioni di collegamento 34 sono in numero di sette e le fenditure 32a sono in numero di quarantanove.

Il secondo componente 40 comprende una pluralità di seconde porzioni di collegamento 44, in numero uguale a quello della pluralità delle prime porzioni di collegamento 34. Le seconde porzioni di collegamento 44 sono circonferenzialmente equidistanziate. Le seconde porzioni di collegamento 44 si sviluppano verso l’esterno dalla porzione anulare radialmente interna 42 verso il primo componente 30 e comprendono rispettive seconde zone di connessione 46, in corrispondenza delle quali il secondo componente 40 è collegato al primo componente 30. Nelle figure 1-7 e 9, per non appesantire la rappresentazione grafica, sono indicati i riferimenti numerici solo su alcune delle seconde porzioni di collegamento 44, così come solo su alcuni di altri elementi descritti nel seguito.

Le seconde zone di connessione 46 sono realizzate in corrispondenza di rispettive porzioni di estremità libera delle seconde porzioni di collegamento 44.

In particolare, ciascuna seconda porzione di collegamento 44 comprende una estremità radialmente esterna 44a in corrispondenza della rispettiva seconda zona di connessione 46 ed una estremità radialmente interna 44b raccordata alla porzione anulare radialmente interna 42.

Le seconde porzioni di collegamento 44 comprendono una rispettiva coppia di bracci 45 che si estendono tra la rispettiva seconda zona di connessione 46 e la porzione anulare radialmente interna 42. La coppia di bracci 45 definisce tra di essi una apertura passante 47.

La coppia di bracci 45 presenta disposizione divergente dalla rispettiva seconda zona di connessione 46 verso la porzione anulare radialmente interna 42. Tali bracci divergenti 45 si sviluppano quindi in direzioni diverse.

Come illustrato nelle unite figure, un primo braccio 45 della coppia di bracci 45 presenta inclinazione, rispetto ad una direzione radiale passante per il centro della porzione anulare radialmente interna 42 e la seconda zona di connessione 46, opposta all’inclinazione dell’altro braccio divergente.

Preferibilmente, il primo braccio divergente 45 è inclinato rispetto all’altro braccio divergente di un angolo compreso tra 15° e 90°, più preferibilmente compreso tra 20° e 60°, ancor più preferibilmente compreso tra 35° e 45°.

Nell’esempio illustrato nelle figure 1-7 e 9, ciascun braccio 45 presenta lo stesso spessore assiale.

I bracci divergenti 45 hanno uno sviluppo non rettilineo ma arcuato.

Lo sviluppo arcuato dei bracci divergenti 45 definisce una concavità degli stessi in modo tale che una retta passante per l’estremità di un braccio 45 vincolata alla seconda zona di connessione 46 e per l’estremità dello stesso braccio vincolata alla porzione anulare radialmente interna 42 non intercetta porzioni del braccio comprese tra le due estremità.

Come meglio illustrato in figura 2, la concavità di entrambi bracci divergenti 45 è rivolta nella stessa direzione.

Preferibilmente, la concavità di un braccio 45 è direttamente affacciata all’apertura passante 37 e la concavità del braccio 45, della seconda porzione di collegamento 44, circonferenzialmente precedente (in accordo al verso di rotazione del disco freno) è rivolta da parte opposta rispetto all’apertura passante 37.

L’apertura passante 47 presenta bordi arrotondati in corrispondenza di zone di raccordo di ciascun braccio 45 con la rispettiva seconda zona di connessione 46 e con la porzione anulare radialmente interna 42. In altre parole ciascun braccio 45 è collegato con la rispettiva seconda zona di connessione 46 e con la porzione anulare radialmente interna 42 senza spigoli vivi, ma con bordi arrotondati.

Tali bordi arrotondati presentano raggi di curvatura compresi nell’intervallo tra 1 mm e 6 mm, estremi inclusi, preferibilmente nell’intervallo tra 2 mm e 4 mm, estremi inclusi, e più preferibilmente nell’intervallo tra 2,5 mm e 3 mm, estremi inclusi. Tali raggi di curvatura consentono di avere una distribuzione delle sollecitazioni omogenea tra i bracci divergenti 45.

Ciascuna seconda porzione di collegamento 44 comprende un braccio di rinforzo 49 che si sviluppa dalla seconda zona di connessione 46 e raggiunge un’altra seconda porzione di collegamento 44 che è collocata circonferenzialmente adiacente alla suddetta seconda porzione di collegamento 44.

In particolare, ciascun braccio di rinforzo 49 si sviluppa dalla seconda zona di connessione 46 e raggiunge un braccio 45 dell’altra seconda porzione di collegamento 44 che è collocato circonferenzialmente adiacente. Nell’esempio illustrato nelle figure 1-7 e 9, il braccio di rinforzo 49 raggiunge il braccio divergente 45 in corrispondenza o in prossimità della sua estremità radialmente esterna 44a.

Ciascun braccio di rinforzo 49 di una seconda porzione di collegamento 44 ha disposizione sostanzialmente parallela a quella della prima porzione di collegamento 34 del primo componente 30.

Nell’esempio illustrato nelle figure 1-7 e 9, i bracci di rinforzo 49 hanno spessore assiale inferiore a quello dei bracci 45.

Come mostrato nella figura 7, il diametro esterno massimo del secondo componente 40 è inscritto in una circonferenza C che non va in interferenza con la pinza 12.

In altre parole, il diametro esterno massimo del secondo componente 40 è minore del diametro interno della pista frenante 32.

Il collegamento tra le seconde porzioni di collegamento 44 del secondo componente 40 e le corrispondenti prime porzioni di collegamento 34 del primo componente 30, ed in particolare il collegamento tra le seconde zone di connessione 46 e le corrispondenti prime zone di connessione 36, avviene tramite organi di vincolo 50.

Tale organo di vincolo 50 è preferibilmente un rivetto 52. Il rivetto 52 è forato ed è accolto in rispettivi fori passanti 36c, 46c formati nella prima e seconda zona di connessione 36, 46. Inoltre, il rivetto 52 è montato con asse sostanzialmente parallelo all'asse X ed è cianfrinato. La cianfrinatura 52a del rivetto 52 è effettuata sulla prima zona di connessione 36, mentre lo spallamento 52b del rivetto 52 poggia sulla seconda zona di connessione 46.

Il trasferimento della forza frenante avviene attraverso i rivetti 52 che lavorano a taglio ed attraverso la superficie di contatto tra la prima e seconda zona di connessione 36, 46. Le sollecitazioni laterali sul disco freno 10 sono scaricate sulla superficie di contatto tra la prima e seconda zona di connessione 36, 46.

Come illustrato nelle figure 4 e 5, la prima zona di connessione 36 è assialmente sovrapposta alla corrispondente seconda zona di connessione 46 ed è alloggiata in un recesso 46a della seconda zona di connessione 46.

Come illustrato nelle figure 4 e 5, la prima zona di connessione 36 non è radialmente in contatto con la seconda zona di connessione 46. In altre parole, è previsto uno spazio in direzione radiale tra parete laterale 46b del recesso 46a della seconda zona di connessione 46 e parete laterale 36a della prima zona di connessione 36. La parete laterale 46b e la parete laterale 36a sono disposte sostanzialmente parallele all'asse X.

Gli organi di vincolo 50 sono tra loro equidistanziati di una distanza L (figura 9) compresa nell’intervallo tra 10 mm e 80 mm, estremi inclusi, preferibilmente nell’intervallo tra 20 mm e 50 mm, estremi inclusi, e più preferibilmente nell’intervallo tra 35 mm e 40 mm, estremi inclusi.

La figura 8 mostra una seconda forma di realizzazione preferita di un disco freno per bicicletta in accordo con la presente invenzione, indicato complessivamente con 10.

In tale figura 8, elementi analoghi o funzionalmente corrispondenti a quelli sopra descritti con riferimento alla prima forma di realizzazione illustrata nelle figure 1-7 e 9 sono indicati con lo stesso riferimento numerico e per la loro descrizione di dettaglio si rimanda a quanto sopra esposto.

La seconda forma di realizzazione del disco freno 10 illustrata nella figura 8 differisce da quella illustrata nelle figure 1-7 e 9 sostanzialmente per il fatto che il disco freno 10 ha diametro esterno minore di quello del disco freno 10 illustrato nelle figure 1-7 e 9, come si evidenzia bene dal confronto visivo delle figure 8 e 9.

Ad esempio, il disco freno 10 di figura 8 ha diametro esterno uguale a 140 mm, mentre il disco freno 10 di figura 9 ha diametro esterno uguale a 160 mm.

La distanza L tra gli organi di vincolo 50 del disco freno 10 di figura 8 è sostanzialmente invariata rispetto a quella del disco freno 10 di figura 9.

Per ottenere questo, il numero degli organi di vincolo 50 del disco freno 10 di figura 8, ossia il numero delle prime e seconde porzioni di collegamento 34 e 44, è minore di quello del disco freno 10 di figura 9. In particolare, gli organi di vincolo 50 del disco freno 10 di figura 8 sono in numero di sei, invece dei sette organi di vincolo 50 del disco freno 10 di figura 9.

Le prime e seconde porzioni di collegamento 34 e 44 del disco freno 10 di figura 8 sono in numero di sei e le fenditure passanti 32a sono in numero di quarantadue.

Le figure 10-12 mostrano una terza forma di realizzazione preferita di un disco freno per bicicletta in accordo con la presente invenzione, indicato complessivamente con 10.

In tali figure 10-12, elementi analoghi o funzionalmente corrispondenti a quelli sopra descritti con riferimento alla prima forma di realizzazione illustrata nelle figure 1-7 e 9 sono indicati con lo stesso riferimento numerico e per la loro descrizione di dettaglio si rimanda a quanto sopra esposto.

La terza forma di realizzazione del disco freno 10 illustrata nelle figure 10-12 differisce da quella illustrata nelle figure 1-7 e 9 sostanzialmente per il fatto che le seconde zone di connessione 46 del disco freno 10 non sono provviste dei recessi 46a previsti nelle seconde zone di connessione 46 del disco freno 10 delle figure 1-7 e 9. Le prime zone di connessione 36 sono assialmente sovrapposte alle corrispondenti seconde zone di connessione 46, come illustrato nelle figure 10-12.

In questo caso, il secondo componente 40 può essere realizzato in lamiera di acciaio punzonata, in materiale composito o in materia plastica.

In particolare, il secondo componente 40 può essere realizzato in acciaio e la formatura avviene con stampaggi successivi.

Il secondo componente 40 del disco freno 10 delle figure 1-9 è generalmente realizzato in alluminio forgiato (o sue leghe) e poi lavorato a macchina.

Ovviamente, un tecnico del ramo, allo scopo di soddisfare specifiche e contingenti esigenze, potrà apportare numerose modifiche e varianti al disco freno per bicicletta della presente invenzione, tutte peraltro contenute nell’ambito di protezione definito dalle seguenti rivendicazioni.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Disco freno (10) per bicicletta comprendente: - un primo componente (30) avente una pista frenante (32) configurata per cooperare con pastiglie di frenatura (14) ed una pluralità di prime porzioni di collegamento (34) che si sviluppano verso l’interno e che comprendono rispettive prime zone di connessione (36); - un secondo componente (40) avente (i) una porzione anulare radialmente interna di accoppiamento (42) ad un mozzo di una ruota della bicicletta e (ii) una pluralità di seconde porzioni di collegamento (44), in numero corrispondente a detta pluralità di dette prime porzioni di collegamento (34), le seconde porzioni di collegamento (44) sviluppandosi verso l’esterno dalla porzione anulare radialmente interna di accoppiamento (42) verso detto primo componente (30) e comprendendo rispettive seconde zone di connessione (46); - organi di vincolo (50) attivi tra le prime zone di connessione (36) e le corrispondenti seconde zone di connessione (46); caratterizzato dal fatto che dette seconde porzioni di collegamento (44) comprendono almeno una rispettiva coppia di bracci (45) che si estendono tra la rispettiva seconda zona di connessione (46) e la porzione anulare radialmente interna di accoppiamento (42), detta coppia di bracci (45) definendo tra di essi una apertura passante (47).
2. Disco freno (10) secondo la rivendicazione 1, in cui detta coppia di bracci (45) presenta disposizione divergente dalla rispettiva seconda zona di connessione (46) verso la porzione anulare radialmente interna di accoppiamento (42).
3. Disco freno (10) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui ciascuna seconda porzione di collegamento (44) comprende un braccio di rinforzo (49) che si sviluppa dalla seconda zona di connessione (46) e raggiunge un’altra seconda porzione di collegamento (44) che è collocata circonferenzialmente adiacente a detta seconda porzione di collegamento (44)
4. Disco freno (10) secondo la rivendicazione 3, in cui detto braccio di rinforzo (49) raggiunge un braccio (45) di detta coppia di bracci (45) di una successiva seconda porzione di collegamento (44) in corrispondenza o in prossimità di una sua estremità radialmente esterna (44a).
5. Disco freno (10) secondo la rivendicazione 3 o 4, in cui ciascun braccio di rinforzo (49) di una seconda porzione di collegamento (44) ha disposizione sostanzialmente parallela a quella della prima porzione di collegamento (34) di detto primo componente (30) alla quale è associata la seconda porzione di collegamento (44) del secondo componente (40).
6. Disco freno (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui ciascuna prima porzione di collegamento (34) comprende una estremità radialmente esterna (34a) raccordata alla pista frenante (32) ed una estremità radialmente interna (34b) in corrispondenza della rispettiva prima zona di connessione (36), detta prima porzione di collegamento (34) sviluppandosi in una direzione inclinata rispetto ad una direzione radiale passante per il centro della porzione anulare radialmente interna di accoppiamento (42) e per detta estremità radialmente interna (10).
7. Disco freno (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui ciascun braccio (45) di detta coppia di bracci (45) presenta lo stesso spessore assiale.
8. Disco freno (10) secondo la rivendicazione 3 e 7, in cui detto braccio di rinforzo (10) ha spessore assiale inferiore a quello di detta coppia di bracci (45).
9. Disco freno (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti organi di vincolo (50) comprendono rivetti forati (52) assialmente accolti in rispettivi fori passanti (36c, 46c) definiti in detta prima zona di connessione (36) e in detta seconda zona di connessione (46).
10. Disco freno (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti organi di vincolo (50) sono tra loro equidistanziati di una distanza (L) compresa nell’intervallo tra 10 mm e 80 mm, estremi inclusi, preferibilmente nell’intervallo tra 20 mm e 50 mm, estremi inclusi, e più preferibilmente nell’intervallo tra 35 mm e 40 mm, estremi inclusi.
11. Disco freno (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta prima zona di connessione (36) è assialmente sovrapposta alla corrispondente seconda zona di connessione (46) ed è alloggiata in un recesso (46a) della seconda zona di connessione (46).
12. Disco freno (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta prima zona di connessione (36) presenta contatto esclusivamente assiale con la seconda zona di connessione (46).
13. Disco freno (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta pista frenante (32) comprende una pluralità di fenditure passanti (32a), di forma allungata ed inclinate rispetto ad una direzione di sviluppo di un bordo laterale (14a) di dette pastiglie di frenatura (14).
14. Disco freno (10) secondo la rivendicazione 13, in cui dette fenditure passanti (32a) hanno una inclinazione, rispetto a detta direzione di sviluppo di detto bordo laterale (14a) di dette pastiglie di frenatura (14), compresa nell’intervallo tra 5° e 60° mm, estremi inclusi, preferibilmente nell’intervallo tra 15° e 40° mm, estremi inclusi, e più preferibilmente detta inclinazione è di circa 29°.
15. Disco freno (10) secondo la rivendicazione 13 o 14, in cui dette fenditure passanti (32a) sono in un numero multiplo del numero delle prime porzioni di collegamento (34).