IT201800007793A1

IT201800007793A1 - Pastiglia e pinza freno per freno a disco di bicicletta

Info

Publication number: IT201800007793A1
Application number: IT102018000007793A
Authority: IT
Inventors: Mario Meggiolan; Filippo Bove
Original assignee: Campagnolo Srl
Priority date: 2018-08-03
Filing date: 2018-08-03
Publication date: 2020-02-03
Also published as: US20200039604A1; US11091220B2; EP3604848A1; CN110789656A

Description

Pastiglia e pinza freno per freno a disco di bicicletta

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda una pastiglia per freno a disco di bicicletta.

L’invenzione riguarda inoltre una pinza freno per freno a disco di bicicletta.

Nel seguito della presente descrizione e nelle successive rivendicazioni, con “bicicletta” si intende sia una bicicletta da competizione, sia una mountain-bike, sia una bicicletta da passeggio, sia una biciletta elettrica (e-bike).

L’invenzione trova un’applicazione preferita nel settore delle biciclette 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 di essere meno soggetti a problemi causati da fango o acqua.

Tipicamente, un freno a disco comprende una pinza freno montata sul telaio della bicicletta (in particolare sulla forcella o sui foderi posteriori del telaio, a seconda se si tratta rispettivamente di freno a disco per la ruota anteriore o di freno a disco per la ruota posteriore della bicicletta) ed un disco freno montato sul mozzo della ruota.

All’interno della pinza freno vi sono due o quattro contrapposte pastiglie. 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.

Sono noti freni a disco a comando meccanico e freni a disco a comando idraulico. Nei primi la movimentazione delle pastiglie a seguito dell’azionamento della leva freno avviene per effetto di una azione di tiro esercitata da un cavo metallico associato alla leva freno ed alla pinza freno che supporta le pastiglie. Nei secondi la movimentazione delle pastiglie avviene per effetto dell’azione di spinta esercitata da un pistone idraulico su ciascuna pastiglia.

Le pastiglie tipicamente comprendono ciascuna un telaio di supporto destinato ad essere accoppiato alla pinza freno ed un elemento in materiale usurabile per attrito (nel seguito indicato anche come “ferodo”) associato al telaio di supporto e destinato a strisciare sul disco freno durante la frenata. Le pastiglie devono essere sostituite quando i ferodi raggiungono un certo grado di usura.

La Richiedente ha osservato che nell’uso la potenza massima resistente della pastiglia può raggiungere anche 800 W e, soprattutto a seguito di ripetute frenate, quando ad esempio i ciclisti sono in gruppo, oppure in discesa, la temperatura della pinza freno può raggiungere temperature molto elevate, pari anche a circa 90°C.

Il calore generato durante la frenata deve essere smaltito adeguatamente poiché altrimenti possono avvenire fenomeni indesiderati, quali ad esempio la ‘‘cristallizzazione’’ o “bruciatura” del ferodo e il ‘‘fading’’. Tali fenomeni comportano una sensibile riduzione del coefficiente di attrito del ferodo e, conseguentemente, un sensibile calo delle prestazioni del freno, nonché una indesiderata dilatazione del telaio di supporto e/o del ferodo.

Sono note soluzioni atte a consentire lo smaltimento di calore dalle pastiglie dei freni a disco di biciclette.

US 8550220 descrive un freno a disco in cui le pastiglie comprendono una piastra di supporto 32, una piastra di raffreddamento 30 e un ferodo 34. La piastra di raffreddamento 30 è realizzata tipicamente in lega leggera, quale alluminio o sue leghe, e comprende alette di dissipazione di calore 72. La piastra di supporto 32 è realizzata tipicamente in acciaio inossidabile o altro materiale metallico più resistente e rigido rispetto al materiale della piastra di raffreddamento 30. La piastra di raffreddamento 30 è interposta tra il ferodo 34 e la piastra di supporto 32. La piastra di supporto 32 è alloggiata in un recesso 70 formato su una faccia della piastra di raffreddamento 30, mentre il ferodo 34 è alloggiato in un recesso 60 formato sulla contrapposta faccia della piastra di raffreddamento 30.

La Richiedente ha osservato che nelle pastiglie divulgate da US 8550220 non può essere garantito un supporto stabile del ferodo 34 all’interno della pinza freno per il fatto che il ferodo 34, pur essendo fissato alla piastra di supporto 32, è accoppiato alla piastra di raffreddamento 30, che è realizzata in un materiale avente un coefficiente di dilatazione termica molto diverso da quello della piastra di supporto 32. Per effetto del calore generato durante la frenata si possono quindi verificare dei movimenti relativi tra piastra di supporto 32 e piastra di raffreddamento 30 che possono provocare spostamenti indesiderati tra ferodo 34 e piastra di supporto 32, con il rischio di compromettere la precisione, affidabilità e ripetibilità della frenata del freno a disco. Inoltre, per effetto della dilatazione termica combinata della piastra di raffreddamento 30, della piastra di supporto 32 e del ferodo 34, si possono generare distacchi di materiale in corrispondenza dei fori passanti, e, per effetto della differenza di dilatazione reciproca, anche distacchi tra il ferodo e il telaio di supporto, aggravati dalla dilatazione della colla nelle superfici di contatto reciproco.

Il problema tecnico che sta alla base della presente invenzione è quello di mettere a disposizione una pastiglia per un freno a disco di bicicletta che garantisca uno smaltimento di calore estremamente efficiente e nel contempo una ottimale precisione, affidabilità e ripetibilità di frenata, senza incorrere nel rischio di cedimenti strutturali, in particolare di generazione di cricche nel materiale del ferodo.

La presente invenzione riguarda pertanto, in un suo primo aspetto, una pastiglia per freno a disco di bicicletta, comprendente un telaio di supporto realizzato in un primo materiale avente un primo coefficiente di conducibilità termica ed un primo coefficiente di dilatazione termica, un elemento in materiale usurabile per attrito associato ad una prima porzione di detto telaio di supporto ed un elemento dissipatore di calore associato ad una seconda porzione di detto telaio di supporto distinta da detta prima porzione, in cui detto elemento dissipatore di calore è realizzato in un secondo materiale diverso da detto primo materiale ed avente un secondo coefficiente di conducibilità termica maggiore di detto primo coefficiente di conducibilità termica ed un secondo coefficiente di dilatazione termica maggiore di detto primo coefficiente di dilatazione termica.

Vantaggiosamente, l’aver previsto di realizzare il telaio di supporto e l’elemento dissipatore di calore in materiali aventi differenti coefficienti di conducibilità termica e di accoppiare l’elemento dissipatore di calore ad una porzione del telaio di supporto distinta dalla porzione a cui è accoppiato il ferodo permette un ottimale trasferimento del calore per conduzione termica dal ferodo verso l’elemento dissipatore di calore tramite il telaio di supporto ed un ottimale smaltimento del calore per convezione termica dall’elemento dissipatore di calore verso l’ambiente esterno. Inoltre, l’aver previsto di accoppiare l’elemento dissipatore di calore unicamente al telaio di supporto, che è realizzato in un materiale avente un coefficiente di dilatazione termica minore di quello del materiale con cui è realizzato l’elemento dissipatore di calore, permette di garantire un supporto stabile del ferodo da parte del telaio di supporto.

Preferibilmente, detta prima porzione di detto telaio di supporto è definita su una prima faccia di detto telaio di supporto e detta seconda porzione di detto telaio di supporto è definita su una seconda faccia di detto telaio di supporto contrapposta a detta prima faccia.

L’elemento dissipatore di calore è quindi posto sulla faccia contrapposta a quella ove è montato l’elemento in materiale usurabile per attrito, così da risultare protetto durante le frenate, che comportano l’usura progressiva del ferodo.

Preferibilmente, detto telaio di supporto comprende, su detta seconda faccia, contrapposti bordi laterali sporgenti ed un ribassamento definito tra detti contrapposti bordi laterali sporgenti.

Tale accorgimento consente un efficace montaggio dell’elemento dissipatore di calore sul telaio di supporto.

Preferibilmente, detto elemento dissipatore di calore comprende una porzione di montaggio accoppiata a detta seconda porzione di detto telaio di supporto ed una porzione di servizio sporgente a sbalzo rispetto a detto telaio di supporto.

La porzione di servizio sporgente a sbalzo espleta efficacemente la funzione di dissipazione del calore per effetto dello scambio di calore per convezione con l’aria, mentre la porzione di montaggio consente sia il montaggio dell’elemento dissipatore di calore sul telaio di supporto sia il trasferimento del calore dal telaio di supporto alla porzione di servizio.

Preferibilmente, detta porzione di montaggio è alloggiata sostanzialmente a filo in una prima zona di detto ribassamento.

Nella presente descrizione e nelle successive rivendicazioni, con l’espressione “alloggiamento sostanzialmente a filo in un ribassamento” si intende indicare un alloggiamento della suddetta porzione di montaggio nel suddetto ribassamento tale per cui la porzione di montaggio non sporge rispetto ai bordi laterali del telaio di supporto, o sporge solo di poco.

La porzione di montaggio dell’elemento dissipatore di calore risulta sostanzialmente annegata nel telaio di supporto e quindi non occupa nella pinza spessore ulteriore rispetto a quello (o significativamente maggiore di quello) occupato dal telaio di supporto.

Preferibilmente, detta porzione di servizio comprende una pluralità di alette.

Più preferibilmente, detta pluralità di alette include prime alette che si estendono a sbalzo da una prima superficie frontale di detto elemento dissipatore di calore rivolta verso detta seconda faccia.

Ancor più preferibilmente, detta pluralità di alette include seconde alette che si estendono a sbalzo da una seconda superficie frontale di detto elemento dissipatore di calore rivolta da parte opposta rispetto a detta prima superficie frontale.

Grazie al fatto che la porzione di servizio sporge a sbalzo rispetto al telaio di supporto è possibile prevedere due serie di alette rivolte da parti contrapposte rispetto al telaio di supporto, conseguendo un elevato scambio termico con l’aria dell’ambiente circonstante.

Preferibilmente, dette prime alette hanno ciascuna un’altezza inferiore rispetto all’altezza di ciascuna di dette seconde alette.

Nella presente descrizione e nelle successive rivendicazioni, con l’espressione “altezza dell’aletta” si intende indicare l’estensione dell’aletta in una direzione sostanzialmente ortogonale rispetto al telaio di supporto, che è sostanzialmente piatto.

L’altezza delle prime alette è limitata dal fatto che sono rivolte dalla stessa parte del ferodo, per cui non possono essere più alte della quota di massima usura del ferodo, per evitare di entrare in contatto con le prime alette della pastiglia contrapposta durante la frenata. L’altezza delle seconde alette può invece essere massimizzata.

Preferibilmente, alcune alette di dette seconde alette hanno almeno in parte un’altezza inferiore all’altezza delle restanti alette di dette seconde alette.

Tale accorgimento consente di lasciare uno spazio di manovra per l’utensile di montaggio della pinza freno sul telaio della bicicletta.

Preferibilmente, alcune alette di dette seconde alette hanno ciascuna una forma tridimensionale diversa da quella di ciascuna delle restanti alette di dette seconde alette.

Vantaggiosamente, la forma tridimensionale di ciascuna delle suddette alette è ottimizzata per aumentare il più possibile la superficie di scambio termico, compatibilmente con l’esigenza di lasciare il suddetto spazio di manovra.

In una forma di realizzazione preferita, la pastiglia comprende un elemento di smorzamento vibrazioni associato a detto telaio di supporto.

Tale elemento di smorzamento vibrazioni assorbe considerevolmente, se non addirittura totalmente, le vibrazioni che possono generarsi sulla pastiglia quando il freno è azionato, evitando che tali vibrazioni influenzino negativamente la frenata.

Preferibilmente, detto elemento di smorzamento vibrazioni è associato al telaio di supporto in corrispondenza di una terza porzione di detto telaio di supporto distinta da detta seconda porzione.

Preferibilmente, detta terza porzione è definita su detta seconda faccia di detto telaio di supporto.

Preferibilmente, detto elemento di smorzamento vibrazioni è alloggiato sostanzialmente a filo in una seconda zona di detto ribassamento distinta da detta prima zona.

Vantaggiosamente, l’elemento di smorzamento vibrazioni risulta anch’esso sostanzialmente annegato nel telaio di supporto e quindi non occupa nella pinza spessore ulteriore rispetto a quello (o significativamente maggiore di quello) occupato dal telaio di supporto.

Preferibilmente, detto primo materiale è acciaio o materiali ferromagnetici.

Tale materiale garantisce ottime proprietà di resistenza strutturale, limitata o sostanzialmente nulla deformabilità per effetto del calore e buone proprietà di conduzione del calore. Inoltre, la previsione di un telaio di supporto in acciaio o materiale ferromagnetico consente di agganciare la pastiglia alla pinza anche tramite sistemi di aggancio magnetici.

Preferibilmente, detto secondo materiale è alluminio o sue leghe.

Tale materiale garantisce ottime proprietà di smaltimento del calore.

Preferibilmente, detto elemento dissipatore di calore è definito da un corpo pieno provvisto di una unica apertura passante.

Preferibilmente, tale apertura passante ha la forma di un’asola aperta.

Tale asola è necessaria per consentire il passaggio del perno di montaggio della pastiglia nella pinza freno. Per il resto l’elemento dissipatore di calore è un corpo pieno che, essendo privo di fori passanti, non presenta ostacoli al flusso termico che si sposta dal ferodo verso le alette.

Preferibilmente, detto elemento dissipatore di calore è fissato a detto telaio di supporto tramite cianfrinatura.

L’elemento dissipatore di calore è tipicamente realizzato per stampaggio ed il suo collegamento per cianfrinatura al telaio di supporto, oltre a risultare particolarmente agevole, consente di conseguire un accoppiamento stabile ed affidabile.

Preferibilmente, l’accoppiamento tra elemento dissipatore di calore e telaio di supporto è ottenuto tramite cianfrinatura orbitale, dove con “cianfrinatura orbitale” si intende l’azione di un punzone sostanzialmente tronco-conico (o conico) o troncopiramidale (o piramidale) che ruota leggermente eccentrico e si sposta assialmente nella direzione che congiunge il vertice della piramide/cono alla base della piramide/cono o, alternativamente, nella direzione perpendicolare alla base della piramide/cono.

In alternativa, l’accoppiamento tra elemento dissipatore di calore e telaio di supporto è ottenuto tramite una cianfrinatura ottenuta utilizzando una spina avente una estremità troncoconica.

In un suo secondo aspetto, l’invenzione riguarda una pinza freno per freno a disco di bicicletta, comprendente un corpo principale configurato per essere associato ad un telaio di bicicletta, il corpo principale comprendendo una fessura in cui sono alloggiate almeno una coppia di pastiglie in accordo con la presente invenzione.

Conseguentemente, la pinza freno per freno a disco di bicicletta possiede tutti i vantaggi indicati sopra con riferimento alla pastiglia dell’invenzione.

Preferibilmente, la porzione di montaggio dell’elemento dissipatore di calore occupa un incavo presente nella pinza freno e, quindi, non sporge rispetto alla pinza freno.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno meglio evidenziati dalla descrizione di una sua forma di realizzazione preferita, fatta con riferimento ai disegni allegati ove:

- la figura 1 è una vista schematica prospettica di una pastiglia per freno a disco di bicicletta in accordo con la presente invenzione;

- la figura 2 è una vista schematica prospettica in esploso della pastiglia di figura 1;

- la figura 3 è una vista schematica laterale della pastiglia di figura 1;

- la figura 4 è una vista schematica prospettica in spaccato di una porzione della pastiglia di figura 1;

- la figura 5 è una vista schematica prospettica di una pinza freno in accordo con la presente invenzione, in una fase di inserimento della pastiglia di figura 1;

- la figura 6 è una vista schematica prospettica della pinza freno di figura 5, in cui la pastiglia di figura 1 è stata inserita;

- la figura 7 è una vista schematica frontale della pinza freno di figura 6, in cui è anche rappresentato schematicamente un utensile di montaggio della pinza freno sul telaio della bicicletta;

- le figure 8 e 9 sono due viste schematiche frontali di porzioni della pinza freno di figura 6;

- la figura 10 è una vista schematica laterale e sezionata della pinza freno di figura 6;

- la figura 11 è una vista schematica prospettica in esploso di una parte della pinza freno di figura 6.

In figura 1, con 1 è indicata una pastiglia per un freno a disco di bicicletta in accordo con la presente invenzione.

Il freno a disco comprende una pinza freno 50, illustrata nelle figure da 5 in poi, destinata ad essere associata al telaio (non illustrato) di una bicicletta ed un disco freno (non illustrato) destinato ad essere associato ad un mozzo (non illustrato) di una ruota anteriore o posteriore della bicicletta.

La pinza freno 50 delle figure allegate è associata alla porzione di telaio della bicicletta in corrispondenza della quale viene montata la ruota anteriore della bicicletta.

Quanto descritto nel seguito con riferimento alla pastiglia 1 ed al relativo freno a disco vale identicamente nel caso di freno a disco per una ruota posteriore della bicicletta.

All’interno della pinza freno 50 si trovano almeno due contrapposte pastiglie 1 in accordo con la presente invenzione.

La pinza freno 50 comprende un corpo principale 52 provvisto di una fessura 54 accessibile dall’esterno ed in cui vengono inserite e sono alloggiate le pastiglie 1. La fessura 54 ha un piano di simmetria sostanzialmente coincidente con un piano trasversale di mezzeria del corpo principale 52, che a sua volta coincide con il piano di mezzeria del disco freno.

Il corpo principale 52 illustrato nelle figure è definito assemblando, ad esempio tramite viti, due pezzi distinti 52a, 52b e la suddetta apertura 54 è definita tra i suddetti pezzi 52a, 52b. Il corpo principale tuttavia potrebbe essere realizzato anche in un unico pezzo o in più pezzi distinti.

Sul corpo principale 52 potrebbero essere previsti mezzi di dissipazione del calore generato durante la frenatura in corrispondenza delle pastiglie 1.

Il disco freno comprende una porzione anulare radialmente esterna che è disposta all’interno dello spazio definito tra le pastiglie 1. Azionando la leva del freno (non illustrata), le pastiglie 1 vengono avvicinate al disco freno (che ruota solidale alla ruota della bicicletta), generando attrito sul disco freno e, conseguentemente, frenando la ruota.

La pastiglia 1 comprende un telaio di supporto 10 destinato ad essere associato alla pinza freno 50. Al telaio di supporto 10 è associato un elemento in materiale usurabile per attrito 20 ed un elemento dissipatore di calore 30.

Il telaio di supporto 10 è realizzato in un primo materiale avente un primo coefficiente di conducibilità termica ed un primo coefficiente di dilatazione termica. Tipicamente tale materiale è acciaio o un materiale ferromagnetico. Ad esempio si può usare acciaio da formatura.

L’elemento dissipatore di calore 30 è realizzato in un secondo materiale diverso dal primo materiale. Il secondo materiale ha un secondo coefficiente di conducibilità termica che è maggiore del primo coefficiente di conducibilità termica ed un secondo coefficiente di dilatazione termica che è maggiore del primo coefficiente di dilatazione termica. Tipicamente il secondo materiale è alluminio o sue leghe.

In sue forme di realizzazione preferite, l’elemento dissipatore di calore 30 è realizzato in leghe di alluminio serie 6000 e 1000. Ad esempio si può usare la lega 6061, che ha una densità di circa 2.7 kg/dm<3>, un coefficiente di dilatazione termica di circa 23,6*10<-6 >e coefficiente di conducibilità termica a 20°C di circa 167 W/(m*K).

Il telaio di supporto 10 può invece essere realizzato in un acciaio al carbonio C 0.18%, che ha tipicamente coefficiente di dilatazione termica di circa 12*10<-6 >e coefficiente di conducibilità termica di circa 79 W/(m*°C).

L’elemento in materiale usurabile per attrito 20 può essere realizzato in materiali organici, quali ad esempio fibre di vetro o fibre di rame con resine o, preferibilmente, in materiali metallici, quali ad esempio polveri metalliche sinterizzate.

Il telaio di supporto 10 è sostanzialmente piatto e simmetrico rispetto ad un piano trasversale di mezzeria X.

L’elemento in materiale usurabile per attrito 20 è associato ad una prima porzione 12 di una prima faccia 11 (figura 3) frontale del telaio di supporto 10 (figura 2).

Nell’esempio non limitativo illustrato nelle figure, l’elemento dissipatore di calore 30 è associato ad una seconda porzione 17 di una seconda faccia 16 frontale del telaio di supporto 10, tale seconda faccia 16 (figura 3) essendo contrapposta alla prima faccia 11 (figura 2).

In forme di realizzazione alternative non illustrate, la seconda porzione del telaio di supporto 10 a cui è associato l’elemento dissipatore di calore 30 potrebbe essere realizzata anche sulla prima faccia 11 frontale del telaio di supporto 10, rimanendo comunque distinta dalla prima porzione 12 del telaio di supporto 10.

Il telaio di supporto 10 comprende, sulla sua seconda faccia 16, contrapposti bordi laterali 18 sporgenti in una direzione sostanzialmente ortogonale rispetto al telaio di supporto 10 e tra i quali è definito un ribassamento 19.

L’elemento dissipatore di calore 30 è definito da un corpo pieno 34 comprendente una porzione di montaggio 31 accoppiata alla seconda porzione 17 del telaio di supporto 10 ed una porzione di servizio 36 sporgente a sbalzo rispetto al telaio di supporto (figura 3).

La porzione di montaggio 31 è alloggiata sostanzialmente a filo in una prima zona superiore del ribassamento 19, così da non sporgere (o sporgere solo di poco) rispetto ai bordi laterali 18 del telaio di supporto 10.

Nella presente descrizione e nelle successive rivendicazioni le espressioni “superiore”, “inferiore”, “laterale” e analoghe sono utilizzate facendo riferimento ad una vista della pastiglia 1 orientata come nella figura 1 qui allegata.

La porzione di montaggio 31 è sostanzialmente piatta.

L’elemento dissipatore di calore 30 presenta una unica apertura passante 32 realizzata nella porzione inferiore della porzione di montaggio 31. L’apertura passante 32 ha la forma di un’asola aperta ed è configurata per consentire il passaggio di un perno di montaggio (non illustrato) della pastiglia 1 nella pinza freno 50. Tale perno di montaggio passa inoltre in un rispettivo foro passante 56 realizzato nel corpo principale 52 della pinza freno 50 e in un rispettivo foro passante 15 realizzato sul telaio di supporto 10. Il piano trasversale di mezzeria X passa per il centro del foro passante 15.

Preferibilmente, la porzione di montaggio 31 dell’elemento dissipatore di calore 30 è fissata al telaio di supporto 10 tramite cianfrinatura, più preferibilmente tramite una cianfrinatura orbitale oppure una cianfrinatura ottenuta utilizzando una spina avente una estremità tronco-conica.

Su una faccia frontale della porzione di montaggio 31 rivolta verso la seconda faccia 16 del telaio di supporto 10 sono realizzate due sporgenze 33 che si estendono in direzione sostanzialmente ortogonale alla porzione di montaggio 31. Le due sporgenze 33 hanno forma sostanzialmente triangolare, e sono inserite in rispettive aperture passanti 14 realizzate sul telaio di supporto 10 e disposte simmetricamente rispetto al piano trasversale di mezzeria X.

La porzione di servizio 36 comprende prime alette 37 che si estendono a sbalzo, in una direzione sostanzialmente ortogonale rispetto alla porzione di montaggio 31, da una prima superficie frontale dell’elemento dissipatore di calore 30 rivolta verso la seconda faccia 16 del telaio di supporto 10, e seconde alette 38 che si estendono a sbalzo, sempre in una direzione sostanzialmente ortogonale rispetto alla porzione di montaggio 31, da una seconda superficie frontale di dell’elemento dissipatore di calore 30 rivolta da parte opposta rispetto alla suddetta prima superficie frontale.

Le prime alette 37 hanno ciascuna un’altezza inferiore rispetto all’altezza di ciascuna delle seconde alette 38.

Come mostrato nella figura 3, l’altezza delle prime alette 37 è limitata dal fatto che non possono essere più alte della quota di massima usura dell’elemento in materiale usurabile per attrito 20.

Come mostrato nelle figure 2 e 7, alcune delle seconde alette 38 hanno almeno in parte un’altezza inferiore all’altezza delle restanti seconde alette 38 in modo da lasciare uno spazio di manovra per un utensile di montaggio 60 della pinza freno 50 sul telaio della bicicletta, quale una chiave di regolazione.

Inoltre, come mostrato nella figura 1, alcune delle seconde alette 38 hanno ciascuna una forma tridimensionale diversa da quella di ciascuna delle restanti seconde alette 38.

L’elemento in materiale usurabile per attrito 20 e la prima porzione 12 di supporto dell’elemento in materiale usurabile per attrito 20 hanno forma sostanzialmente rettangolare (figura 8).

L’elemento in materiale usurabile per attrito 20 comprende una superficie superiore 20a, una superficie inferiore 20b sostanzialmente parallela alla superficie superiore 20a, ed una coppia di contrapposte superfici laterali 20c sostanzialmente ortogonali alle superfici superiore 20a ed inferiore 20b.

La superficie superiore 20a è leggermente convessa, mentre la superficie inferiore 20b è leggermente concava.

L’elemento in materiale usurabile per attrito 20 ha spessore prefissato e comprende, tipicamente in una zona di estremità laterale della sua porzione superiore, un indicatore visivo dell’usura 21. In particolare, come illustrato in figura 8, l’indicatore visivo dell’usura 21 è definito in corrispondenza di uno spigolo di congiungimento della superficie superiore 20a e di una delle superfici laterali 20c dell’elemento in materiale usurabile per attrito 20. Sono previste forme di realizzazione alternative in cui l’indicatore visivo dell’usura 21 è previsto su entrambe le zone di estremità laterale della porzione superiore dell’elemento in materiale usurabile per attrito 20.

Come illustrato in figura 3, l’elemento in materiale usurabile per attrito 20 comprende una porzione inferiore smussata 23. Tale porzione inferiore smussata 23 si estende lungo la superficie inferiore 20b dell’elemento in materiale usurabile per attrito 20 e comprende contrapposte zone di estremità laterale aventi ciascuna una rastrematura 22.

La rastrematura 22 è definita in corrispondenza dei contrapposti spigoli di congiungimento della superficie inferiore 20b e delle superfici laterali 20c dell’elemento in materiale usurabile per attrito 20.

Sono previste forme di realizzazioni alternative della pastiglia 1 della presente invenzione in cui la rastrematura 22 è definita solo in corrispondenza di una delle contrapposte zone di estremità laterale della porzione inferiore smussata 23 dell’elemento in materiale usurabile per attrito 20.

Come illustrato in figura 2, la prima porzione 12 di supporto dell’elemento in materiale usurabile per attrito 20 comprende una pluralità di fori passanti 13 (sei nell’esempio specifico qui illustrato) che alloggiano per interferenza corrispondenti porzioni dell’elemento in materiale usurabile per attrito 20. Quest’ultimo è pertanto accoppiato al telaio di supporto 10 per interferenza nei fori passanti 13 e, preferibilmente, per incollaggio su una superficie della prima porzione 12 del telaio di supporto 10. In figura 2, il riferimento numerico 13 è associato a solo alcuni dei suddetti fori passanti.

L’accoppiamento per interferenza tra elemento in materiale usurabile per attrito 20 e telaio di supporto 10 in corrispondenza dei fori 13 garantisce un ottimale scambio termico e fa in modo che sia minimizzato il rischio di distacco dell’elemento in materiale usurabile per attrito 20 per le sollecitazioni durante la frenata.

Alternativamente o in aggiunta, la previsione del telaio di supporto 10 in acciaio o materiale ferromagnetico consente di agganciare la pastiglia 1 alla pinza freno 50 anche tramite sistemi di aggancio magnetici.

Come mostrato nelle figure, la pastiglia 1 comprende inoltre un elemento di smorzamento vibrazioni 40 associato al telaio di supporto 10.

Come illustrato in figura 2, l’elemento di smorzamento vibrazioni 40 è associato ad una terza porzione 17a della seconda faccia 16 frontale del telaio di supporto 10 distinta dalla suddetta seconda porzione 17. La terza porzione 17a è sostanzialmente adiacente alla seconda porzione 17 ed è definita anch’essa nel ribassamento 19 del telaio di supporto 10.

Pertanto, l’elemento di smorzamento vibrazioni 40 è alloggiato sostanzialmente a filo in una seconda zona del ribassamento 19 distinta dalla prima zona ove è alloggiata la porzione di montaggio 31 dell’elemento dissipatore di calore 30 è sostanzialmente adiacente alla suddetta prima zona. In particolare, la suddetta seconda zona è disposta inferiormente alla suddetta prima zona.

Anche l’elemento di smorzamento vibrazioni 40 non sporge rispetto ai bordi laterali 18 del telaio di supporto 10, o sporge solo di poco.

L’elemento di smorzamento vibrazioni 40 comprende due contrapposte appendici 41 e 42 di aggancio al telaio di supporto 10 (figure 2 e 3). Le appendici 41, 42 sono sostanzialmente ripiegabili e sono aggraffate al telaio di supporto 10 in corrispondenza di una apertura passante 10a ed una incavatura laterale 10b formate nel telaio di supporto 10. L’apertura passante 10a e la incavatura laterale 10b sono disposte in corrispondenza del piano trasversale di mezzeria X del telaio di supporto 10.

Preferibilmente, l’elemento di smorzamento vibrazioni 40 comprende almeno uno strato di materiale metallico al fine di conseguire un efficace smorzamento delle vibrazioni. Il materiale metallico può essere acciaio o un materiale ferromagnetico.

In una forma di realizzazione preferita della pastiglia 1, il suddetto strato di materiale metallico è associato ad almeno uno strato di materiale antiruggine, preferibilmente interposto tra due strati di materiale antiruggine. Ciò al fine di mantenere una efficace azione di smorzamento vibrazioni anche a seguito di un eventuale prolungato contatto della pastiglia 1 con fango o acqua.

In una forma di realizzazione alternativa, lo strato di materiale metallico è associato ad almeno uno strato di gomma, che preferibilmente è un fluoropolimero. Più preferibilmente, lo strato di materiale metallico è interposto tra due strati di gomma.

Possono essere previste ulteriori forme di realizzazione in cui l’elemento di smorzamento vibrazione 40, oltre a comprendere il suddetto strato di materiale metallico, comprende sia due strati di materiale antiruggine sia due strati di gomma, o un solo strato di materiale antiruggine e due strati di gomma, o un solo strato di gomma e due strati di materiale antiruggine. Il posizionamento reciproco dei suddetti strati di materiale antiruggine e di gomma ed il posizionamento di tali strati rispetto allo strato di materiale metallico può essere qualsiasi.

L’elemento di smorzamento vibrazioni 40 ha un profilo esterno avente forma sostanzialmente rettangolare, con i due lati maggiori paralleli che si appoggiano sostanzialmente ai due bordi laterali 18 sporgenti del telaio di supporto 10. Tali bordi laterali 18 permettono di evitare indesiderati spostamenti dell’elemento di smorzamento vibrazioni 40 rispetto al telaio di supporto 10 e, conseguentemente, una riduzione dell’efficacia dell’azione di smorzamento delle vibrazioni e/o una svantaggiosa interferenza con l’azione di frenata svolta dall’elemento in materiale usurabile per attrito 20.

L’elemento di smorzamento vibrazioni 40 preferibilmente comprende almeno uno strato di materiale ferromagnetico, almeno uno strato di gomma ed almeno uno strato di adesivo.

In definitiva, nella forma di realizzazione della pastiglia 1 illustrata nelle figure allegate, la faccia 11 del telaio di supporto 10 presenta inferiormente la prima porzione 12 (con associato l’elemento in materiale usurabile per attrito 20), mentre la seconda faccia 16 del telaio di supporto 10 presenta superiormente la seconda porzione 17 (con associata la porzione di montaggio 31 dell’elemento dissipatore di calore 30) ed inferiormente la terza porzione 17a (con associato l’elemento di smorzamento vibrazioni 40).

Con riferimento alle figure 6 e 7, una volta che la pastiglia 1 è montata nella pinza freno 50, la porzione di servizio 36 dell’elemento dissipatore di calore 30 risulta posta, sostanzialmente per intero, al di fuori della fessura 54 del corpo principale 52 della pinza freno 50. In questo modo le alette 37, 38 dell’elemento dissipatore di calore 30 sono a diretto contatto con l’aria all’esterno della pinza freno 50, per cui il calore viene dissipato in maniera rapida per effetto dello scambio di calore per convezione con l’aria.

La porzione di montaggio 31 dell’elemento dissipatore di calore 30 occupa un incavo presente nella pinza freno 50 e, quindi, non sporge rispetto alla pinza freno 50.

Il telaio di supporto 10 comprende anche una maniglia di presa 10c per la movimentazione dello stesso (figura 2). In particolare, la maniglia di presa 10c si estende ad una estremità superiore del telaio di supporto 10, al di sopra del foro passante 15.

Come illustrato nelle figure 10 e 11, un pistone pneumatico 70 è associato alla pastiglia 1, in particolare alla seconda faccia 16 del telaio di supporto 10, tramite l’elemento di smorzamento vibrazioni 40. Il pistone pneumatico 70 appartiene ad un circuito pneumatico di un freno a disco a comando idraulico. L’azione del pistone pneumatico 70 è esercitata sull’elemento di smorzamento vibrazioni 40, la cui funzione è di smorzare le eventuali vibrazioni, ed i conseguenti rumori, che si possono generare durante la frenata.

Tra il pistone pneumatico 70 ed il telaio di supporto 10 è disposto un elemento magnetico 72.

Tale elemento magnetico 72 è solidalmente associato al pistone pneumatico 70 ed accoppiato per attrazione magnetica al telaio di supporto 10. In alternativa o in aggiunta all’elemento magnetico 72 è possibile utilizzare una molla.

Quando viene azionata la leva freno ciascun pistone pneumatico 70 spinge la rispettiva pastiglia 1 contro il disco freno. Quando la leva freno viene rilasciata, ciascun pistone pneumatico 70 torna nella sua posizione iniziale e ciascuna pastiglia 1 si allontana dal disco freno per effetto dell’attrazione magnetica sul telaio di supporto 10 (che come si è detto è realizzato in acciaio o materiali ferromagnetici) esercitata dall’elemento magnetico 72 solidale al rispettivo pistone pneumatico 70. Pertanto, il freno a disco è un freno a comando idraulico ed il richiamo delle pastiglie 1 nella posizione di riposo quando il freno viene disattivato avviene per effetto dell’attrazione magnetica esercitata dall’elemento magnetico 72 del rispettivo pistone pneumatico 70 sul telaio di supporto 10.

In una forma di realizzazione alternativa di un freno a disco a comando idraulico, o aggiuntiva rispetto alla precedente, al posto del suddetto elemento magnetico 72, o in aggiunta a quest’ultimo, si utilizza una molla interposta tra i due telai di supporto 10 delle pastiglie 1 del freno a disco. Quando la leva freno viene attivata, ciascun pistone pneumatico 70 spinge la rispettiva pastiglia 1 contro il disco freno, sollecitando a compressione la molla. Quando la leva freno viene rilasciata, ciascun pistone pneumatico 70 torna nella sua posizione iniziale e ciascuna pastiglia 1 si allontana dal disco freno per effetto della spinta elastica esercitata dalla molla.

La presenza di una molla, da sola o insieme al suddetto elemento magnetico 72, è ritenuta vantaggiosa per migliorare la stabilità della pastiglia 1 soprattutto considerando l’incremento di peso a cui è soggetta la pastiglia 1 per effetto della presenza dell’elemento dissipatore di calore 30.

La pastiglia 1 sopra descritta può essere utilizzata anche in un freno a disco a comando manuale.

L’adozione del suddetto elemento dissipatore di calore 30 sulla pastiglia 1 dà la possibilità di valutare la formulazione di composizioni diverse per le mescole dell’elemento in materiale usurabile per attrito 20, includendo anche il grafene, così da aumentarne la conducibilità. Inoltre, essendo la temperatura dell’elemento in materiale usurabile per attrito 20 più bassa grazie allo smaltimento del calore, la differenza di dilatazione tra telaio di supporto 10 ed elemento in materiale usurabile per attrito 20 è ridotta e ciò rende più stabile l’unione dei due componenti.

Per ottimizzare lo smaltimento di calore la coppia di pastiglie 1 destra e sinistra sono diverse poiché quella sinistra deve lasciare spazio al passaggio dell’utensile di montaggio 60 (figura 6).

Per favorire la conduzione di calore tra le due superfici a contatto del telaio di supporto 10 e della porzione di montaggio 31 dell’elemento dissipatore di calore 30 uno strato biadesivo termoconduttivo resistente alla temperatura è interposto tra le suddette due superfici.

Con riferimento alle figure 4 e 8, la realizzazione delle alette 37 sulla superficie dell’elemento dissipatore di calore 30 affacciata alla zona di passaggio del disco freno può essere tale per cui quando l’elemento dissipatore di calore 30 è accoppiato al telaio le basi delle alette 37 si trovano allo stesso livello della faccia 11 del telaio di supporto 10 e le estremità libere delle alette 37 sporgono rispetto a tale faccia 11 o, preferibilmente, tale per cui quando l’elemento dissipatore di calore 30 è accoppiato al telaio le estremità libere delle alette 37 si trovano allo stesso livello della faccia 11 del telaio di supporto 10 e le base delle alette 37 sono in posizione rientrata rispetto a tale faccia 11.

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

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Pastiglia (1) per freno a disco di bicicletta, comprendente un telaio di supporto (10) realizzato in un primo materiale avente un primo coefficiente di conducibilità termica ed un primo coefficiente di dilatazione termica, un elemento in materiale usurabile per attrito (20) associato ad una prima porzione (12) di detto telaio di supporto (10) ed un elemento dissipatore di calore (30) associato ad una seconda porzione (17) di detto telaio di supporto (10) distinta da detta prima porzione (12), in cui detto elemento dissipatore di calore (30) è realizzato in un secondo materiale diverso da detto primo materiale ed avente un secondo coefficiente di conducibilità termica maggiore di detto primo coefficiente di conducibilità termica ed un secondo coefficiente di dilatazione termica maggiore di detto primo coefficiente di dilatazione termica.
2. Pastiglia (1) secondo la rivendicazione 1, in cui detta prima porzione (12) di detto telaio di supporto (10) è definita su una prima faccia (11) di detto telaio di supporto (10) e detta seconda porzione (17) di detto telaio di supporto (10) è definita su una seconda faccia (16) di detto telaio di supporto (10) contrapposta a detta prima faccia (11).
3. Pastiglia (1) secondo la rivendicazione 2, in cui detto telaio di supporto (10) comprende, su detta seconda faccia (16), contrapposti bordi laterali (18) sporgenti ed un ribassamento (19) definito tra detti contrapposti bordi laterali (18) sporgenti.
4. Pastiglia (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto elemento dissipatore di calore (30) comprende una porzione di montaggio (31) accoppiata a detta seconda porzione (17) di detto telaio di supporto (10) ed una porzione di servizio (36) sporgente a sbalzo rispetto a detto telaio di supporto (10).
5. Pastiglia (1) secondo la rivendicazione 4, in cui detta porzione di montaggio (31) è alloggiata sostanzialmente a filo in una prima zona di detto ribassamento (19).
6. Pastiglia (1) secondo la rivendicazione 4 quando dipendente dalla rivendicazione 2, in cui detta porzione di servizio (36) comprende una pluralità di alette includente prime alette (37) che si estendono a sbalzo da una prima superficie frontale di detto elemento dissipatore di calore (30) rivolta verso detta seconda faccia (16) e seconde alette (38) che si estendono a sbalzo da una seconda superficie frontale di detto elemento dissipatore di calore (30) rivolta da parte opposta rispetto a detta prima superficie frontale.
7. Pastiglia (1) secondo la rivendicazione 6, in cui dette prime alette (37) hanno ciascuna un’altezza inferiore rispetto all’altezza di ciascuna di dette seconde alette (38).
8. Pastiglia (1) secondo la rivendicazione 6 o 7, in cui alcune alette (38) di dette seconde alette (38) hanno almeno in parte un’altezza inferiore all’altezza delle restanti alette (38) di dette seconde alette (38).
9. Pastiglia (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 6 a 8, in cui alcune alette (38) di dette seconde alette (38) hanno ciascuna una forma tridimensionale diversa da quella di ciascuna delle restanti alette (38) di dette seconde alette (38).
10. Pastiglia (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente un elemento di smorzamento vibrazioni (40) associato a detto telaio di supporto (10) in corrispondenza di una terza porzione (17a) di detto telaio di supporto (10) distinta da detta seconda porzione (17).
11. Pastiglia (1) secondo la rivendicazione 10 quando dipendente dalla rivendicazione 5, in cui detto elemento di smorzamento vibrazioni (40) è alloggiato sostanzialmente a filo in una seconda zona di detto ribassamento (19) distinta da detta prima zona.
12. Pastiglia (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto primo materiale è acciaio o materiali ferromagnetici ed in cui detto secondo materiale è alluminio o sue leghe.
13. Pastiglia (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto elemento dissipatore di calore (30) è definito da un corpo pieno (34) provvisto di una unica apertura passante (32), tale apertura passante (32) avendo forma di un’asola aperta.
14. Pastiglia (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto elemento dissipatore di calore (30) è fissato a detto telaio di supporto (10) tramite cianfrinatura.
15. Pinza freno (50) per freno a disco di bicicletta, comprendente un corpo principale (52) configurato per essere associato ad un telaio di bicicletta, il corpo principale (52) comprendendo una fessura (54) in cui sono alloggiate almeno una coppia di pastiglie (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 14.