IT201900013047A1 - Disco freno per un sistema frenante - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

annessa a domanda di brevetto per invenzione industriale avente per titolo:

DISCO FRENO PER UN SISTEMA FRENANTE

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce in generale al settore dei sistemi frenanti. Nello specifico la presente invenzione riguarda un disco freno per un sistema frenante, in particolare per un sistema frenante di un veicolo. Il sistema frenante è del tipo in cui il disco freno coopera ad attrito con un altro membro del sistema frenante per produrre una azione frenante grazie alla forza di attrito che si sviluppa tra il disco freno e l’altro membro quando il sistema frenante è azionato. Ad esempio il disco freno è solidale in rotazione con una ruota del veicolo ed è atto a cooperare ad attrito con almeno una pastiglia freno che è montata su una ganascia fissata al corpo del veicolo.

Poiché durante la frenata l’energia cinetica del veicolo è degradata in energia termica che è assorbita dal disco freno, quest’ultimo deve essere in grado di resistere alle temperature di esercizio e di disperdere il calore. In applicazioni in cui le potenze termiche generate dalla frenata sono assai elevate, si utilizza un disco ventilato, detto anche “autoventilante”, nel cui corpo sono presenti canali di ventilazione in cui si instaura un flusso di aria sostanzialmente radiale che raffredda il disco stesso.

Poiché i dischi freno sono soggetti a sollecitazioni molto elevate, un’altra problematica connessa ai dischi freno è l’usura, che può essere notevole durante la vita utile del disco freno. Ciò costringe a sovradimensionare il disco stesso per assicurare che, a fine vita programmata, il disco freno abbia ancora uno spessore sufficiente a garantire una frenata sicura. Il disco freno sovradimensionato ha una massa elevata che comporta maggiori costi e maggiori consumi del veicolo sul quale è montato. Inoltre l’usura del disco freno genera particolato micrometrico e quindi è rilevante anche dal punto di vista ambientale.

Sono stati proposti dischi freno che cercano di affrontare queste problematiche. Ad esempio la domanda internazionale di brevetto pubblicata con numero WO 2015/159209 A1 ha proposto nello specifico un disco freno in cui la superficie di attrito, destinata ad andare a contatto con la pastiglia freno, è realizzata in un materiale composito che comprende particelle di diamante in una matrice di materiale legante, in particolare in una matrice di materiale metallico. Questa soluzione si è mostrata utile per ridurre molto l’usura del disco freno, grazie alla resistenza meccanica di tale materiale composito, e per favorire la dispersione del calore grazie alla conducibilità termica del materiale composito.

Al fine di ottenere prestazioni di frenata più elevate, si presenta l’esigenza di realizzare un disco freno in cui entrambe le sue facce (cioè due superfici di attrito da parti opposte del disco freno) siano realizzate in materiale composito. Si deve tenere presente che, per il suo stesso scopo, il materiale composito è resistente all’usura e di conseguenza la sua superficie è lavorabile meccanicamente con difficoltà.

Ciò pone alcune difficoltà tecniche. Infatti le due facce opposte, che costituiscono superfici di attrito, devono essere parallele entro tolleranze molto stringenti per un corretto funzionamento del disco freno e per evitare vibrazioni in frenata.

Ad esempio se il disco freno è realizzato per sinterizzazione, è molto difficile riuscire a garantire una distribuzione di materiale con una omogeneità tale da portare a un parallelismo tra le due facce opposte che sia entro le tolleranze ammesse per i dischi freno.

Nei dischi freno in materiale metallico ordinario il parallelismo delle facce è facilmente ottenibile con una lavorazione meccanica di rettifica che asporta dalle facce il materiale fuori parallelismo, ma questa lavorazione meccanica sarebbe realizzabile solamente con grande difficoltà in un disco freno le cui superfici di attrito sono realizzate in materiale composito come quello sopra menzionato. Inoltre, la necessità di rettificare le superfici con asportazione di materiale per renderle parallele obbligherebbe a prevedere uno strato di materiale composito con uno spessore maggiorato rispetto a quello effettivamente richiesto dalle esigenze di frenatura. Poiché il materiale composito è un materiale “pregiato” che è più costoso rispetto al resto del materiale del disco freno, ciò comporterebbe costi più elevati anche per il disco freno grezzo, non solo costi più elevati per la lavorazione finale.

Queste difficoltà tecniche sono una limitazione all’effettivo utilizzo di dischi freno con superfici di attrito in materiale composito o in altro materiale duro. La presente invenzione parte quindi dal problema tecnico di fornire un disco freno per un sistema frenante che consenta di superare gli inconvenienti sopra citati con riferimento alla tecnica nota e/o che consenta di conseguire ulteriori vantaggi.

Ciò è ottenuto fornendo un disco freno per un sistema frenante secondo la rivendicazione indipendente 1. Il problema tecnico è risolto anche da un disco freno secondo la rivendicazione indipendente 5.

Si fa presente che le rivendicazioni indipendenti 1 e 5 condividono un medesimo concetto inventivo che è identificabile in una specifica modalità di accoppiamento per interferenza. C’è pertanto unità di invenzione tra le rivendicazioni 1 e 5, come sarà più chiaro nel seguito della descrizione. La scelta di presentare due rivendicazioni indipendenti è dovuta solo a motivi di chiarezza, poiché la combinazione delle rispettive forme di realizzazione in una singola rivendicazione indipendente avrebbe implicato una rivendicazione espressa in termini più complessi e potenzialmente meno chiari.

Particolari forme di realizzazione della presente invenzione sono definite nelle rivendicazioni dipendenti. La presente invenzione riguarda anche un metodo di lavorazione di un disco freno secondo la rivendicazione 16.

Un aspetto alla base della presente invenzione risiede nel fatto che le due superfici di attrito dalle parti opposte del disco freno fanno parte di corpi anulari che sono realizzati separatamente l’uno dall’altro e che sono montati a incastro direttamente tra loro (come definito nella rivendicazione 1) o su un corpo centrale (come definito nella rivendicazione 5). L’incastro è ottenuto tramite accoppiamento con interferenza meccanica tra denti sporgenti e corrispondenti sedi. Ciascun corpo anulare ha una superficie di attrito su una prima faccia ed elementi di accoppiamento su una seconda faccia opposta alla prima faccia e rivolta verso l’altro corpo anulare.

L’accoppiamento per interferenza meccanica, che implica un certo grado di deformazione degli elementi di accoppiamento coinvolti, permette di non avere una posizione mutua di accoppiamento che sia definita in modo univoco. Infatti, anche a seconda dell’intensità della forza applicata durante il montaggio, è possibile accoppiare le parti in una pluralità di posizioni mutue, in particolare in termini di distanza e di inclinazione tra le superfici di attrito.

Per avere un accoppiamento con interferenza meccanica, è richiesto che durante l’inserimento del dente nella sede si arrivi a una posizione in cui la sezione trasversale della sede è più piccola della corrispondente sezione trasversale del dente e che quindi il dente tenda ad allargare la sede.

Dopo un montaggio iniziale dei due corpi anulari l’uno con l’altro, se le superfici di attrito non sono parallele tra loro come richiesto è possibile attuare una correzione utilizzando una idonea pressa e pressando il disco freno tra due superfici prementi parallele che, agendo ciascuna su una rispettiva superficie di attrito, fanno spostare i corpi anulari l’uno rispetto all’altro (con movimento dei denti nelle corrispondenti sedi) fino a quando ciascuna superficie di attrito è parallela alla rispettiva superficie premente e dunque all’altra superficie di attrito.

In altre parole, in un disco freno secondo la presente invenzione la modalità di accoppiamento tra le parti consente una regolazione o un aggiustamento della posizione mutua al fine di rendere parallele le superfici di attrito. Tale aggiustamento non richiede una asportazione di materiale dalle superfici di attrito, poiché esso coinvolge solo gli elementi di accoppiamento che si trovano sull’altra faccia dei corpi anulari.

Ciò risulta essere utile in particolare per i dischi freno in cui le superfici di attrito sono in materiale composito che è difficile da lavorare con utensili e/o in cui le superfici di attrito sono formate da uno strato sottile di materiale. Nello specifico, l’accoppiamento ad incastro per interferenza meccanica ha luogo senza contatto in battuta tra il corpo anulare e il corpo accoppiato ad esso (cioè l’altro corpo anulare o il corpo centrale) e/o i denti sporgenti non sono in una posizione di fine corsa nelle corrispondenti sedi in cui sono inseriti. Ciò è utile perché eventuali contatti in battuta o posizioni di fine corsa, se presenti e significativi, potrebbero interferire con (o addirittura impedire) lo spostamento dei corpi in una differente posizione di accoppiamento per raggiungere il parallelismo tra le superfici di attrito.

Secondo una forma di realizzazione per ottenere la modalità di accoppiamento sopra descritta, ciascun dente sporgente ha una forma rastremata con sezione che si riduce in allontanamento dalla faccia dalla quale il dente sporge; in alternativa o in combinazione, ciascuna sede ha una cavità per ricevere il corrispondente dente: la cavità, che si apre sull’imboccatura della sede, ha una sezione che si riduce in allontanamento dalla imboccatura. Si tratta pertanto di una configurazione in cui l’interferenza aumenta con l’avanzamento del dente nella sede. Ad esempio, il dente sporgente e/o la cavità della sede hanno una forma tronco-conica. Per cooperare con un dente sporgente tronco-conico, la cavità della sede può essere ad esempio cilindrica o tronco-conica; per cooperare con una sede tronco-conica, il dente sporgente può essere ad esempio cilindrico o tronco-conico.

In alcune forme di realizzazione, ciascuna sede è ricavata in una protuberanza che sporge dalla rispettiva faccia del corpo anulare o del corpo centrale. In sostanza, la sede è una cavità (ad esempio un foro) che è realizzata nella protuberanza e che si apre su una sommità della protuberanza. Rispetto alla possibile realizzazione della sede direttamente nello spessore del corpo, ad esempio nello spessore tra la superficie di attrito e la faccia opposta del corpo anulare, la realizzazione della sede in una protuberanza è utile perché permette una maggiore altezza della sede e quindi più spazio per realizzare l’accoppiamento con il dente senza raggiungere una posizione di fine corsa. Inoltre si evita di intaccare e di indebolire la porzione di corpo dove la superficie di attrito è realizzata.

In alcune forme di realizzazione, ciascun corpo anulare non è un singolo pezzo ma è formato da una pluralità di moduli, ciascuno corrispondente a un settore angolare del rispettivo corpo anulare: ogni modulo ha una rispettiva porzione di superficie di attrito e, dall’altra parte, i rispettivi elementi di accoppiamento. Ciò può consentire una realizzazione più semplice che richiede stampi di minori dimensioni.

In particolare nel caso in cui i due corpi anulari siano direttamente accoppiati l’uno con l’altro, i moduli che formano il primo corpo anulare possono essere disposti angolarmente sfalsati rispetto ai moduli che formano il secondo corpo anulare, cosicché ciascun modulo funge da ponte e da collegamento strutturale tra due moduli adiacenti dell’altro corpo anulare.

In forme di realizzazione preferite, le superfici di attrito sono in materiale composito che comprende particelle di diamante. In particolare, i corpi anulari o i moduli che li formano hanno, dalla parte della superficie di attrito, uno strato in materiale composito comprendente particelle di diamante. In ogni caso si fa notare che la presente invenzione, sebbene sia stata sviluppata con riferimento a dischi freno con superfici di attrito in materiale composito, è applicabile in modo analogo anche a dischi freno in altro materiale. Infatti in generale la presente invenzione consente di evitare una lavorazione di rettifica con asportazione di materiale dalle superfici di attrito per renderle parallele. Il vantaggio della presente invenzione è particolarmente rilevante per dischi freno con superfici di attrito in materiale duro e difficilmente lavorabile, ma il vantaggio di evitare tale lavorazione è presente anche per dischi freno con superfici di attrito in materiale più lavorabile.

Ulteriori vantaggi, caratteristiche e le modalità d'impiego della presente invenzione risulteranno evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di sue forme di realizzazione, presentate a scopo esemplificativo e non limitativo.

Verrà fatto riferimento alle figure dei disegni allegati, in cui:

- la figura 1 rappresenta una vista prospettica di una prima forma di realizzazione di un disco freno in accordo con la presente invenzione, in cui una prima faccia del disco freno è mostrata;

- la figura 2 rappresenta una vista prospettica del disco freno di figura 1, in cui una seconda faccia del disco freno è mostrata;

- la figura 3 rappresenta una vista prospettica di una faccia interna di un primo componente del disco freno di figura 1;

- la figura 4 rappresenta una vista prospettica di una faccia interna di un secondo componente del disco freno di figura 1;

- la figura 5 rappresenta un dettaglio ingrandito del secondo componente di figura 4, in una vista in sezione;

- la figura 6 rappresenta un dettaglio ingrandito del disco freno di figura 1, in una vista in sezione;

- la figura 7 rappresenta una vista in sezione di un dettaglio ingrandito del disco freno di figura 1;

- la figura 8 rappresenta un dettaglio semplificato della figura 7;

- la figura 9 rappresenta in modo semplificato un sistema frenante che comprende un disco freno secondo la presente invenzione;

- le figure 10 e 11 illustrano in modo semplificato una lavorazione di un disco freno secondo la presente invenzione, per rendere parallele le superfici di attrito;

- le figure da 12 a 14 illustrano in modo semplificato tre fasi successive di realizzazione di un componente di un disco freno secondo la presente invenzione;

- la figura 15 rappresenta una vista prospettica di una seconda forma di realizzazione di un disco freno in accordo con la presente invenzione, in cui una prima faccia del disco freno è mostrata;

- la figura 16 rappresenta una vista prospettica del disco freno di figura 15, in cui una seconda faccia del disco freno è mostrata;

- la figura 17 rappresenta una vista prospettica del disco freno di figura 15, in cui alcune parti sono state rimosse;

- la figura 18 rappresenta una vista prospettica del disco freno di figura 15, in cui alcune parti sono staccate tra loro;

- la figura 19 rappresenta una vista prospettica di un componente del disco freno di figura 15;

- la figura 20 rappresenta una vista prospettica in cui alcuni componenti del disco freno di figura 15 sono in fase di montaggio tra loro;

- la figura 21 rappresenta una vista prospettica di una terza forma di realizzazione di un disco freno in accordo con la presente invenzione, in cui una prima faccia del disco freno è mostrata;

- la figura 22 rappresenta una vista frontale della prima faccia del disco freno di figura 21;

- la figura 23 rappresenta una vista prospettica del disco freno di figura 21, in cui una seconda faccia del disco freno è mostrata;

- la figura 24 rappresenta una vista frontale della seconda faccia del disco freno di figura 21;

- la figura 25 rappresenta una vista laterale del disco freno di figura 21; - la figura 26 rappresenta una prima vista prospettica di un componente interno del disco freno di figura 21;

- la figura 27 rappresenta una seconda vista prospettica di un componente interno del disco freno di figura 21;

- la figura 28 rappresenta un dettaglio ingrandito del componente interno di figure 26 e 27;

- le figure 29 e 30 rappresentano viste prospettiche di facce interne di componenti del disco freno di figura 21;

- le figure 31 e 32 rappresentano viste prospettiche parzialmente interrotte del disco freno di figura 21, dal quale sono state rimosse alcune parti.

Una prima forma di realizzazione di un disco freno secondo la presente invenzione è mostrata nelle figure da 1 a 8.

Il disco freno è indicato con il numero di riferimento 1 e ha un asse centrale 11, cioè un asse passante per il centro della forma a disco e perpendicolare alle facce della forma a disco, e due superfici di attrito 12, 13 che sono da parti opposte del disco freno 1 e sono distanziate assialmente tra loro. Nella presente descrizione, i termini “assiale” e “assialmente” vanno intesi come riferiti all’asse centrale 11 o a direzioni parallele all’asse centrale 11.

Le due superfici di attrito 12, 13 hanno una forma anulare avente centro sull’asse centrale 11. In altre parole il disco freno 1 ha due facce opposte, che sono perpendicolari all’asse centrale 11, e uno spessore tra le due facce opposte; le superfici di attrito 12, 13 si trovano sulle facce opposte. In uso, l’asse centrale 11 è un asse di rotazione del disco freno 1 e ciascuna delle due superfici di attrito 12, 13 è destinata ad andare a contatto con un rispettivo membro del sistema frenante, in particolare con una pastiglia freno, per produrre una azione frenante grazie a una forza di attrito tra la superficie di attrito e il rispettivo membro.

A titolo illustrativo, la figura 9 mostra un sistema frenante 9 che include un disco freno secondo la presente invenzione. Il sistema frenante 9 è un sistema frenante per un veicolo come ad esempio un’automobile, un autocarro, un treno, una motocicletta, una bicicletta. Si fa presente che il sistema frenante oggetto della presente invenzione si differenzia dai sistemi frenanti noti per quanto attiene al disco freno, mentre gli altri componenti del sistema frenante sono noti di per sé.

Il sistema frenante 9 comprende un disco freno 1 che è solidale in rotazione con una ruota 90 del veicolo. Il disco freno 1 e la ruota 90 sono fissati tra loro, ad esempio tramite bulloni 91, e sono montati girevolmente rispetto al corpo del veicolo, così da ruotare solidalmente attorno a uno stesso asse di rotazione che corrisponde all’asse centrale 11 del disco freno 1. Ad esempio il disco freno 1 e la ruota 90 sono montati su uno stesso albero 92.

Il sistema frenante 9 comprende inoltre una ganascia 95 che è fissata al corpo del veicolo o a una parte di esso (ad esempio a una forcella, nel caso di una motocicletta, o al telaio di una automobile) e accoglie una regione periferica del disco freno 1.

Durante la corsa del veicolo, la ruota 90 e il disco freno 1 ruotano attorno all’asse di rotazione 11 e quindi hanno un movimento angolare rispetto alla ganascia 95.

La ganascia 95 comprende almeno un membro frenante 96 che è destinato a cooperare con il disco freno 1 per produrre una azione frenante. In particolare, la ganascia 95 comprende due membri frenanti 96 che sono pastiglie freno e che si trovano da parti opposte rispetto al disco freno 1: ciascuna pastiglia freno 96 è destinata ad andare a contatto con una rispettiva superficie di attrito 12, 13 del disco freno 1.

Durante la corsa non frenata del veicolo, le pastiglie freno 96 non sono a contatto con il disco freno 1 e quindi non interferiscono con la rotazione della ruota 90. Quando il sistema frenante 9 è azionato, le pastiglie freno 96 sono spinte contro il disco freno 1, ad esempio tramite un comando idraulico od oleodinamico, per produrre una azione frenante grazie a una forza di attrito (in particolare, una forza di attrito radente) tra le superfici di attrito 12, 13 e le pastiglie freno 96.

Nella forma di realizzazione illustrata nelle figure da 1 a 8, il disco freno 1 comprende un primo corpo anulare 2 e un secondo corpo anulare 3, che sono montati l’uno con l’altro.

La prima superficie di attrito 12 è su una prima faccia 21 del primo corpo anulare 2, la seconda superficie di attrito 13 è su una prima faccia 31 del secondo corpo anulare 3. Le prime facce 21, 31 sono rivolte da parti opposte e sono facce esterne del disco freno 1. In sostanza, i corpi anulari 2, 3 sono anelli di attrito.

Ciascun corpo anulare 2, 3 ha inoltre una seconda faccia 22, 32 che è opposta alla rispettiva prima faccia 21, 31 ed è rivolta verso la seconda faccia 32, 22 dell’altro corpo anulare 3, 2. Le seconde facce 22, 32 sono quindi facce interne del disco freno 1.

Le seconde facce 22, 32 dei corpi anulari 2, 3 sono provviste di elementi di accoppiamento per fissare i corpi anulari 2, 3 l’uno all’altro. Nel complesso, gli elementi di accoppiamento sul primo corpo anulare 2 e gli elementi di accoppiamento sul secondo corpo anulare 3 sono conformati e disposti così da essere mutualmente corrispondenti e accoppiabili.

Gli elementi di accoppiamento sono conformati in modo tale che una posizione di accoppiamento tra i due corpi anulari 2, 3 non sia definita in modo univoco in termini di distanza e di inclinazione tra le loro prime facce 21, 31 e che la posizione di accoppiamento possa essere regolata durante l’assemblaggio.

Nello specifico gli elementi di accoppiamento sono denti sporgenti 41 e sedi 45 conformate per ricevere corrispondenti denti sporgenti 41. Ad esempio ciascuna sede 45 ha una cavità per ricevere il corrispondente dente 41 e la cavità si apre su un’imboccatura della sede 45, l’imboccatura essendo rivolta verso l’altro corpo anulare,

In particolare, la seconda faccia 22 del primo corpo anulare 2 ha una pluralità di denti sporgenti 41 che sporgono verso il secondo corpo anulare 3 e una pluralità di sedi 45 con imboccatura rivolta verso il secondo corpo anulare 3; la seconda faccia 32 del secondo corpo anulare 3 ha una pluralità di sedi 45 con imboccatura rivolta verso il primo corpo anulare 2 e una pluralità di denti sporgenti 41 che sporgono verso il primo corpo anulare 2. Le sedi 45 su un corpo anulare sono posizionate in modo da ricevere i denti sporgenti 41 dell’altro corpo anulare. Nello specifico i denti sporgenti 41 e le sedi 45 si sviluppano lungo rispettive direzioni assiali che sono parallele all’asse centrale 11.

Ad esempio, su ciascuna seconda faccia 22, 32 i denti sporgenti 41 e le sedi 45 sono alternati gli uni alle altre sia lungo direzioni sostanzialmente radiali, sia lungo percorsi sostanzialmente anulari. Nella particolare forma di realizzazione illustrata, terne di elementi di accoppiamento sono disposte lungo rispettive direzioni sostanzialmente radiali (o con una limitata inclinazione rispetto a una direzione esattamente radiale) e ciascuna terna comprende un dente sporgente 41 interposto tra due sedi 45 oppure una sede 45 interposta tra due denti sporgenti 41; rispetto all’asse centrale 11 rimangono definiti tre percorsi anulari o circonferenziali, tra loro concentrici, su ciascuno dei quali i denti sporgenti 41 si alternano alle sedi 45.

Come si può notare in figura 5, il dente sporgente 41 presenta, sulla sua superficie laterale, un incavo assiale 43 che si estende per tutta l’altezza del dente 41; tale incavo assiale 43 ha lo scopo di agevolare lo scarico dell’aria dalla sede 45 durante l’inserimento del dente 41 in quest’ultima.

Nello specifico ciascuna sede 45 è ricavata in una protuberanza 47 che sporge dalla seconda faccia 22, 32 verso l’altro corpo anulare 3, 2. La sede 45 è una cavità (ad esempio un foro, in particolare un foro cieco) realizzata nella protuberanza 47; la cavità si apre sulla sommità della protuberanza 47, formando l’imboccatura della sede 45, e si estende assialmente verso la seconda faccia 22, 32.

Le seconde facce 22, 32 possono inoltre essere provviste di rilievi o nervature 48 che sono in rilievo rispetto alla superficie della rispettiva seconda faccia. Tali nervature 48 hanno uno sviluppo sostanzialmente radiale rispetto all’asse centrale 11, eventualmente con una limitata inclinazione rispetto a una direzione esattamente radiale. Le nervature 48 sono interposte tra terne di elementi di accoppiamento. Le nervature 48 sono posizionate e orientate in modo che, nel disco freno 1, le nervature 48 del primo corpo anulare 2 abbiano un andamento corrispondente alle nervature 48 del secondo corpo anulare 3 e le nervature 48 dei due corpi anulari 2, 3 siano affacciate le une sulle altre, pur non essendo a contatto. Ciascun corpo anulare 2, 3 ha pertanto: una prima faccia 21, 31 che è piana e definisce la rispettiva superficie di attrito 12, 13; una seconda faccia 22, 32 che è sostanzialmente parallela alla prima faccia; uno spessore tra la prima faccia e la seconda faccia; elementi di accoppiamento sulla seconda faccia, in particolare denti 41 sporgenti dalla seconda faccia stessa e/o sedi 45 ricavate in protuberanze 47 che sporgono dalla seconda faccia stessa; eventuali rilievi o nervature 48.

Nel disco freno 1 in condizione assemblata, i denti sporgenti 41 di un corpo anulare sono inseriti nelle corrispondenti sedi 45 dell’altro corpo anulare e c’è un accoppiamento con interferenza meccanica tra i denti sporgenti 41 e le corrispondenti sedi 45. Considerando una singola coppia di dente sporgente 41 e rispettiva sede 45, le loro forme e dimensioni sono tali che la superficie laterale del dente sporgente 41 si impegna con la superficie laterale interna della sede 45 quando il dente 41 è inserito nella sede 45. Si tratta di un accoppiamento con interferenza meccanica nel senso che il dente sporgente 41 non è accoppiato con gioco nella sede 45 e invece ha, almeno in alcune sezioni, una dimensione trasversale maggiore della sede 45, cosicché l’avanzamento del dente sporgente 41 nella sede 45 richiede l’applicazione di una forza assiale che va a deformare la sede 45 e/o il dente 41. Il grado di inserimento del dente 41 nella sede 45 dipende dalla forza applicata: a una forza maggiore corrisponde un maggiore inserimento del dente 41.

I denti 41 e le sedi 45 sono dimensionati e conformati in modo tale che, nel disco freno in condizione assemblata con la distanza desiderata tra le superfici di attrito 12, 13, i denti 41 non sono inseriti a fine corsa nelle sedi 45 e quindi sarebbe possibile un ulteriore avanzamento dei denti se venisse applicata una adeguata forza.

In particolare, ciascun dente sporgente 41 ha una forma rastremata con sezione trasversale che si riduce in allontanamento dalla faccia 22, 32 dalla quale il dente 41 sporge; in alternativa o in combinazione, la cavità di ciascuna sede 45 ha una sezione trasversale che si riduce in allontanamento dalla imboccatura. Con queste configurazioni di dente e/o di sede, più il dente è inserito nella sede, più l’interferenza tra loro aumenta. Ad esempio il dente sporgente 41 ha una forma tronco-conica, oppure la cavità della sede 45 ha una forma tronco-conica, oppure (come nella forma di realizzazione illustrata) sia il dente sporgente 41 sia la cavità della sede 45 hanno una forma tronco-conica. Le conicità sono opportunamente scelte per ottenere l’accoppiamento sopra descritto.

Grazie all’interazione tra i denti sporgenti 41 e le sedi 45, il primo corpo anulare 2 e il secondo corpo anulare 3 sono accoppiati tra loro ad incastro per interferenza meccanica. Inoltre in tale condizione non è presente un contatto in battuta tra il primo corpo anulare 2 e il secondo corpo anulare 3. Con “contatto in battuta” si intende che, in corrispondenza di una specifica posizione mutua nel corso del movimento di un corpo rispetto all’altro, una porzione di superficie di un corpo è andata a contatto con una porzione di superficie dell’altro corpo in modo tale da impedire un ulteriore movimento nella stessa direzione, ad esempio perché le porzioni di superficie a contatto sono sostanzialmente perpendicolari alla direzione di movimento. In altre parole, un contatto in battuta definisce un fine corsa del movimento, dovuto a un corpo contro corpo che si verifica in uno specifico punto di arresto.

Invece, come si può notare in particolare nelle figure 7 e 8, i denti 41 non sono inseriti a fine corsa nelle sedi 45. Infatti: le estremità dei denti 41 non sono a contatto in battuta con il fondo delle sedi 45; i collari alla sommità delle sedi 45 non sono a contatto in battuta con la superficie dalla quale i denti 41 si elevano; le nervature 48 di un corpo anulare non sono a contatto in battuta con le nervature 48 dell’altro corpo anulare.

Le figure 10 e 11 illustrano, in modo semplificato, il vantaggio di tale modalità di accoppiamento.

I due corpi anulari 2, 3 sono prodotti come pezzi distinti e vengono poi accoppiati l’uno all’altro. Come mostrato in modo estremamente accentuato in figura 10, in una condizione accoppiata iniziale le due prime facce 21, 31 e quindi le due superfici di attrito 12, 13 potrebbero non essere parallele o potrebbero deviare dal parallelismo oltre una tolleranza ammessa.

Nell’esempio mostrato la mancanza di parallelismo è dovuta anche al fatto che nel primo corpo anulare 2 le facce 21 e 22 non sono parallele tra loro a causa di imprecisioni nella realizzazione: come mostrato in modo molto accentuato nelle figure 10 e 11, il primo corpo anulare 2 ha uno spessore tra le facce 21 e 22 che alla sommità della figura è maggiore dello spessore al fondo della figura. Di conseguenza, la prima faccia 21 ha una distanza dagli elementi di accoppiamento (cioè dai denti 41 e dalle protuberanze 47) che non è costante su tutta la superficie di attrito 12.

Nella figura 10 le superfici di attrito 12, 13 hanno una inclinazione tra loro di molti gradi, ma ciò è solo illustrativo: in un caso reale la deviazione dal parallelismo potrebbe essere nell’ordine di qualche decimo di grado e la tolleranza (intesa come differenza tra la massima distanza e la minima distanza tra le superfici) potrebbe essere nell’ordine di 3 centesimi di millimetro.

Grazie al fatto che l’accoppiamento è per interferenza meccanica e in particolare non ha contatti in battuta (cioè non è in una posizione di fine corsa), è possibile correggere la mancanza di parallelismo (cioè la deviazione dal parallelismo): si pone il disco freno 1 in una pressa 60 tra due superfici prementi 61, 62 parallele e rivolte l’una verso l’altra (ad esempio le superfici prementi 61, 62 sono le facce di due piani 63, 64 mobili l’uno rispetto all’altro), con ciascuna superficie di attrito 12, 13 verso una rispettiva superficie premente 61, 62; si esercita una adeguata forza, avvicinando le superfici prementi 61, 62 tra loro e quindi pressando i corpi anulari 2, 3 tra le due superfici prementi 61, 62. Sotto l’azione della pressa 60, i due corpi anulari 2, 3 si muovono l’uno rispetto all’altro e i denti sporgenti 41 si inseriscono ulteriormente nelle sedi 45 dove la distanza tra le prime facce 21, 31 è maggiore, fino a che ciascuna prima faccia 21, 31 è del tutto a contatto (e parallela) alla rispettiva superficie premente 61, 62, come mostrato in figura 11. In tal modo è possibile ottenere il parallelismo tra le superfici di attrito 12, 13 sulle prime facce 21, 31.

In altre parole, per correggere una mancanza di parallelismo tra le superfici di attrito 12, 13 si applica un metodo di lavorazione secondo il quale il disco freno 1 è pressato tra due superfici prementi parallele 61, 62 che premono sulla prima faccia 21 del primo corpo anulare 2 e sulla prima faccia 31 del secondo corpo anulare 3, rispettivamente, con una direzione di pressatura che è parallela all’asse centrale 11.

Ciò è possibile perché l’accoppiamento per interferenza, senza contatto in battuta, lascia un margine di correzione per compensare le imprecisioni di realizzazione e di montaggio dei corpi anulari 2, 3. Invece che correggere la deviazione dal parallelismo asportando materiale dalle prime facce 21, 31 (come si farebbe se si seguissero le procedure per i dischi freno noti), la presente invenzione permette di lasciare intatte le prime facce 21, 31 e di attuare la correzione agendo sulla distanza di accoppiamento tra le parti. Questo è particolarmente utile quando le superfici di attrito 12, 13 sono in materiale difficilmente lavorabile e realizzate in un materiale nobile con uno spessore piccolo.

La forza alla quale il disco freno 1 è sottoposto nella pressa 60 è molto superiore alla forza alla quale il disco freno 1 è soggetto durante l’uso ad opera della ganascia 95, pertanto la posizione di accoppiamento raggiunta nella pressa 60 non è modificata dall’impianto frenante 9 durante l’uso. Infatti la ganascia 95 non è in grado di esercitare una forza sufficiente a spostare ulteriormente i due corpi anulari 2, 3 l’uno rispetto all’altro.

In condizione assemblata, tra le seconde facce 22, 32 dei corpi anulari 2, 3 sono presenti canali di ventilazione 16, sostanzialmente radiali, che sono definiti dagli spazi vuoti tra le nervature 48 e gli elementi di accoppiamento (in particolare le protuberanze 47). In sostanza, i canali di ventilazione 16 sono delimitati da sporgenze, come i denti 41 e le protuberanze 47, e/o dalle nervature 48.

Durante la rotazione del disco freno 1 attorno all’asse centrale 11, nel disco freno 1 stesso si instaura un flusso di aria che è aspirato centralmente ed è forzato verso la periferia passando nei canali di ventilazione 16 tra i due corpi anulari 2, 3. Ciò contribuisce al raffreddamento delle superfici di attrito 12, 13 e dell’intero disco freno 1. L’inclinazione delle nervature 48 rispetto alla direzione radiale è scelta tenendo conto di ciò, per favorire il flusso di aria. In altre parole il disco freno 1 si comporta come un ventilatore centrifugo per quanto riguarda il flusso di aria all’interno di esso.

Per favorire ulteriormente il raffreddamento del disco freno 1 durante l’uso, i corpi anulari 2, 3 possono avere una pluralità di fori passanti 49 che attraversano lo spessore tra la prima faccia e la seconda faccia.

A uno dei due corpi anulari, in particolare al secondo corpo anulare 3, è fissata una flangia o coppa 19 per permettere il collegamento del disco freno 1 alla ruota 90 (o ad altro membro solidale in rotazione con la ruota 90) tramite i bulloni 91. A questo scopo il secondo corpo anulare 3 comprende sedi di fissaggio 37 per la flangia 19.

Nella forma di realizzazione illustrata, entrambi i corpi anulari 2, 3 comprendono sia denti sporgenti 41 sia sedi 45. In una forma di realizzazione alternativa, un corpo anulare comprende solamente denti e l’altro corpo anulare comprende solamente sedi.

Per quanto riguarda la forma dei denti 41 e delle sedi 45, nell’esempio illustrato la forma è tronco-conica ma altre forme sono possibili, come ad esempio forme piramidali o prismatiche.

Aspetti come il numero di denti 41 e di sedi 45, le loro dimensioni e la loro disposizione sulle seconde facce dei corpi anulari non sono vincolanti per la presente invenzione e possono essere scelti in base alle necessità.

La superficie esterna delle protuberanze 47 può essere provvista di alette o di altri elementi che ne incrementano l’estensione superficiale; ciò è utile per migliorare e aumentare lo scambio termico con il flusso di aria nei canali di ventilazione 16.

Per quanto riguarda il materiale dei corpi anulari 2, 3, nella forma di realizzazione preferita ciascun corpo anulare ha, dalla parte della prima faccia 21, 31 e della superficie di attrito 12, 13, uno strato 40 in materiale composito comprendente particelle di diamante, come polvere o granuli di diamante. Ad esempio, lo strato 40 in materiale composito ha uno spessore inferiore a 5 mm. Il resto del corpo anulare può essere realizzato in materiale metallico privo di particelle di diamante.

Ad esempio il materiale composito include una matrice di legante nella quale le particelle di diamante sono annegate e incorporate. Ancora più in particolare, il materiale composito ha una matrice di legante metallico e quindi è del tipo noto come “metal matrix composite” (MMC).

In un esempio di realizzazione, il legante metallico è una miscela di ferro carbonile, stagno e ferro fosforoso (quantità indicative: ferro carbonile circa il 90% in peso; stagno circa il 2-3% in peso; ferro fosforoso la restante parte). Le particelle di diamante sono aggiunte in quantità che, in volume, è compresa tra il 10% ed il 20% del legante metallico. Ad esempio le particelle di diamante hanno una granulometria nell’ordine del micron.

Per ulteriori dettagli esemplificativi si rimanda alla pubblicazione WO 2015/159209 A1, i cui insegnamenti in merito al materiale composito e alla sua produzione sono applicabili anche alla presente invenzione.

Preferibilmente il corpo anulare è realizzato per sinterizzazione utilizzando procedimenti che fanno parte della tecnologia delle polveri.

Un procedimento di realizzazione è descritto di seguito, in combinazione con le figure 12, 13 e 14 che rappresentano schematicamente le fasi del metodo.

Uno strato 71 di polvere metallica è distribuito, tramite una tramoggia, in uno stampo 75 in una pressa 70 per lo stampaggio a freddo. Ad esempio la polvere metallica utilizzata è polvere di ferro, nello specifico Hoganas ASC300 “standard grades”, con granulometria d90 = 45 micron.

Questo primo strato 71 andrà a formare la parte di corpo anulare 2, 3 provvista di elementi di accoppiamento, cioè la parte di corpo anulare che ha i denti 41 e/o le sedi 45 e che non è lo strato 40 in materiale composito formante la superficie di attrito.

Lo stampo 75 (che è mostrato in modo estremamente semplificato nelle figure) è provvisto di piani mobili e, grazie al movimento di punzoni all’interno dello stampo stesso, è in grado di realizzare gli elementi necessari all’accoppiamento ad interferenza del corpo anulare.

Si prepara una miscela di polveri metalliche, nella quale il ferro carbonile costituisce circa il 90% in peso, lo stagno circa il 2-3% in peso, il ferro fosforoso la restante parte. Particelle di diamante, con granulometria nell’ordine del micron, vengono aggiunte alla miscela in quantità in volume compresa tra il 10% ed il 20% della miscela di polveri metalliche. La miscela così ottenuta viene opportunamente miscelata per garantire l’omogeneità e l’uniforme dispersione delle particelle di diamante nelle polveri metalliche. La miscela ottenuta è distribuita nello stampo 75, tramite una tramoggia, sopra al primo strato 71 di polvere metallica, formando un secondo strato 72 che andrà a formare lo strato 40 del corpo anulare e la superficie di attrito in materiale composito. Ad esempio, se lo spessore desiderato per lo strato 40 in materiale composito è di 5 mm, il secondo strato 72 di miscela nello stampo avrà un’altezza maggiore che tiene conto della compattazione e del ritiro di materiale nel passaggio dallo stato polveroso allo stato solido compatto.

La pressa 70 per lo stampaggio a freddo è dimensionata per esercitare una pressione specifica sulle polveri di circa 4 MPa. La pressa 70 ha un piano mobile superiore 76 con una faccia piana 77 che, premendo la sommità del secondo strato 72, comprime le polveri e crea sul secondo strato 72 una faccia piana che corrisponde alla prima faccia 21, 31 (con superficie di attrito 12, 13) del corpo anulare 2, 3.

Dopo la compressione, il pezzo ottenuto viene estratto dalla pressa 70 e viene inserito in un forno per sinterizzazione. Il ciclo di sinterizzazione prevede una fase di riscaldamento del pezzo fino ad una temperatura compresa tra 940°C e 980°C, con un gradiente di temperatura pari a circa 2,5°C/minuto, seguita da una fase di mantenimento alla massima temperatura per circa 30 minuti e infine da una fase di raffreddamento del pezzo ancora lasciato nel forno. Durante la fase di riscaldamento può essere attivato un flussaggio costante di idrogeno, che ha un effetto benefico ai fini della qualità della sinterizzazione.

Con questo procedimento si possono ottenere i corpi anulari 2, 3, aventi ciascuno uno strato superficiale 40 che è in materiale composito con particelle di diamante e ha una faccia esterna piana che è la superficie di attrito, mentre il resto del corpo anulare è in materiale metallico. Se il primo corpo anulare 2 è differente dal secondo corpo anulare 3, come per l’esempio mostrato nelle figure, si utilizzano due stampi 75 differenti.

Sebbene non mostrato nelle figure, lo stampo 75 e il piano mobile superiore 76 sono conformati per ottenere anche altri aspetti di dettaglio dei corpi anulari, come la cavità circolare al centro del corpo anulare, gli eventuali fori passanti 49 e le eventuali sedi di fissaggio per la flangia 37.

Si fa notare che nel procedimento descritto il secondo strato 72 di polvere con diamante è disposto sul primo strato 71 che ancora allo stato di polvere. Pertanto nella successiva pressatura e sinterizzazione i due strati 71, 72 si legano intimamente tra loro; ciò è utile per evitare che lo strato superficiale 40 si possa de-laminare dal resto del corpo anulare.

L’accoppiamento dei corpi anulari 2, 3 tra loro e la fase in lavorazione in pressa 60 per correggere la mancanza di parallelismo tra le superfici di attrito 12, 13 portano all’ottenimento del disco freno 1 finito.

Una seconda forma di realizzazione di un disco freno secondo la presente invenzione è mostrata nelle figure da 15 a 20 ed è indicata con il numero di riferimento 10.

Il disco freno 10 si differenzia dal disco freno 1 secondo la prima forma di realizzazione per il fatto che ciascun corpo anulare 2, 3 è realizzato in più pezzi invece che in un singolo pezzo: il primo corpo anulare 2 è formato da una pluralità di moduli 28 (ad esempio sei moduli 28 uguali tra loro), il secondo corpo anulare 3 è formato da una pluralità di moduli 38 (ad esempio sei moduli 38 uguali tra loro).

Ogni modulo 28, 38 corrisponde a un settore angolare del rispettivo corpo anulare 2, 3 ed è provvisto di una rispettiva porzione di superficie di attrito 12, 13 sulla sua prima faccia 21, 31 e di rispettivi denti 41 e/o sedi 45 sulla sua seconda faccia 22, 32.

I moduli 28 del primo corpo anulare 2 sono accoppiati ad incastro per interferenza meccanica con i moduli 38 del secondo corpo anulare 3, secondo modalità del tutto analoghe a quanto già descritto per la prima forma di realizzazione. Anche per il disco freno 10, pertanto, è possibile correggere la mancanza di parallelismo tra le superfici di attrito 12, 13 utilizzando una pressa 60. La pressatura in pressa 60, inoltre, permette di correggere eventuali disallineamenti o deviazioni dalla complanarità per i moduli su una stessa faccia, portando così a una superficie di attrito che è piana, oltre che parallela all’altra superficie di attrito.

Per ciascun corpo anulare 2, 3, i moduli 28, 38 sono disposti fianco a fianco e i loro fianchi 29, 39 combaciano. Nella forma di realizzazione illustrata, i fianchi 29, 39 dei moduli 28, 38 hanno una direzione che è inclinata rispetto alla direzione radiale e che corrisponde in sostanza all’inclinazione dei canali di ventilazione 16 nel disco freno 10.

I moduli 28 del primo corpo anulare 2 sono angolarmente sfalsati rispetto ai moduli 38 del secondo corpo anulare 3, come evidente in particolare in figura 20: i fianchi 29 dei moduli 28 non sono in corrispondenza dei fianchi 39 dei moduli 38 e si trovano invece circa a metà tra i fianchi 39 dei moduli 38 (e viceversa). Di conseguenza ciascun modulo 28 su una faccia del disco freno 10 collega a ponte due moduli 38 sull’altra faccia del disco freno 10. Ciò permette di collegare tra loro tutti i moduli e di ottenere una struttura che non richiede altri mezzi di collegamento tra i moduli di ciascun corpo anulare.

Nella particolare forma di realizzazione illustrata, ciascun modulo 28, 38 comprende quattro coppie radiali formate da un dente sporgente 41 e una sede 45. Rispetto all’asse centrale 11 rimangono definiti due percorsi anulari o circonferenziali, tra loro concentrici, su ciascuno dei quali i denti sporgenti 41 si alternano alle sedi 45.

Nel caso di moduli a ponte tra i moduli sull’altra faccia, ciò corrisponde a quattro regioni di accoppiamento (a coppie radiali) tra moduli opposti, quindi si ha un accoppiamento solido e con sforzi ben distribuiti. Un differente numero di elementi di accoppiamento è ovviamente possibile.

In ciascuna coppia radiale un elemento in rilievo 44 è interposto tra il dente sporgente 41 e la sede 45. In condizione assemblata gli elementi in rilievo 44 dei moduli 28 sono affacciati sugli elementi in rilievo 44 dei moduli 38, pur non essendo a contatto. Gli elementi in rilievo 44 contribuiscono a delimitare i canali di ventilazione 16.

I moduli 28, 38 illustrati non hanno le nervature 48 mostrate per la prima forma di realizzazione, tuttavia le nervature 48 potrebbero essere realizzate anche sui moduli 28, 38. Inoltre il disco freno 10 può comprendere le sedi di fissaggio 37 per la flangia 19 (sebbene non mostrate nelle figure).

Si fa inoltre notare che i moduli 28, 38 non hanno i fori passanti 49 che sono mostrati per la prima forma di realizzazione. Tuttavia, in una variante di realizzazione tali fori passanti 49 potrebbero essere presenti nei moduli 28, 38.

Ciascun modulo 28, 38 è ottenibile con il procedimento di sinterizzazione sopra descritto, utilizzando un corrispondente stampo 75. I materiali utilizzati possono essere i medesimi e pertanto ciascun modulo 28, 38 può avere uno strato superficiale 40 in materiale composito con particelle di diamante.

Dal punto di vista produttivo, la realizzazione modulare dei corpi anulari 2, 3 è utile perché i singoli moduli 28, 38, essendo di dimensioni minori rispetto all’intero corpo anulare, possono essere realizzati in modo più semplice e con apparecchiature più piccole. Inoltre in un procedimento di sinterizzazione è più semplice ottenere una omogeneità di materiale in un corpo piccolo rispetto a un corpo grande.

Si deve ulteriormente tenere presente che un eventuale difetto di fabbricazione obbligherebbe a scartare l’intero corpo anulare se questo è un corpo unico, anche quando il difetto interessa solo una parte limitata del corpo anulare, mentre invece lo scarto è limitato a un singolo modulo se il corpo anulare è modulare.

Le figure da 21 a 32 mostrano una terza forma di realizzazione di un disco freno secondo la presente invenzione, indicata con il numero di riferimento 100.

La terza forma di realizzazione si differenzia dalle altre precedentemente descritte per il fatto che i due corpi anulari 2, 3 non sono accoppiati direttamente l’uno all’altro e sono invece accoppiati su un corpo centrale 5 che è interposto tra il primo corpo anulare 2 e il secondo corpo anulare 3. Ad esempio il corpo centrale 5 ha una forma a disco (in alternativa potrebbe avere una forma ad anello) e comprende la flangia o coppa 19 per permettere il collegamento del disco freno 100. Nella forma di realizzazione illustrata, la flangia 19 è realizzata di pezzo con la rimanente parte del corpo centrale 5. Il corpo centrale 5 è realizzato in metallo, ad esempio in alluminio.

Il corpo centrale 5 comprende una prima faccia 51, che è rivolta verso il primo corpo anulare 2, e una seconda faccia 52, che è opposta alla prima faccia 51 ed è rivolta verso il secondo corpo anulare 3.

I corpi anulari 2, 3 sono montati sulle rispettive facce opposte 51, 52 del corpo centrale 5. Almeno uno dei due corpi anulari 2, 3 (ma preferibilmente entrambi) è accoppiato al corpo centrale 5 ad incastro per interferenza meccanica con modalità analoghe a quelle descritte per il disco freno 1 e per il disco freno 10.

Considerando ad esempio il primo corpo anulare 2, analogamente a quanto sopra descritto esso ha sulla seconda faccia 22 una pluralità di denti sporgenti 41 verso la prima faccia 51 del corpo centrale 5. A sua volta, la prima faccia 51 del corpo centrale 5 ha una pluralità di sedi 45 con imboccatura rivolta verso il primo corpo anulare 2. I denti sporgenti 41 del primo corpo anulare 2 sono inseriti nelle corrispondenti sedi 45 della prima faccia 51 del corpo centrale 5 e c’è un accoppiamento con interferenza meccanica tra i denti sporgenti 41 e le corrispondenti sedi 45.

In particolare, l’accoppiamento ad incastro tra il primo corpo anulare 2 e il corpo centrale 5 ha luogo senza contatto in battuta tra il primo corpo anulare 2 e il corpo centrale 5; i denti sporgenti 41 non sono in una posizione di fine corsa nelle corrispondenti sedi 45 in cui sono inseriti.

Preferibilmente anche il secondo corpo anulare 3 è accoppiato al corpo centrale 5 ad incastro per interferenza meccanica, come il primo corpo anulare 2. Il secondo corpo anulare 3 ha sulla seconda faccia 32 una pluralità di denti sporgenti 41 verso la seconda faccia 52 del corpo centrale 5, che a sua volta ha una pluralità di sedi 45 con imboccatura rivolta verso il secondo corpo anulare. I denti sporgenti 41 del secondo corpo anulare 3 sono inseriti nelle corrispondenti sedi 45 della seconda faccia 52 del corpo centrale 5 e c’è un accoppiamento con interferenza meccanica tra i denti sporgenti 41 e le corrispondenti sedi 45.

In particolare, l’accoppiamento ad incastro tra il secondo corpo anulare 3 e il corpo centrale 5 ha luogo senza contatto in battuta tra il secondo corpo anulare 3 e il corpo centrale 5; i denti sporgenti 41 non sono in una posizione di fine corsa nelle corrispondenti sedi 45 in cui sono inseriti.

Per gli scopi della presente invenzione potrebbe essere sufficiente che uno solo dei corpi anulari 2, 3 sia accoppiato al corpo centrale 5 con tali modalità, tuttavia la soluzione in cui entrambi i corpi anulari sono accoppiati con tale modalità dà maggiori possibilità di correzione della mancanza di parallelismo tra le superfici di attrito 12, 13.

Il corpo centrale 5 ha una forma ondulata lungo un percorso anulare o circonferenziale rispetto all’asse centrale 11: come si può notare nelle figure, il corpo centrale 5 ha su ciascuna faccia 51, 52 avvallamenti radiali 55 e rilievi radiali 57 tra loro alternati. Gli avvallamenti radiali 55 su una faccia corrispondono a rilievi radiali 57 sull’altra faccia.

Una parte delle sedi 45 è in corrispondenza degli avvallamenti radiali 55 e una rimanente parte delle sedi 45 è in corrispondenza dei rilievi radiali 57. Ad esempio le sedi negli avvallamenti radiali 55 sono sfalsate in direzione radiale rispetto alle sedi nei rilievi radiali 57. Nello specifico ciascun avvallamento radiale 55 o rilievo radiale 57 è provvisto di almeno tre sedi 45.

Ciascuna sede 45 negli avvallamenti radiali 55 è ricavata in una protuberanza 47 che sporge dalla rispettiva faccia 51, 52 del corpo centrale 5, in particolare dal fondo dell’avvallamento radiale 55. La sede 45 è una cavità (ad esempio un foro) che è realizzata nella protuberanza 47 e che si apre su una sommità della protuberanza 47.

Ciascuna sede 45 sui rilievi radiali 57 è una cavità (ad esempio un foro) che si estende nello spessore del rilievo radiale 57 e si apre verso il rispettivo corpo anulare, dove può essere presente un collare 46.

Nella particolare forma di realizzazione illustrata, le sedi 45 sui rilievi radiali 57 di una faccia 51, 52 sono in corrispondenza di sedi 45 negli avvallamenti radiali 55 dell’altra faccia 52, 51. Le cavità nelle protuberanze 47 sono aperte ad entrambe le estremità, pertanto a una estremità definiscono sedi 45 per i denti 41 del primo corpo anulare 2 e all’altra estremità definiscono sedi 45 per i denti 41 del secondo corpo anulare 3. Ad esempio le cavità nelle protuberanze 47 sono fori cilindrici e i denti 41 sono tronco-conici. Gli spazi tra gli avvallamenti radiali 55 e la seconda faccia 22, 32 del rispettivo corpo anulare 2, 3 definiscono canali radiali di ventilazione 16. Nella forma di realizzazione illustrata per il disco freno 100, ciascun corpo anulare 2, 3 è formato da una pluralità di moduli 28; 38, ciascuno dei quali corrisponde a un settore angolare del rispettivo corpo anulare 2, 3 ed è provvisto di una rispettiva porzione di superficie di attrito 12, 13 e di rispettivi denti sporgenti 41.

In particolare, ciascun modulo 28, 38 comprende una pluralità di terne radiali di denti 41. Ad esempio ciascun modulo 28, 38 comprende almeno quindici denti 41, distribuiti in modo sostanzialmente regolare.

I moduli 28 che formano il primo corpo anulare 2 possono essere angolarmente sfalsati rispetto ai moduli 38 che formano il secondo corpo anulare 3. I fianchi 29 dei moduli 28 non sono in corrispondenza dei fianchi 39 dei moduli 38 e si trovano invece circa a metà tra i fianchi 39 dei moduli 38 (e viceversa). Nella forma di realizzazione illustrata, i fianchi 29, 39 hanno un profilo curvo.

In una variante di realizzazione, ciascun corpo anulare 2, 3 potrebbe essere un pezzo unico ad anello, invece che essere formato da moduli 28, 38.

Si fa notare che nella forma di realizzazione illustrata i corpi anulari 2, 3 hanno solamente denti sporgenti 41 e il corpo centrale 5 ha solamente corrispondenti sedi 45. In varianti di realizzazione la disposizione di denti e sedi può essere invertita o ciascun corpo può comprendere sia denti sia sedi, analogamente a quanto già descritto per le prime due forme di realizzazione. Anche la forma e le dimensioni dei denti 41 e delle sedi 45 possono essere variate e scelte secondo necessità.

I materiali e il procedimento di realizzazione dei corpi anulari 2, 3 o dei loro moduli 28, 38 possono essere i medesimi già descritti per le altre forme di realizzazione 1, 10.

Si fa presente che nelle forme di realizzazione qui descritte i denti sporgenti 41 e le protuberanze 47 per le sedi 45 formano un unico pezzo con il rispettivo corpo 2, 3, 5, cioè non si tratta di elementi di fissaggio aggiunti in fase di montaggio.

L’accoppiamento ad incastro per interferenza meccanica che è utilizzato per la presente invenzione rende i rispettivi corpi solidali tra loro e ne impedisce movimenti relativi nelle normali condizioni di utilizzo nell’impianto frenante. Al tempo stesso l’accoppiamento ad incastro per interferenza meccanica consente piccoli movimenti relativi dei corpi quando, per correggere la mancanza di parallelismo delle superfici di attrito, il disco freno è pressato in una pressa 60 che applica una pressione ben superiore a quella agente nelle normali condizioni di utilizzo nell’impianto frenante.

L’invenzione così concepita è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell’ambito del concetto inventivo che la caratterizza, come definito nelle accluse rivendicazioni.

Tutti i dettagli sono rimpiazzabili da altri tecnicamente equivalenti ed i materiali impiegati, nonché le forme e le dimensioni dei vari componenti, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze.

Claims (16)

1. RIVENDICAZIONI 1. Disco freno (1; 10) per un sistema frenante (9), in particolare per un sistema frenante (9) di un veicolo, il disco freno (1; 10) avendo un asse centrale (11), una prima superficie di attrito (12) e una seconda superficie di attrito (13), dette superfici di attrito (12, 13) essendo da parti opposte del disco freno (1; 10) e distanziate assialmente tra loro, in cui in uso l’asse centrale (11) è un asse di rotazione del disco freno (1; 10) e ciascuna di dette superfici di attrito (12, 13) è destinata ad andare a contatto con un rispettivo membro (96) del sistema frenante (9) per produrre una azione frenante grazie a una forza di attrito tra la superficie di attrito e il rispettivo membro, il disco freno (1; 10) comprendendo un primo corpo anulare (2) e un secondo corpo anulare (3), la prima superficie di attrito (12) essendo su una prima faccia (21) del primo corpo anulare (2) e la seconda superficie di attrito (13) essendo su una prima faccia (31) del secondo corpo anulare (3), ciascuno dei corpi anulari (2, 3) avendo inoltre una seconda faccia (22, 32) che è opposta alla prima faccia (21, 31) ed è rivolta verso la seconda faccia (22, 32) dell’altro corpo anulare (3, 2), in cui il primo corpo anulare (2) e il secondo corpo anulare (3) sono montati l’uno con l’altro, la seconda faccia (22) del primo corpo anulare (2) avendo una pluralità di denti sporgenti (41) che sporgono verso il secondo corpo anulare (3) e/o una pluralità di sedi (45) con imboccatura rivolta verso il secondo corpo anulare (3), la seconda faccia (32) del secondo corpo anulare (3) avendo una pluralità di sedi (45) con imboccatura rivolta verso il primo corpo anulare (2) e/o una pluralità di denti sporgenti (41) che sporgono verso il primo corpo anulare (2), i denti sporgenti (41) di un corpo anulare (2, 3) essendo inseriti in corrispondenti sedi (45) dell’altro corpo anulare (3, 2) ed essendoci un accoppiamento con interferenza meccanica tra i denti sporgenti (41) e le corrispondenti sedi (45), per cui il primo corpo anulare (2) e il secondo corpo anulare (3) sono accoppiati tra loro ad incastro per interferenza meccanica.
2. 2. Disco freno (1; 10) secondo la rivendicazione 1, in cui l’accoppiamento ad incastro tra il primo corpo anulare (2) e il secondo corpo anulare (3) ha luogo senza contatto in battuta tra il primo corpo anulare (2) e il secondo corpo anulare (3).
3. 3. Disco freno (1; 10) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui la sede (45) è ricavata in una protuberanza (47) che sporge dalla seconda faccia (22, 32) di un corpo anulare (2, 3) verso l’altro corpo anulare (3, 2), la sede (45) essendo una cavità che è realizzata nella protuberanza (47) e che si apre su una sommità della protuberanza (47).
4. 4. Disco freno (1; 10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 3, in cui tra le seconde facce (22, 32) dei corpi anulari (2, 3) sono presenti canali di ventilazione (16), sostanzialmente radiali, che sono delimitati da sporgenze (41, 44, 47) e/o da nervature (48) che sporgono dalla seconda faccia (22, 32) di un corpo anulare (2, 3) verso l’altro corpo anulare (3, 2).
5. 5. Disco freno (100) per un sistema frenante (9), in particolare per un sistema frenante (9) di un veicolo, il disco freno (100) avendo un asse centrale (11), una prima superficie di attrito (12) e una seconda superficie di attrito (13), dette superfici di attrito (12, 13) essendo da parti opposte del disco freno (100) e distanziate assialmente tra loro, in cui in uso l’asse centrale (11) è un asse di rotazione del disco freno (100) e ciascuna di dette superfici di attrito (12, 13) è destinata ad andare a contatto con un rispettivo membro (96) del sistema frenante (9) per produrre una azione frenante grazie a una forza di attrito tra la superficie di attrito e il rispettivo membro, il disco freno (100) comprendendo un primo corpo anulare (2) e un secondo corpo anulare (3), la prima superficie di attrito (12) essendo su una prima faccia (21) del primo corpo anulare (2) e la seconda superficie di attrito (13) essendo su una prima faccia (31) del secondo corpo anulare (3), ciascuno dei corpi anulari (2, 3) avendo inoltre una seconda faccia (22, 32) che è opposta alla prima faccia (21, 31) ed è rivolta verso la seconda faccia (22, 32) dell’altro corpo anulare (3, 2), il disco freno (100) comprendendo inoltre un corpo centrale (5) che è interposto tra il primo corpo anulare (2) e il secondo corpo anulare (3), in cui il primo corpo anulare (2) e il secondo corpo anulare (3) sono montati su facce opposte del corpo centrale (5), rispettivamente su una prima faccia (51) e una seconda faccia (52) del corpo centrale (5), la seconda faccia (22) del primo corpo anulare (2) avendo una pluralità di denti sporgenti (41) che sporgono verso la prima faccia (51) del corpo centrale (5) e/o una pluralità di sedi (45) con imboccatura rivolta verso la prima faccia (51) del corpo centrale (5), la prima faccia (51) del corpo centrale (5) avendo una pluralità di sedi (45) con imboccatura rivolta verso il primo corpo anulare (2) e/o una pluralità di denti sporgenti (41) che sporgono verso il primo corpo anulare (2), i denti sporgenti (41) del primo corpo anulare (2) essendo inseriti in corrispondenti sedi (45) della prima faccia (51) del corpo centrale (5) e/o i denti sporgenti (41) della prima faccia (51) del corpo centrale (5) essendo inseriti in corrispondenti sedi (45) del primo corpo anulare (2), essendoci un accoppiamento con interferenza meccanica tra i denti sporgenti (41) e le corrispondenti sedi (45), per cui il primo corpo anulare (2) e il corpo centrale (5) sono accoppiati tra loro ad incastro per interferenza meccanica.
6. 6. Disco freno (100) secondo la rivendicazione 5, in cui la seconda faccia (32) del secondo corpo anulare (3) ha una pluralità di denti sporgenti (41) che sporgono verso la seconda faccia (52) del corpo centrale (5) e/o una pluralità di sedi (45) con imboccatura rivolta verso la seconda faccia (52) del corpo centrale (5), la seconda faccia (52) del corpo centrale (5) avendo una pluralità di sedi (45) con imboccatura rivolta verso il secondo corpo anulare (3) e/o una pluralità di denti sporgenti (41) che sporgono verso il secondo corpo anulare (3), i denti sporgenti (41) del secondo corpo anulare (3) essendo inseriti in corrispondenti sedi (45) della seconda faccia (52) del corpo centrale (5) e/o i denti sporgenti (41) della seconda faccia (52) del corpo centrale (5) essendo inseriti in corrispondenti sedi (45) del secondo corpo anulare (3), essendoci un accoppiamento con interferenza meccanica tra i denti sporgenti (41) e le corrispondenti sedi (45), per cui il secondo corpo anulare (3) e il corpo centrale (5) sono accoppiati tra loro ad incastro per interferenza meccanica.
7. 7. Disco freno (100) secondo la rivendicazione 5 o 6, in cui l’accoppiamento ad incastro tra il corpo anulare (2, 3) e il corpo centrale (5) ha luogo senza contatto in battuta tra il corpo anulare (2, 3) e il corpo centrale (5).
8. 8. Disco freno (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 5 a 7, in cui la sede (45) è ricavata in una protuberanza (47) che sporge dalla rispettiva faccia (22, 32, 51, 52) del corpo anulare (2, 3) o del corpo centrale (5), la sede (45) essendo una cavità che è realizzata nella protuberanza (47) e che si apre su una sommità della protuberanza (47).
9. 9. Disco freno (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 5 a 8, in cui il corpo centrale (5) ha una forma ondulata lungo un percorso anulare rispetto all’asse centrale (11), il corpo centrale (5) avendo sulla prima faccia (51) e sulla seconda faccia (52) avvallamenti radiali (55) e rilievi radiali (57) tra loro alternati, in cui detti avvallamenti radiali (55) definiscono canali di ventilazione (16) interposti tra il corpo centrale (5) e i corpi anulari (2, 3).
10. 10. Disco freno (1; 10; 100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 9, in cui in condizione accoppiata i denti sporgenti (41) non sono in una posizione di fine corsa nelle corrispondenti sedi (45) in cui sono inseriti.
11. 11. Disco freno (10; 100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 10, in cui ciascun corpo anulare (2, 3) è formato da una pluralità di moduli (28, 38), ciascun modulo (28, 38) corrispondendo a un settore angolare del rispettivo corpo anulare (2, 3) ed essendo provvisto di una rispettiva porzione di superficie di attrito (12, 13) e di rispettivi denti sporgenti (41) e/o sedi (45).
12. 12. Disco freno (10; 100) secondo la rivendicazione 11, in cui i moduli (28) che formano il primo corpo anulare (2) sono angolarmente sfalsati rispetto ai moduli (38) che formano il secondo corpo anulare (3).
13. 13. Disco freno (1; 10; 100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 12, in cui i corpi anulari (2, 3) o i moduli (28) che formano i corpi anulari (2, 3) hanno, dalla parte della prima faccia (21, 31) e della superficie di attrito (12, 13), uno strato in materiale composito comprendente particelle di diamante.
14. 14. Disco freno (1; 10; 100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 13, in cui ciascun dente sporgente (41) ha una forma rastremata con sezione trasversale che si riduce in allontanamento dalla faccia dalla quale il dente (41) sporge e/o in cui ciascuna sede (45) ha una cavità per ricevere il corrispondente dente e la cavità si apre sull’imboccatura della sede (45), la cavità avendo una sezione trasversale che si riduce in allontanamento dalla imboccatura.
15. 15. Sistema frenante (9), in particolare un sistema frenante (9) per un veicolo, comprendente un disco freno (1; 10; 100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 14 e una ganascia (95) che accoglie una regione periferica del disco freno (1; 10; 100), la ganascia (95) essendo provvista di rispettivi membri (96) destinati ad andare a contatto con le superfici di attrito (12, 13) per produrre una azione frenante.
16. 16. Metodo di lavorazione di un disco freno (1; 10; 100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 14, in cui, per correggere una mancanza di parallelismo tra le superfici di attrito (12, 13), il disco freno (1; 10; 100) è pressato tra due superfici prementi parallele (61, 62) che premono sulla prima faccia (21) del primo corpo anulare (2) e sulla prima faccia (31) del secondo corpo anulare (3), rispettivamente, con una direzione di pressatura che è parallela all’asse centrale (11) del disco freno (1; 10; 100).