ITFI20070017A1 - Pistone per pinze freno, e pinza freno comprendente tale pistone. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo

PISTONE PER PINZE FRENO. E PINZA FRENO

COMPRENDENTE TALE PISTONE

La presente invenzione ha per oggetto un pistone per pinze freno, nonché una pinza freno comprendente tale pistone.

Il pistone e la pinza freno secondo l'invenzione trovano impiego preferibilmente nel settore dei veicoli, in particolare ma non limitatamente per applicazioni motociclistiche, nonché in generale in macchinari o strutture in cui si renda necessaria la frenatura di organi rotanti mediante freni a disco.

Come noto, le pinze freno vengono utilizzate su una vastissima gamma di veicoli stradali e ferroviari, nonché di velivoli, e prevedono la generazione di uno sforzo frenante attraverso l'interazione tra tali pii generalmente solidali al telaio del veicolo, e uno o più dischi solidali ruote del veicolo.

Una prima tipologia di pinze freno nota comprende un unico pistoncino, scorrevole in una rispettiva sede ricavata da un lato della pinze freno sotto l'azione di un fluido, generalmente fluido in pressione.

Tale pistoncino è generalmente disposto su un unico lato ed è impegnato su almeno una pastiglia frenante in grado di accoppiarsi con attrito ad una rispettiva superficie laterale di un disco di frenatura.

Sono inoltre note pinze freno nelle quali il numero di pistoncini può variare da uno o più pistoncini, tra loro contrapposti.

Ciascuna pinza è inoltre connessa a un dispositivo di azionamento, generalmente una leva ad azionamento manuale od una pedaliera, che viene impegnato da un utilizzatore per generare uno sforzo di frenatura. Nelle applicazioni moderne, il dispositivo di azionamento è operativamente connesso con la pinza freno per mezzo di un accoppiamento a fluido, realizzato mediante un sistema di condotti (rigidi e/o flessibili) che mette in comunicazione di fluido il dispositivo di azionamento con la pinza freno e che è in grado di trasmettere una pressione anche elevata alla pinza freno.

Nelle forme realizzative note, ciascun pistone è scorrevolmente alloggiato in una rispettiva sede ricavata nel corpo della pinza freno, ed è azionato nel suo movimento di scorrimento mediante l'azione del fluido in pressione, il quale a sua volta riceve un comando dai mezzi di azionamento, ad esempio pompe idrauliche.

Il pistone, quindi, scorre operativamente all'interno della rispettiva sede sotto l'azione del fluido in pressione, in particolare per passare da una prima posizione di riposo ad una posizione attuata in cui esercita una spinta verso il disco di frenatura.

La sopra citata tenuta di fluido è realizzata mediante l'interposizione di una guarnizione elastica, vincolata ad una porzione laterale della sede ricavata nel corpo pinza, che impedisce il trafilamento del fluido in pressione verso l'esterno. Ulteriormente, la guarnizione ha la funzione di deformarsi elasticamente durante lo scorrimento operativo del pistone, il quale, terminata la propria corsa operativa, tende successivamente a riportarsi almeno parzialmente in posizione rientrata nel cilindro attraverso il ritorno elastico della guarnizione stessa (azione di "rollback" del pistone).

Svantaggiosamente si è visto che la presenza della pressione del fluido da un solo lato della guarnizione tende a contrastare l'azione di "rollback" in quanto impedisce il ritorno elastico della guarnizione deformata.

Altre soluzioni note prevedono di interporre tra pistone e rispettiva sede una coppia di guarnizioni, vincolate ad opportune cave realizzate sulla sede. Una prima guarnizione, che svolge la funzione di tenuta di fluido vera e propria, è posizionata in posizione più interna rispetto alla direzione di scorrimento del pistone, verso una porzione di fondo della sede, ed impedisce il trafilamento dell'olio in pressione verso l'esterno. L'altra guarnizione invece realizza la funzione di protezione dalla polvere.

Svantaggiosamente, un tale sistema richiede la lavorazione di una o più cave sulla sede per il montaggio delle guarnizioni.

Compito tecnico della presente invenzione è pertanto quello di ovviare agli inconvenienti sopra citati.

Nell'ambito di tale compito tecnico, è primario scopo dell'invenzione realizzare un pistone per pinze freno, e una pinza freno comprendente tale pistone, che realizzino un'efficace azione di rollback del pistone, E' inoltre importante scopo dell'invenzione realizzare un pistone per pinze freno, e una pinza freno comprendente tale pistone, che semplifichino la geometria dei componenti utilizzati e che quindi riducano i tempi ed i costi di produzione, in particolare semplificando le lavorazioni meccaniche necessarie.

E<1>infine importante scopo dell'invenzione realizzare un pistone per pinze freno, e una pinza freno comprendente tale pistone, che definiscano un'efficace condizione di tenuta di fluido verso l'esterno.

Tali scopi ed altri ancora sono sostanzialmente raggiunti da un pistone per pinze freno, e una pinza freno comprendente tale pistone, in accordo con quanto indicato nelle unite rivendicazioni.

Viene ora riportata, a titolo esemplificativo ma non esclusivo, la descrizione di una forma di esecuzione preferita di un pistone per pinze freno, e una pinza freno comprendente tale pistone, in accordo con i disegni allegati, in cui:

- la figura 1 mostra una vista parzialmente in sezione di una pinza freno in accordo con l'invenzione;

- la figura 2 mostra una vista laterale di un pistone in accordo con l'invenzione;

- la figura 3 mostra una vista in sezione di una porzione della pinza freno di figura 1 in una posizione non operativa;

Ciascun pistone 4 è accoppiato geometricamente con una rispettiva sede 5 in modo da consentire ad ogni pistone 4 stesso di spostarsi all'interno della relativa sede 5 preferibilmente parallela ad un asse Ύ" attorno al quale ruota il disco 3.

Con riferimento alla figura 2 in corrispondenza di una propria estremità esterna 6, i pistoncini 4 interagiscono con i supporti 7, in modo diretto oppure indiretto (ad esempio attraverso degli isolatori, non mostrati). Sui supporti 7 è disposto un materiale d'attrito 8 atto ad accoppiarsi al disco 3 mediante frizione, come mostrato in figura 1. In particolare, ciascun gruppo di tre pistoncini 4 è associato ad una o più pastiglie, ognuna delle quali comprendente i supporti 7 ed il materiale di attrito 8, in modo che la pinza freno 1 comprenda almeno due pastiglie 8, ciascuna associata ad una rispettiva superficie laterale 9 del disco 3. Le pastiglie 8 sono di tipo noto, e per questo non verranno ulteriormente descrìtte nel seguito.

La figura 2 mostra una forma realizzativa preferita di un pistone 4 secondo l'invenzione. Tale pistone 4 presenta una prima superficie laterale 11 cilindrica, delimitata in corrispondenza della porzione esterna 6 da una superficie esterna 12, preferìbilmente piana. Ciascun pistone 4 presenta inoltre un'estremità interna 13, opposta all'estremità esterna 6, delimitata da una superficie interna 14 e sagomata per presentare uno smusso 31.

Il pistone 4 è inoltre dotato, in prossimità dell'estremità interna 13, di una prima scanalatura 15 che si estende preferibilmente per tutto lo sviluppo circonferenziale del pistone 4, ed è preferìbilmente assialsimmetrica rispetto alia direzione "X". In dettaglio, la prima scanalatura 15 è realizzata in modo che una propria porzione più profonda sia collocata in direzione dell'estremità interna 13 del pistone 4, per ragioni che verranno chiarite nel seguito.

II pistone 4 presenta inoltre una seconda scanalatura 16, preferibilmente coassiale alla prima scanalatura 15. Tale seconda scanalatura 16 ha inoltre sezione preferibilmente rettangolare.

In accordo con la figura 2, la prima scanalatura 15 è posizionata in posizione ravvicinata all'estremità interna 13 del pistone 4, mentre la seconda scanalatura 16 è posizionata in posizione affiancata alla prima scanalatura 15, separate da una ulteriore superficie laterale 28, in direzione dell'estremità esterna 6, per motivi che verranno in seguito chiariti.

Le figure 3 e 4 mostrano due viste in sezione del pistone 4 in due posizioni assunte durante il funzionamento mentre si trova alloggiato nella rispettiva sede 5.

Tale sede 5 presenta una superficie laterale 17 cilindrica ed una superficie di fondo 18, preferibilmente circolare.

La pinza freno 1 comprende inoltre mezzi elastici 19, 22, interposti tra ciascun pistone 4 e la rispettiva sede 5. Tali mezzi elastici 19, 22 sono vantaggiosamente fissati al pistone 4, in particolare in corrispondenza della prima scanalatura 15 e della seconda scanalatura 16.

Inoltre, i mezzi elastici 19 sono preferibilmente realizzati attraverso una prima guarnizione 20, preferibilmente con sezione quadra o rettangolare; mentre i mezzi elastici 22 sono preferìbilmente con sezione circolare.

La conformazione della scanalatura 15, in particolare la presenza dello smusso 31, hanno la funzione di migliorare il comportamento del mezzo elastico 19 particolarmente nella direzione di ritorno del pistone 4, per esercitare un'efficace azione di richiamo del pistone 4 e riportarlo nella posizione non operativa.

A questo scopo, la sede 15 presenta la parete interna 30 inclinata rispetto all'asse del pistone "X" e divergente nella sua direzione di pressione D; mentre l'estremità interna 13 presenta lo smusso 31 inclinato rispetto all'asse "X" e convergente nella direzione di pressione D.

Come risulta meglio evidente dalle figure 3 e 4, tale soluzione permette di migliorare l'effetto di ritorno elastico dovuto alla deformazione della guarnizione durante la corsa di pressione del pistone, e quindi favorisce il distacco della pastiglia dal disco una volta terminata la frenata,

I mezzi elastici 19 delimitano, in cooperazione con il pistone 4 e la rispettiva sede 5, una prima camera 21 in comunicazione di fluido con mezzi di azionamento, ad esempio un attuatore idraulico a comando manuale (attraverso una leva) oppure a comando pedale (attraverso una pedivella), non illustrati in quanto noti. In dettaglio, la prima camera è delimitata dai mezzi elastici 19, dalla superficie interna 14 del pistone 4, e dalle superfici laterale 17 e di fondo 18 della sede 5.

In questo modo, a seguito di un comando generato dai mezzi di azionamento, il pistone 4 riceve una spinta lungo la direzione X e tende pertanto a scorrere lungo tale direzione X. Secondo il principio di funzionamento noto, il pistone 4 è mobile tra una posizione operativa (illustrata in figura 4), in cui realizza una spinta sul disco 3 di frenatura, ed una posizione non operativa (illustrata in figura 3), in cui è in posizione sostanzialmente rientrata nella rispettiva sede 5.

La funzione dei mezzi elastici 19 è quella di immagazzinare energia elastica durante lo spostamento del pistone 4 per poi restituirla al termine dello spostamento del pistone 4, esercitando un'azione antagonista simile a quella di una molla che risulta particolarmente utile per distaccare le pastiglie 8 dal disco 3 al termine del comando dei mezzi di attuazione (rollback).

La pinza freno 1 comprende inoltre mezzi di tenuta 22, preferibilmente realizzati attraverso una seconda guarnizione 23. Tale seconda guarnizione è vantaggiosamente montata sul pistone 4, in particolare in corrispondenza della seconda scanalatura 16, come altresì illustrato nelle figure 3-5, ed ha conformazione preferibilmente anulare,

In tal modo la superficie laterale 28 del pistone, in cooperazione con i mezzi elastici 19, i mezzi di tenuta 22 e la superficie laterale 17 della sede 5, delimita una seconda camera 24 a tenuta di fluido.

Vantaggiosamente, la pinza freno 1 comprende inoltre mezzi di spillamento 25, ad esempio uno o più fori, atti a mettere in comunicazione di fluido reciproca la prima camera 21 e la seconda camera 24. Preferibilmente, i mezzi di spillamento 25 comprendono uno o più condotti in comunicazione di fluido con la prima 21 e la seconda 24 camera. Preferibilmente, inoltre, i mezzi di spillamento 25 sono realizzati sul pistone 4.

La figura 2 mostra una forma realizzativa preferita di tali mezzi di spillamento 25, che comprendono un primo condotto 26 sostanzialmente coassiale al pistone 4, ed un secondo condotto 27 disposto trasversalmente al primo condotto 26, con il quale è in comunicazione di fluido. In particolare, il secondo condotto 27 si sviluppa in direzione diametrale e sfocia sulla superficie laterale 11 del pistone 4 in corrispondenza di due fori 28 situati in posizioni preferibilmente diametralmente opposte. Tali fori 28 sono visibili chiaramente in figura 5. In generale, è possibile prevedere che i mezzi di spillamento 25 siano realizzati attraverso una pluralità di condotti, generalmente orientati e comunque in comunicazione di fluido con la prima 21 e la seconda 24 camera.

Quanto sopra descritto non è tuttavia limitativo, in quanto la pinza freno 1 secondo l'invenzione si presta a differenti varianti realizzative. In particolare, i mezzi di spillamento 25 possono essere realizzati direttamente sul corpo 2 della pinza freno 1 , ad esempio realizzando uno o più condotti in corrispondenza di ciascuna sede 5.

La presente invenzione consegue importanti vantaggi.

Il montaggio delle due guarnizioni sul pistone, innanzitutto, evita costose e complesse lavorazioni (prevalentemente di fresatura del corpo pinza) sulla superficie laterale della sede, riducendo conseguentemente i tempi ed i costi di lavorazione dei componenti in quanto, come noto, le operazioni di fresatura sulla superficie interna di un foro sono più complesse rispetto alla tornitura di una superficie esterna.

La presenza dei mezzi di spillamento, inoltre, consente di creare all'interno della seconda camera la pressione correlata presente nella prima camera, riducendo gli effetti antagonisti che nell'arte nota si opponevano al ritorno elastico della guarnizione adibita a tale funzione. Infatti l'invenzione consente di porre il fluido in pressione su ambo i lati della prima guarnizione, in modo che essa sia libera di compiere liberamente il proprio ritorno elastico garantendo un'efficace e pronta azione di rollback.

Il trovato così concepito è suscettibile di evidente applicazione industriale; può essere altresì oggetto di numerose modifiche e varianti tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo; tutti i dettagli possono essere sostituiti, inoltre, da elementi tecnicamente equivalenti.

Claims (16)

1. RIVENDICAZIONI 1. Pinza per freni a disco, comprendente: - un corpo principale (2) rigido, accoppiabile ad una porzione di una struttura o di un veicolo in prossimità di un disco (3) di frenatura, e definente almeno una sede (5); - almeno un pistone (4), alloggiato scorrevolmente in detta almeno una sede (5) e mobile tra una posizione operativa, per realizzare tramite uno strato di materiale d'attrito (8) una spinta su un disco (3) di frenatura, ed una posizione non operativa, in cui è in posizione discosta da detto disco (3); caratterizzata dal fatto di comprendere mezzi di tenuta (22) di fluido, fissati su ciascun pistone (4) ed agenti tra il pistone (4) e la rispettiva sede (5).
2. 2. Pinza freno secondo la rivendicazione 1, caratterizzata da fatto di comprendere inoltre mezzi elastici (19), fissati su ciascun pistone (4) ed agenti tra il pistone (4) e la rispettiva sede (5), per realizzare almeno un'azione di richiamo elastico sul pistone (4) durante il suo scorrimento.
3. 3. Pinza freno secondo la rivendicazione 2, caratterizzata da fatto che ciascun pistone (4) definisce, in cooperazione con la rispettiva sede (5) in cui è inserito e con i mezzi di tenuta (22), una prima camera (21) in comunicazione di fluido con mezzi di azionamento, ciascun pistone (4) presentando inoltre una superficie laterale (28) la quale delimita, in cooperazione con una superficie laterale (17) della rispettiva sede (5), con i mezzi di tenuta (22) e con i mezzi elastici (19), una seconda camera (24); detta pinza freno (1) comprendendo inoltre mezzi di spillamento (25) per realizzare una comunicazione di fluido tra la prima camera (21) e la seconda camera (24).
4. 4. Pinza freno secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto di comprendere mezzi di spillamento (25) realizzati sul pistone (4).
5. 5. Pinza freno secondo la rivendicazione 3 caratterizzata dal fatto di comprendere mezzi di spillamento (25) realizzati sul corpo principale (2).
6. 6. Pinza freno secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 3 a 5, caratterizzata dal fatto che i mezzi di spillamento (25) comprendono almeno un condotto (26) in comunicazione di fluido con la prima (21) e la seconda (24) camera.
7. 7. Pinza freno secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzata dal fatto di comprendere una pluralità di condotti (26,27).
8. 8. Pinza freno secondo una qualsiasi delle rivendicazioni dalla 2 alla 7, caratterizzata dal fatto che i mezzi elastici (19) comprendono una prima guarnizione (20).
9. 9. Pinza freno secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che i mezzi di tenuta (22) comprendono una seconda guarnizione (23).
10. 10. Pinza freno secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi elastici (19) sono ospitati in una sede (15) che presenta una parete interna inclinata (30) rispetto all'asse del pistone e divergente nella direzione (D) di pressione dello stesso.
11. 11. Pinza freno secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto pistone (4) comprende su una estremità interna (13) uno smusso (31), inclinato rispetto all'asse (X) e convergente nella direzione di pressione (D), per favorire la corsa di ritorno di detto pistone (4).
12. 12. Pinza freno, comprendente: - un corpo principale (2) rigido, accoppiabile ad una porzione di una struttura o di un veicolo, e definente almeno una sede (5); - almeno un pistone (4), alloggiato scorrevolmente in detta almeno una sede (5) e mobile tra una posizione operativa, in cui realizza una spinta su almeno un disco (3) di frenatura, ed una posizione non operativa, in cui è in posizione discosta da detto disco (3); - mezzi di tenuta (22) di fluido, fissati su ciascun pistone (4) ed agenti tra il pistone (4) e la rispettiva sede (5); - mezzi elastici (19), fissati su ciascun pistone (4) ed agenti tra il pistone (4) e la rispettiva sede (5), per realizzare almeno un'azione di richiamo elastico sul pistone (4) durante il suo scorrimento; caratterizzata dal fatto che ciascun pistone (4) definisce, in cooperazione con la rispettiva sede (5) in cui è inserito e con i mezzi elastici (19), una prima camera (21) in comunicazione di fluido con mezzi di azionamento, ciascun pistone (4) presentando inoltre una superficie laterale (28) la quale delimita, in cooperazione con una superficie laterale (17) della rispettiva sede (5), con i mezzi di tenuta (22) e con i mezzi elastici (19), una seconda camera (24); detto pistone (4) comprendendo inoltre mezzi di spillamento (25) per realizzare una comunicazione di fluido tra la prima camera (21) e la seconda camera (24).
13. 13. Pistone per pinze freno, detta pinza freno comprendendo un corpo principale (2) rigido, accoppiabile ad una porzione di una struttura o di un veicolo, e definente almeno una sede (5); detto pistone (4) essendo alloggiato scorrevolmente in una rispettiva sede (5) e mobile tra una posizione operativa, in cui realizza una spinta su almeno un disco (3) di frenatura, ed una posizione non operativa, in cui è in posizione discosta da detto disco (3), detto pistone (4) essendo inoltre associato a mezzi di tenuta (22) di fluido, agenti tra il pistone (4) e la rispettiva sede (5), ed a mezzi elastici (19), agenti tra il pistone (4) e la rispettiva sede (5), per realizzare almeno un'azione di richiamo elastico sul pistone (4) durante il suo scorrimento; caratterizzato dal fatto che detto pistone (4) definisce, in cooperazione con la rispettiva sede (5) in cui è inserito e con i mezzi elastici (19), una prima camera (21) in comunicazione di fluido con mezzi di azionamento, detto pistone (4) presentando inoltre una superficie laterale (28) la quale delimita, in cooperazione con una superficie laterale (17) della rispettiva sede (5), con i mezzi di tenuta (22) e con i mezzi elastici (19), una seconda camera (24); detto pistone (4) comprendendo anche mezzi di spillamento (25) per realizzare una comunicazione di fluido tra la prima camera (21) e la seconda camera (24), detti mezzi elastici (19) e detti mezzi di tenuta (22) essendo fissati al pistone (4).
14. 14. Pistone secondo la rivendicazione 13 caratterizzato dal fatto che detti mezzi elastici (19, 22) sono fissati a detto pistone (4), in corrispondenza di una prima scanalatura (15) e di una seconda scanalatura (16).
15. 15. Pistone secondo la rivendicazione 13 in cui detta prima scanalatura (15) comprende una parete interna 30 inclinata rispetto all'asse (X) del pistone (4) e divergente nella direzione di pressione (D) per migliorare il comportamento elastico di detto mezzo elastico (19).
16. 16. Pistone secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 13-15 in cui detto pistone (4) comprende su una estremità interna (13) uno smusso (31), inclinato rispetto all'asse (X) e convergente nella direzione di pressione (D), per favorire la corsa di ritorno di detto pistone (4).