ITMI20091992A1 - Fascia di frenatura di un disco per freno a disco di tipo ventilato - Google Patents

Description

“Fascia di frenatura di un disco per freno a disco di tipo ventilatoâ€

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad una fascia di frenatura e ad un disco per freno a disco ventilato, particolarmente, ma non esclusivamente, per applicazioni in campo automobilistico.

Come noto, i dischi per freno a disco comprendono una campana, adatta ad associare il disco ad un mozzo di un veicolo, da cui si estende una porzione anulare denominata fascia di frenatura destinata a cooperare con pastiglie di una pinza. Nel caso dei dischi di tipo ventilato, la fascia di frenatura à ̈ realizzata mediante due cartelle rispettivamente affacciate e collegate fra loro mediante elementi di collegamento, per esempio a forma di pioli o alette. Le superfici esterne delle due cartelle definiscono opposte superfici di frenatura mentre le superfici interne delimitano, congiuntamente con i pioli o le alette, canali di ventilazione per il raffreddamento del disco percorsi dall’aria secondo una direzione centrifuga durante il moto di rotazione del disco stesso.

Detta fascia di frenatura à ̈ destinata a cooperare con pinze per freno a disco adatte ad esercitare un’azione frenante sul veicolo, esercitando, mediante pastiglie, attrito su superfici opposte delle due cartelle, dette superfici di frenatura.

E’ noto che, durante l’azionamento dei freni, l’attrito tra le pastiglie delle pinze freno e le superfici di frenatura della fascia di frenatura genera un’elevata quantità di calore che richiede di essere smaltito.

Il calore generato determina infatti l’insorgere di numerosi fenomeni indesiderati, quali, ad esempio, la deformazione della fascia di frenatura, la formazione di cricche sulle superfici di frenatura oppure trasformazioni di stato localizzate del materiale costituente la fascia di frenatura che a loro volta portano al deterioramento della fascia di frenatura stessa.

In particolare nelle applicazioni su autovetture ad elevate prestazioni e con un’elevata efficienza frenante, le energie da smaltire sono molto elevate ed à ̈ ancora più sentita la suddetta esigenza di smaltire il calore generato durante l’azione di frenatura.

Dischi ventilati del tipo sopra citato hanno subito una continua evoluzione nel tempo, in particolare riguardo al numero ed alla conformazione dei cosiddetti canali di ventilazione, definendo così l’intercapedine che à ̈ formata dalle due cartelle tra loro affacciate assialmente.

Tra i dischi ventilati noti, si sono mostrati particolarmente efficienti, in termini di prestazioni di smaltimento di calore, ovvero raffreddamento, i dischi cosiddetti “a pioli†, in cui i canali di ventilazione sono limitati internamente da particolari elementi di collegamento a colonna di limitata o paragonabile estensione radiale e circonferenziale rispetto alla loro estensione assiale, definibili come “pioli†, che collegano trasversalmente le due cartelle.

Ad esempio, da EP 1 373 751 B1 sono noti dischi ventilati “a pioli†in cui i pioli sono geometricamente disposti lungo tre circonferenze concentriche, coassiali al disco e di raggio diverso, a formare tre “ranghi†; se sezionati in un piano parallelo alle due cartelle e mediano rispetto ad esse, i pioli presentano sezioni di tipo diverso (ad esempio, pioli a sezione “romboidale†nei ranghi intermedio ed esterno; pioli “a goccia†nel rango interno).

Altri dischi ventilati con strutture “a pioli†sono note, ad esempio, da WO 2004/102028 e da US 5,542,503.

È noto altresì che l’azione frenante esplicata dalle pastiglie contro le superfici di frenatura del disco genera calore, di conseguenza un aumento di temperatura del disco fino a rendere il disco stesso incandescente nel caso di prestazioni particolarmente gravose. A causa dell’elevata temperatura raggiunta dal disco durante la frenatura, il disco si deforma ed il contatto fra le pastiglie e le superfici di frenatura si deteriora. Inoltre il materiale d’attrito delle pastiglie subisce una sorta di vetrificazione e di inquinamento da parte del materiale del disco.

È stato inoltre riscontrato che la temperatura più elevata si raggiunge in corrispondenza di una porzione anulare centrale delle superfici di frenatura, ossia in corrispondenza di una porzione anulare centrale delle superfici esterne delle rispettive cartelle. Nel corso della vita del disco, tale zona à ̈ facilmente soggetta alla formazione di cricche.

Per ovviare agli inconvenienti sopra esposti, à ̈ quindi particolarmente sentita nel settore, da una parte, l’esigenza di aumentare l’efficienza della dispersione del calore generato dalla frenatura così da contenere le temperature raggiunte dal disco durante e a seguito della frenatura, dall’altra, l’esigenza di aumentare la resistenza meccanica di queste porzioni centrali della fascia di frenatura.

Soluzioni sono note da WO 2004/102028 ed anche da WO 2002/064992, US7066306, US7267210, US 20060243546, US 2004 0124047, US6367599, US5542503 e US4865167. Seppur soddisfacenti sotto diversi punti di vista, queste note soluzioni non permettono di raggiungere un compromesso tra la desiderata resistenza meccanica nella zona centrale anulare della fascia di frenatura e la contrastante esigenza di massimizzare nella stessa zona il flusso di aria capace di asportare il forte aumento di temperatura localizzato determinato dall’azione frenante.

Si osservi tuttavia che dischi ventilati del tipo citato non offrono di per sé una soluzione ad un ulteriore problema, che si manifesta contemporaneamente al sopra citato problema e che deve essere risolto contestualmente, problema che può affliggere i freni a disco, in particolare i freni a disco con dischi ventilato, problema brevemente illustrato qui di seguito.

Come noto, durante l’azionamento dei freni, il disco e le fasce di frenatura, in particolare, possono vibrare meccanicamente, a diverse frequenze correlate ai diversi modi di vibrazione propri del disco stesso.

Tali vibrazioni del disco possono derivare ad esempio da risonanze innescate da vibrazioni di oggetti, accoppiati meccanicamente al disco, che risultino sollecitati in fase di frenatura, qualora le frequenze di vibrazione di tali oggetti siano coincidenti o sufficientemente vicine alle frequenze di vibrazione proprie del disco.

E’ inoltre noto che le vibrazioni di cui sopra determinano rumore udibile, in particolare sotto forma di fastidiosi fischi, quando le frequenze di risonanza siano nella gamma dell’udibile (ad esempio, tra i 2 e i 9 KHz, con conseguenti fischi meno o più acuti).

Di conseguenza, emerge l’esigenza di escogitare soluzioni per ridurre o eliminare tali fischi, mediante accorgimenti costruttivi che “spostino†le frequenze di vibrazione del disco su valori diversi da quelle eccitate.

Per dischi con strutture differenti dalle citate strutture “a pioli†sono note alcune soluzioni.

Per esempio, IT 1 273 754 presenta fasce di frenatura con sporgenze aggettanti nella parte interna delle cartelle, verso l’intercapedine tra le due cartelle, in posizioni particolari e con masse appositamente individuate al fine di ridurre le vibrazioni che si manifestano ed il conseguente rumore.

Altri dischi ventilati con strutture atte a ridurre fenomeni vibratori fastidiosi sono noti ad esempio da US 4523 666.

Le citate soluzioni note si riferiscono tuttavia a strutture di disco ventilato che, essendo del tutto differenti dalle menzionate “strutture a pioli†, non sono in grado dunque di garantirne i citati vantaggi, specialmente in termini di efficienza di raffreddamento, che sono ormai considerati irrinunciabili in numerose applicazioni.

Pertanto emerge l’esigenza di nuove strutture di dischi ventilati che sappiano offrire contestualmente, in fase di frenatura, sia prestazioni di particolare efficienza di raffreddamento sia proprietà di minimizzazione delle vibrazioni e del rumore.

I suddetti esempi noti di dischi ventilati, e relative fasce di frenatura, non sono in grado di soddisfare adeguatamente entrambi i requisiti citati.

Il problema alla base della presente invenzione à ̈ pertanto quello di escogitare una fascia di frenatura ed un disco per freno a disco, i quali presentino caratteristiche strutturali e funzionali tali da soddisfare le suddette esigenze e da ovviare, nel contempo, agli inconvenienti citati con riferimento alla tecnica nota.

Tale problema à ̈, ad esempio, affrontato scegliendo di partire da “strutture a pioli†, sostanzialmente mantenute al fine di garantire elevata efficienza di raffreddamento, e di operare in modo accurato sulla geometria e sulla disposizione dei pioli al fine di raggiungere l’ulteriore obiettivo di eliminazione dei fischi e riduzione del rumore.

Tale problema à ̈ risolto da una fascia di frenatura in accordo con la rivendicazione 1.

In accordo con una forma generale di realizzazione, una fascia di frenatura di un disco per freno a disco di tipo ventilato si estende fra un diametro interno, prossimo ad un asse di rotazione della fascia di frenatura, ed un diametro esterno, lontano da detto asse di rotazione del disco.

Vantaggiosamente, detta fascia di frenatura comprende due cartelle tra loro affacciate e definenti un’intercapedine, dette cartelle essendo tra loro unite da mezzi o elementi di dissipazione del calore e di collegamento.

Preferibilmente, detti mezzi di collegamento sono sagomati a piccole colonne che si aggettano da una cartella verso l’opposta cartella in forma di pioli e rimangono completamente all’interno di detta intercapedine.

Vantaggiosamente, detti pioli sono raggruppati in almeno due file o ranghi disposti circonferenzialmente, un primo di detti ranghi essendo disposto radialmente più esterno lontano da detto asse in prossimità di detto diametro esterno, un secondo di detti ranghi essendo disposto più internamente in direzione radiale o verso detto asse rispetto a detto primo rango.

Preferibilmente, almeno due tra detti pioli di detto almeno un primo rango presentano, in un piano sostanzialmente parallelo al flusso di aria lungo i canali di ventilazione, una sezione di forma circolare.

Vantaggiosamente, alcuni dei pioli disposti in detto secondo rango presentano, in un piano sostanzialmente parallelo al flusso di aria lungo i canali di ventilazione, una sezione di forma a rombo o diamante con quattro vertici uniti da quattro lati in cui detti lati delimitanti detta sezione sono di forma sostanzialmente rettilinea.

In accordo con un’ulteriore forma generale di realizzazione, un fascia di frenatura comprende pioli a sezione circolare raggruppati secondo un modulo che si ripete circonferenzialmente nella fascia di frenatura.

In accordo con una forma di realizzazione, detto modulo si ripete secondo angoli diversi da 90 gradi, vantaggiosamente ogni dopo un angolo variabile da 91 a 95 gradi e preferibilmente di 92°54’12’’.

Vantaggiosamente, detti pioli circolari sono in numero di tre. Preferibilmente, due di detti pioli a sezione circolare sono previsti consecutivi e disposti nel rango radialmente più esterno, mentre il terzo piolo a sezione circolare del modulo à ̈ previsto nel rango radialmente intermedio e disposto radialmente tra i due pioli a sezione circolare del rango radialmente più esterno.

In accordo con una forma di realizzazione, i rimanenti pioli presentano sezioni di forma diversa da quella circolare.

Vantaggiosamente ma non necessariamente, i pioli del rango radialmente più esterno non appartenenti al modulo sono pioli aventi sezione, in un piano sostanzialmente parallelo al flusso di aria lungo i canali di ventilazione, a forma di goccia, aventi due lati rettilinei convergenti in direzione radiale interna tra loro raccordati da archi di cerchio.

In accordo con una forma di realizzazione, tutti gli altri pioli del rango intermedio non appartenenti a detto modulo presentano, in un piano sostanzialmente parallelo al flusso di aria lungo i canali di ventilazione, una sezione a forma di rombo.

In accordo con una forma di realizzazione, tutti i pioli appartenenti al rango radialmente più interno presentano sezione a forma di rombo.

In accordo con una forma generale di realizzazione, una fascia di frenatura comprende pioli disposti su tre ranghi, i pioli del rango radialmente più esterno presentano tutti sezione, in un piano sostanzialmente parallelo al flusso di aria lungo il canale di ventilazione, a forma circolare, i pioli del rango intermedio presentano tutti sezione, in un piano sostanzialmente parallelo al flusso di aria lungo il canale di ventilazione, a forma di rombo, rombo con quattro vertici uniti da quattro lati in cui detti lati delimitanti detta sezione sono di forma sostanzialmente rettilinea, e detto rango radialmente interno presenta tutti i pioli con sezione, in un piano sostanzialmente parallelo al flusso di aria lungo il canale di ventilazione, a forma di rombo con quattro vertici uniti da quattro lati, in cui detti lati delimitanti detta sezione sono di forma sostanzialmente rettilinea.

In accordo con una forma di realizzazione, tutti i pioli del rango radialmente intermedio e del rango radialmente interno presentano un’uguale estensione o altezza in direzione radiale, preferibilmente creando un’intercapedine tra il rango radialmente intermedio ed il rango radialmente esterno privo di pioli in direzione circonferenziale ed adatto a far passare fluido di raffreddamento almeno parzialmente e per almeno un tratto d’arco, in direzione circonferenziale.

In accordo con una forma di realizzazione, i pioli a sezione a rombo del rango radialmente intermedio presentano dimensione o altezza in direzione radiale maggiore rispetto alla dimensione o altezza radiale del piolo romboidale del rango radialmente interno.

In accordo con una forma generale di realizzazione, una fascia di frenatura comprende tre ranghi di pioli, il rango radialmente più esterno presenta tutti i suoi pioli con sezione, in un piano sostanzialmente parallelo al flusso di aria lungo il canale di ventilazione, a forma circolare, il rango radialmente intermedio presenta tutti i suoi pioli aventi sezione, in un piano sostanzialmente parallelo al flusso di aria lungo i canali di ventilazione, a forma sostanzialmente di diamante o rombo con quattro vertici uniti da quattro lati in cui detti lati delimitanti detta sezione sono di forma concava a formare una sagoma a stella o piolo a stella, e detto rango radialmente interno presenta tutti i suoi pioli con sezione, in un piano sostanzialmente parallelo al flusso di aria lungo i canali di ventilazione, a forma di rombo o diamante con quattro vertici uniti da quattro lati, in cui detti lati delimitanti detta sezione sono di forma sostanzialmente rettilinea.

Ulteriori caratteristiche e i vantaggi della fascia di frenatura di un disco per freno a disco di tipo ventilato secondo l’invenzione risulteranno dalla descrizione di seguito riportata di esempi preferiti di realizzazione, dati a titolo indicativo e non limitativo, con riferimento alle annesse figure, in cui:

la figura 1 rappresenta in vista prospettica una fascia di frenatura adatta ad essere collegata ad una campana per il collegamento ad un mozzo di un veicolo;

le figure 2 e 3 illustrano in viste assonometriche parzialmente sezionate un disco per freno a disco, in cui la fascia di frenatura ventilata presenta intercapedine collegata da elementi a piolo disposti su ranghi concentrici;

la figura 4 rappresenta una vista frontale del disco di figure 2 e 3 con la sua fascia di frenatura parzialmente sezionata ed evidenziante i tre ranghi di pioli e la loro disposizione circonferenziale e radiale;

la figura 5 mostra un’altra vista frontale del disco di figura 4 in cui sono visibili grazie ad una sezione parziale alcuni dei pioli posti a collegamento delle due cartelle della fascia di frenatura, mentre gli altri pioli sono rappresentati con linee tratteggiate;

la figura 6 rappresenta la sezione lungo la linea VI-VI di figura 5, da cui in modo particolare si evince la disposizione del piano medio del flusso del fluido all’interno dell’intercapedine della fascia di frenatura;

le figure 7 ed 8 mostrano in vista prospettica parzialmente sezionata un disco per freno a disco in cui à ̈ prevista un’ulteriore forma di realizzazione della piolatura disposta da ranghi concentrici;

la figura 9 rappresenta in vista frontale il disco di figure 7 e 8 in cui nella porzione parzialmente sezionata della fascia di frenatura sono mostrate le sezioni dei pioli;

la figura 10 illustra in vista frontale il disco di figura 9 in cui sono riportati in una porzione parzialmente sezionata della fascia di frenatura le sezioni dei pioli ed i restanti pioli sono indicati in linea tratteggiata;

la figura 11 rappresenta la sezione secondo la linea XI-XI del disco di figura 10;

le figure 12 e 13 illustrano in viste prospettiche secondo differenti angoli di vista un disco per freno a disco in cui una porzione della fascia di frenatura à ̈ parzialmente sezionata a mostrare la piolatura;

la figura 14 illustra in vista frontale il disco di figure 12 e 13, in cui la fascia di frenatura à ̈ parzialmente sezionata mostrando la disposizione a ranghi dei pioli;

la figura 15 illustra il disco di figura 14 in cui nella sua porzione sezionata parzialmente vengono messe in vista le sezioni di alcuni pioli mentre i rimanenti pioli sono rappresentanti in linee tratteggiate;

la figura 16 rappresenta la sezione di linea XVI-XVI della figura 15;

le figure 17 e 18 mostrano in viste prospettiche secondo diverse posizioni angolari un disco per freno a disco sezionato lungo il piano medio di flusso del fluido nell’intercapedine della fascia di frenatura mettendo a vista le sezioni della piolatura;

la figura 19a illustra in vista frontale il disco di figure 17 e 18 in cui la fascia di frenatura à ̈ parzialmente sezionata a mostrare le sezioni dei pioli disposti a ranghi evidenziando un modulo composto da pioli circolari;

la figura 19b illustra un particolare della figura 19a;

la figura 20 illustra una vista frontale del disco di figura 19a, in cui in una porzione parzialmente sezionata della sua fascia di frenatura sono messe in luce le sezioni dei pioli, mentre i rimanenti pioli sono rappresentati con linee tratteggiate;

la figura 21 illustra una sezione lungo la linea XXI-XXI della figura 20;

la figura 22 illustra un particolare di una fascia di frenatura in sezione lungo il piano medio del flusso di fluido nell’intercapedine che evidenzia le sezioni della piolatura secondo un’ulteriore forma di realizzazione;

la figura 23 illustra un particolare di una sezione lungo un piano medio del flusso del fluidi in un’intercapedine di una fascia di frenatura ventilata mettendo in vista le sezioni dei pioli posti a collegamento delle due cartelle;

la figura 24 illustra una tabella in cui sono poste a confronto le frequenze dei modi propri di vibrare di una soluzione secondo lo stato della tecnica dato da EP1373751 e la presente invenzione.

Con riferimento alle suddette figure, con 10 Ã ̈ stato complessivamente indicato un disco per freno a disco di tipo ventilato. Con 12 Ã ̈ stata indicata una campana e con 14 Ã ̈ stata indicata una fascia di frenatura.

Con il riferimento X-X Ã ̈ stato indicato un asse attorno a cui ruota il disco.

Con direzione assiale al disco o alla fascia di frenatura si intende una direzione parallela all’asse X-X.

Con il riferimento Z-Z à ̈ stata genericamente indicata una direzione radiale al disco o alla fascia di frenatura, ossia una direzione perpendicolare alla direzione assiale o all’asse X-X.

Con direzione tangenziale T-T o circonferenziale al disco si intende una direzione tangente ad una circonferenza avente centro sull’asse X-X e giacente su un piano ad esso perpendicolare o una traiettoria circonferenziale.

La fascia di frenatura 14 si estende fra un diametro interno D1, prossimo all’asse di rotazione del disco X-X, ed un diametro esterno D2, lontano da detto asse di rotazione del disco X-X.

La fascia di frenatura comprende due cartelle 16 e 18 unite da mezzi di collegamento per esempio in forma di pioli 20 e/o 60 e/o 59 e/o 58. Fra le due cartelle 16 e 18 à ̈ definita un’intercapedine 22 suddivisa in canali di ventilazione dai mezzi di collegamento.

Delle due cartelle, con 18 à ̈ stata indicata quella che si trova dalla stessa parte in cui si sviluppa la campana, rispetto ad un piano mediano P-P, o piano medio di flusso del fluido nell’intercapedine, disposto fra le due cartelle, mentre con 16 à ̈ stata indicata quella che si trova da parte opposta a quella in cui si sviluppa la campana, rispetto al suddetto piano mediano P-P dell’intercapedine fra le due cartelle.

In accordo con una forma di realizzazione, una fascia di frenatura 14 di un disco 10 per freno a disco di tipo ventilato si estende fra un diametro interno D1, prossimo ad un asse X-X di rotazione della fascia di frenatura 14, ed un diametro esterno D2, lontano da detto asse X-X di rotazione del disco.

Vantaggiosamente, detta fascia di frenatura 14 comprende due cartelle 16, 18 tra loro affacciate e definenti un’intercapedine 22. In accordo con una forma di realizzazione, dette cartelle 16, 18 sono tra loro unite da mezzi o elementi di dissipazione del calore o mezzi di collegamento 20, 58, 59, 60. Vantaggiosamente, detti mezzi di collegamento 20, 59, 60 sono sagomati a piccole colonne che si aggettano da una cartella verso l’opposta cartella in forma di pioli 20, 58, 59, 60 rimanendo all’interno di detta intercapedine 22, preferibilmente completamente all’interno di detta intercapedine considerando il piano medio P-P di flusso del fluido nell’intercapedine.

In accordo con una forma di realizzazione, detti pioli 20, 59, 60 sono raggruppati in almeno due file o ranghi 26, 28, 30 disposti circonferenzialmente.

In accordo con una forma di realizzazione, un primo di detti ranghi 26 à ̈ disposto radialmente più esterno o lontano da detto asse X-X, in prossimità di detto diametro esterno D2.

In accordo con una forma di realizzazione, un secondo di detti ranghi 28 o 30 à ̈ disposto più internamente in direzione radiale o verso detto asse X-X rispetto a detto primo rango 26.

In accordo con una forma di realizzazione, almeno due tra detti pioli 20 di detto almeno un primo rango 26 presentano, in un piano P-P sostanzialmente parallelo al flusso di aria lungo i canali di ventilazione, una sezione di forma circolare.

In accordo con una forma di realizzazione, alcuni dei pioli 60 disposti in detto secondo rango 28 o 30 presentando, in un piano P-P sostanzialmente parallelo al flusso di aria lungo i canali di ventilazione, una sezione di forma a rombo o diamante con quattro vertici 35 uniti da quattro lati 36. Detti lati 36 delimitano detta sezione e sono di forma sostanzialmente rettilinea.

In accordo con una forma di realizzazione, detti due pioli 20 a sezione di forma circolare sono disposti tra loro contigui.

In accordo con una forma di realizzazione, sono previste più file o ranghi 26; 28; 30 di pioli, detti più ranghi sono disposti tra loro concentrici e ciascun piolo à ̈ sfalsato rispetto ai pioli più vicini degli affiancati ranghi in una disposizione quinconce.

In accordo con una forma di realizzazione, tutti i pioli 20 di detto primo rango 26 radialmente esterno presentano, in un piano P-P sostanzialmente parallelo al flusso di aria lungo i canali di ventilazione, una sezione a forma circolare.

In accordo con una forma di realizzazione, ogni rango 26, 28, 30 di pioli presenta un numero di pioli 20, 59, 58, 60 di ugual numero rispetto agli altri ranghi.

In accordo con una forma di realizzazione, sono previste tre file o ranghi 26, 28, 30 di pioli, definenti un rango radialmente più esterno 26, un rango radialmente intermedio o rango intermedio 30 ed un rango radialmente interno o rango interno 28.

In accordo con una forma di realizzazione, il numero dei pioli a sezione circolare o pioli circolari 20 del rango radialmente più esterno o rango esterno 26 à ̈ in numero doppio rispetto al numero dei pioli del rango più attiguo 28, 30 ed alcuni di questi pioli a sezione circolare o pioli circolari 20 si sovrappone radialmente ai pioli 58, 59, 60 dei ranghi attigui 28, 30.

In accordo con una forma di realizzazione, la fila o rango radialmente più interno o rango interno 28 presenta tutti i pioli aventi, in un piano P-P sostanzialmente parallelo al flusso di aria lungo il canale di ventilazione, una sezione a forma di rombo 60.

In accordo con una forma di realizzazione, la fila o rango radialmente intermedio 30 presenta tutti i suoi pioli con sezione, in un piano P-P sostanzialmente parallelo al flusso di aria lungo i canali di ventilazione, a forma di rombo 60.

In accordo con una forma di realizzazione, almeno alcuni dei pioli 58 presentano, in un piano P-P sostanzialmente parallelo al flusso di aria lungo il canale di ventilazione, una sezione a forma sostanzialmente a rombo o diamante, con quattro vertici uniti da quattro lati, in cui detti lati delimitanti detta sezione sono di forma concava a formare una sagoma a stella.

Preferibilmente, i pioli disposti nella fila o rango intermedio 30 presentano tutti sezione a stella 58.

In accordo con una forma di realizzazione, il rango radialmente più esterno 26 presenta pioli con una sezione trasversale, in un piano P-P sostanzialmente parallelo al flusso di aria lungo il canale di ventilazione, di sezione a forma circolare e pioli 59 con sezione, nel medesimo piano P-P sostanzialmente parallelo al flusso di aria lungo i canali di ventilazione, a forma di goccia comprendente due lati convergenti in direzione radialmente interna e rettilinei, tra loro raccordati da archi di cerchio.

In accordo con una forma di realizzazione, tutti i pioli 59 che non sono a sezione circolare 20 presentano sezione a goccia 59.

In accordo con una forma di realizzazione, sono previste più file o ranghi 26; 28; 30 di pioli, detti più ranghi essendo disposti tra loro concentrici, ed in cui il rango 26 disposto in prossimità del diametro esterno D2, lontano da detto asse X-X di rotazione del disco, presenta almeno alcuni dei pioli di sezione trasversale sostanzialmente triangolare con base rivolta verso l’esterno del disco e lati interni al canale di ventilazione aventi profilo concavo. In accordo con una forma di realizzazione, in dette sezioni triangolari detti lati comprendono almeno un tratto costituito da un arco di circonferenza.

In accordo con una forma di realizzazione, tra detti ranghi di pioli 26, 28, 30, ed in particolare tra detto rango radialmente esterno 26 e detto rango intermedio 30 à ̈ prevista una intercapedine 56 circonferenziale o anello circonferenziale libero da pioli in direzione circonferenziale. In accordo con una forma di realizzazione, detta intercapedine circonferenziale 56 presenta estensione radiale 57 superiore all’estensione radiale del piolo a sezione circolare 20 previsto nel rango radialmente più esterno 26, o diametro della sezione circolare.

In accordo con una forma di realizzazione, detta intercapedine circonferenziale 56 presenta un’estensione radiale 57 di entità inferiore all’estensione radiale del piolo a sezione circolare 20 previsto nel rango radialmente più esterno 26.

In accordo con una forma di realizzazione, detti pioli a sezione circolare 20 sono raggruppati secondo un modulo M che si ripete circonferenzialmente nella fascia di frenatura 14.

In accordo con una forma di realizzazione, due di detti pioli a sezione circolare 20 sono previsti consecutivi e disposti nel rango radialmente più esterno 26.

In accordo con una forma di realizzazione, il terzo piolo a sezione circolare 20 del modulo M à ̈ previsto nel rango radialmente intermedio 30 e disposto radialmente tra i due pioli 20 a sezione circolare del rango radialmente più esterno 26.

In accordo con una forma di realizzazione, i rimanenti pioli del rango radialmente più esterno 26 sono pioli aventi sezione, in un piano P-P sostanzialmente parallelo al flusso di aria lungo i canali di ventilazione, a forma di goccia 59 aventi due lati rettilinei convergenti in direzione radiale interna tra loro raccordati tra archi di cerchio.

In accordo con una forma di realizzazione, tutti gli altri pioli 60 del rango intermedio 30 presentano, in un piano P-P sostanzialmente parallelo al flusso di aria lungo i canali di ventilazione, una sezione a forma di rombo 60.

In accordo con una forma di realizzazione, tutti i pioli appartenenti al rango radialmente più interno 28 presentano sezione a forma di rombo 60.

In accordo con una forma di realizzazione, i pioli sono disposti su tre ranghi 26, 28, 30, i pioli del rango radialmente più esterno 26 presentano tutti sezione, in un piano P-P sostanzialmente parallelo al flusso di aria lungo il canale di ventilazione, a forma circolare 20. In accordo con una forma di realizzazione, i pioli del rango intermedio 30 presentano tutti sezione in un piano sostanzialmente parallelo al flusso di aria lungo il canale di ventilazione a forma di rombo con quattro vertici 35 uniti da quattro lati 36 in cui detti lati delimitanti detta sezione sono di forma sostanzialmente rettilinea. In accordo con una forma di realizzazione, detto rango radialmente interno 28 presenta tutti i pioli con sezione in un piano sostanzialmente parallelo al flusso di aria lungo il canale di ventilazione a forma di rombo con quattro vertici 35 uniti da quattro lati 36, in cui detti lati delimitanti detta sezione sono di forma sostanzialmente rettilinea.

In accordo con una forma di realizzazione, tutti i pioli del rango radialmente intermedio 30 e del rango radialmente interno 28 presentano un’uguale estensione o altezza L in direzione radiale, preferibilmente creando un’intercapedine 56 tra il rango radialmente intermedio 30 ed il rango radialmente esterno 26 privo di pioli in direzione circonferenziale.

In accordo con una forma di realizzazione, i pioli a sezione a rombo del rango radialmente intermedio 30 presentano dimensione o altezza L2 in direzione radiale maggiore rispetto alla dimensione o altezza L radiale del piolo romboidale del rango radialmente interno 28.

In accordo con una forma di realizzazione, sono previsti tre ranghi di pioli, il rango radialmente più esterno 26 presenta tutti i suoi pioli con sezione in un piano sostanzialmente parallelo al flusso di aria lungo il canale di ventilazione a forma circolare 20. In accordo con una forma di realizzazione, il rango radialmente intermedio 30 presenta tutti i suoi pioli 58 aventi sezione in un piano sostanzialmente parallelo al flusso di aria lungo i canali di ventilazione a forma sostanzialmente di diamante o rombo con quattro vertici uniti da quattro lati in cui detti lati delimitanti detta sezione sono di forma concava a formare una sagoma a stella o piolo a stella 58. In accordo con una forma di realizzazione, detto rango radialmente interno 28 presenta tutti i suoi pioli con sezione in un piano sostanzialmente parallelo al flusso di aria lungo i canali di ventilazione a forma di rombo o diamante con quattro vertici uniti da quattro lati, in cui detti lati delimitanti detta sezione sono di forma sostanzialmente rettilinea.

In accordo con una forma di realizzazione, detti ranghi 26, 28, 30 di pioli non si sovrappongono reciprocamente in direzione radiale Z-Z al disco.

In accordo con una forma di realizzazione, il numero di pioli à ̈ uguale in tutti i ranghi 26, 28, 30.

In accordo con una forma di realizzazione, il modulo di pioli a sezione circolare si ripete circonferenzialmente almeno una seconda volta, preferibilmente tre volte, dopo un angolo diverso da 90°. In accordo con una forma di realizzazione, il modulo di pioli a sezione circolare si ripete circonferenzialmente almeno una seconda volta, preferibilmente tre volte, dopo un angolo compreso tra 91° a 95°. In accordo con una forma di realizzazione, il modulo di pioli a sezione circolare si ripete circonferenzialmente almeno una seconda volta, preferibilmente tre volte, dopo un angolo di 92°54’12’’

In accordo con una forma di realizzazione, un piolo 58 di collegamento tra due cartelle 16, 18 di una fascia di frenatura 14 di un disco 10 per freno a disco di tipo ventilato, presenta, in un piano P-P sostanzialmente parallelo al flusso di aria lungo il canale di ventilazione, una sezione di forma sostanzialmente a rombo o diamante con quattro vertici uniti da quattro lati in cui detti lati, che delimitano detta sezione, sono di forma concava, in altre parole rientrano a formare una sagoma a stella i cui raggi si rastremano più che linearmente estendendosi vantaggiosamente in direzione sostanzialmente radiale e tangenziale.

Grazie a questa forma della sezione del piolo, si ottiene un’area interessata al collegamento con le cartelle estesa, ma allo stesso tempo si mantiene un ampio passaggio per l’aria che percorre l’intercapedine 22 della fascia, facilitando il raffreddamento e non compromettendo la resistenza strutturale.

In accordo con una forma di realizzazione, la fascia di frenatura 14 si estende fra un diametro interno D1, prossimo ad un asse X-X di rotazione del disco, ed un diametro esterno D2, lontano da detto asse X-X di rotazione del disco. Detta fascia di frenatura 14 comprende due cartelle 16, 18 tra loro affacciate e definenti un’intercapedine 22. Dette cartelle 16, 18 sono tra loro unite da mezzi o elementi di dissipazione del calore e di collegamento 58, ed almeno alcuni di detti mezzi di collegamento sono sagomati a piccole colonne che si aggettano da una cartella verso l’opposta cartella in forma di pioli 20, 58, 59 e 60. Detti pioli sono raggruppati in almeno una fila o rango disposto circonferenzialmente. Vantaggiosamente, almeno alcuni tra detti pioli 58 di detto almeno un rango 30 presentano, in un piano sostanzialmente parallelo al flusso di aria lungo i canali di ventilazione, una sezione di forma sostanzialmente a rombo o diamante con quattro vertici 35 uniti da quattro lati 36 in cui detti lati delimitanti detta sezione sono di forma concava a formare una sagoma a stella.

In accordo con una forma di realizzazione, una fascia di frenatura 14 presenta tutti i pioli 58 del medesimo rango 30 o fila con sezione a rombo e lati concavi.

In accordo con una forma di realizzazione, la sezione a stella presenta almeno una porzione di un lato concavo ad arco di cerchio, preferibilmente con raggio R compreso tra 5mm e 20mm e preferibilmente con raggio R di 12mm.

In accordo con una forma di realizzazione, la sezione a stella presenta tutti i lati concavi, con almeno una porzione ad arco di cerchio, preferibilmente con raggio R compreso tra 5mm e 20mm e preferibilmente con raggio R di 12mm.

In accordo con una forma di realizzazione, la sezione a stella presenta tra almeno due di detti lati concavi un vertice convesso con almeno una porzione ad arco di cerchio, preferibilmente con raggio Rv compreso tra 1mm e 4mm, preferibilmente con raggio Rv di 2,5mm.

In accordo con una forma di realizzazione, la sezione a stella presenta lati e vertici formati esclusivamente da linee curve, detti lati concavi e detti vertici convessi, preferibilmente sagomati ad archi di cerchio, sono tra loro raccordati, in modo da evitare spigoli e tratti rettilinei.

In accordo con una forma di realizzazione, la sezione a stella à ̈ simmetrica rispetto ad un asse radiale Z-Z, disposto trasversale all’asse X-X di rotazione della fascia e preferibilmente detta sezione à ̈ simmetrica rispetto ad un asse tangenziale T-T disposto ortogonale a questo asse radiale Z-Z ed anche all’asse X-X di rotazione.

In accordo con una forma di realizzazione, la sezione a stella si estende in direzione radiale di una predefinita altezza LR ed in direzione tangenziale di una predefinita larghezza LT. Vantaggiosamente, detta altezza LR Ã ̈ di predefinito valore compreso tra 1,5 e 2 volte la larghezza LT. Vantaggiosamente,

LR = 1,7 LT.

In accordo con una forma di realizzazione, i pioli della fascia di frenatura sono raggruppati in almeno tre ranghi comprendenti almeno un rango esterno 26, con almeno alcuni pioli a sezione sostanzialmente circolare, un rango intermedio 30 con pioli a sezione a stella, ed un rango interno 28 prossimo all’asse X-X del disco, i pioli di detto rango interno 28 avendo sezione sostanzialmente romboidale in un piano P-P parallelo al flusso di aria lungo i canali di ventilazione.

In accordo con una forma di realizzazione, il rapporto fra il diametro esterno della fascia D2 e lo spessore massimo di un’intercapedine 22 fra le due cartelle 16, 18 misurato in direzione parallela all’asse del disco X-X à ̈ compreso fra 15 e 32, preferibilmente fra 21 e 25, vantaggiosamente 23.

In accordo con una forma di realizzazione, un disco per freno a disco 10 di tipo ventilato comprende una campana 12 ed una fascia di frenatura 14 come sopra definito.

Secondo una possibile ulteriore forma di realizzazione, i pioli sono raggruppati in tre ranghi concentrici comprendenti un rango esterno 26, disposto in prossimità del diametro esterno D2 della fascia di frenatura 14, un rango interno 28, prossimo all’asse X-X del disco, ed un rango intermedio 30 fra il rango interno ed il rango esterno.

Secondo una possibile forma di realizzazione, i pioli del rango interno 28 e i pioli del rango intermedio 30 presentano, in un piano sostanzialmente parallelo al flusso di aria lungo i canali di ventilazione, una sezione sostanzialmente romboidale in cui i vertici del rombo si presentano arrotondati.

In accordo con una forma di realizzazione, il rango intermedio 30 presenta pioli con sezione a stella. In altre parole, a parità di posizione dei vertici della sezione sostanzialmente romboidale, l’ingombro dei pioli secondo la presente invenzione risulta minore rispetto all’ingombro di pioli aventi sezione romboidale con lati interni al canale di ventilazione rettilinei.

Vantaggiosamente, i pioli del rango esterno 26 presentano, in un piano sostanzialmente parallelo al flusso di aria lungo i canali di ventilazione, una sezione circolare e una sezione sostanzialmente triangolare con base allargata rivolta verso l’esterno del disco e lati interni al canale di ventilazione aventi profilo concavo. In altre parole, a parità di posizione dei vertici della sezione sostanzialmente triangolare, l’ingombro dei pioli secondo la presente invenzione risulta minore rispetto all’ingombro di pioli aventi sezione triangolare con lati interni al canale di ventilazione rettilinei.

Secondo una possibile forma di realizzazione, per esempio nel caso di dischi aventi diametro esterno compreso fra 350 e 440 mm, la base presenta lunghezza S compresa fra 14 e 22 mm preferibilmente 18 mm. Secondo una ulteriore forma di realizzazione, per esempio nel caso di dischi aventi diametro esterno compreso fra 280 e 350 mm, la base presenta lunghezza S compresa fra 10 e 16 mm preferibilmente 14 mm.

Secondo una possibile forma di realizzazione, i lati comprendono almeno un tratto costituito da un arco di circonferenza di raggio Rt. Secondo una possibile forma di realizzazione, per esempio nel caso di dischi aventi diametro esterno compreso fra 280 e 440 mm, i lati comprendono almeno un tratto costituito da un arco di circonferenza di raggio Rt compreso fra 36 e 44 mm, preferibilmente 40 mm.

Secondo una possibile forma di realizzazione, i lati e la base allargata sono tra loro raccordati con tratti arcuati. Secondo una possibile forma di realizzazione, per esempio nel caso di dischi aventi diametro esterno compreso fra 350 e 440 mm, i lati 34 e la base sono raccordati con un arco di circonferenza di raggio r1 compreso fra 2 e 4 mm, preferibilmente 2,5 mm. Secondo una possibile forma di realizzazione, per esempio nel caso di dischi aventi diametro esterno compreso fra 280 e 350 mm, i lati e la base sono raccordati con un arco di circonferenza di raggio r1 compreso fra 1,5 e 4 mm, preferibilmente 2 mm.

Secondo una possibile forma di realizzazione, i lati sono tra loro raccordati al vertice interno ai canali di ventilazione con un tratto arcuato. Secondo una possibile forma di realizzazione, per esempio nel caso di dischi aventi diametro esterno compreso fra 350 e 440 mm, i lati sono raccordati tra loro con un arco di circonferenza di raggio r2 compreso fra 2 e 4 mm, preferibilmente 2,5 mm. Secondo una possibile forma di realizzazione, per esempio nel caso di dischi aventi diametro esterno compreso fra 280 e 350 mm, i lati sono raccordati tra loro con un arco di circonferenza di raggio r2 compreso fra 1,5 e 4 mm, preferibilmente 2 mm.

Secondo una possibile forma di realizzazione, per esempio nel caso di un disco avente diametro esterno compreso fra 350 e 440 mm, i pioli 60 del rango interno 28 se presenti hanno uno spessore massimo in direzione tangenziale al disco compreso fra 6 e 8 mm, preferibilmente 7 mm. Secondo una possibile forma di realizzazione, per esempio nel caso di un disco avente diametro esterno compreso fra 280 e 350 mm, i pioli 60 del rango interno 28 se presenti hanno uno spessore massimo in direzione tangenziale al disco compreso fra 4 e 6 mm, preferibilmente 5 mm.

Secondo una possibile forma di realizzazione, per esempio nel caso di un disco avente diametro esterno compreso fra 350 e 440 mm, i pioli 60, 58 del rango intermedio 30 se presenti hanno uno spessore massimo in direzione tangenziale al disco compreso fra 10 e 20 mm, preferibilmente 16 mm. Secondo una possibile forma di realizzazione, per esempio nel caso di un disco avente diametro esterno compreso fra 280 e 350 mm, i pioli 58, 60 del rango intermedio 30 se presenti hanno uno spessore massimo in direzione tangenziale al disco compreso fra 8 e 18 mm, preferibilmente 14 mm.

Secondo una possibile forma di realizzazione in cui sono previsti almeno due ranghi, i ranghi presentano uguale altezza ossia uguale dimensione in direzione radiale al disco.

Secondo un’ulteriore forma di realizzazione in cui sono previsti almeno due ranghi, i ranghi non si sovrappongono reciprocamente in direzione radiale al disco. Più in particolare, ognuno dei ranghi si estende fra due circonferenze concentriche al disco in cui le circonferenze che delimitano ranghi adiacenti coincidono. In altre parole, facendo riferimento ad un esempio in cui sono previsti tre ranghi di pioli, vengono indicate rispettivamente con C1 e C2 le circonferenze che delimitano il rango interno 28, con C2 e C3 le circonferenze che delimitano il rango intermedio 30 e con C4 e C5 le circonferenze che delimitano il rango esterno 26. Vantaggiosamente la circonferenza C2 delimita sia il rango interno che quello intermedio mentre la circonferenza C3 delimita il rango intermedio e la circonferenza C4 quello esterno.

Secondo una possibile forma di realizzazione, considerando una porzione anulare della fascia sezionando la fascia stessa fra le due cartelle in corrispondenza del piano mediano P-P, a parità di rapporto percentuale fra la superficie della cartella e la somma delle superfici delle sezioni dei pioli (generalmente la superficie occupata dai pioli à ̈ pari sostanzialmente al 20-25% di quella della fascia), la fascia di frenatura secondo la presente invenzione presenta un maggiore numero di pioli e quindi una maggiore superficie totale dei pioli in direzione trasversale al flusso di aria. Vantaggiosamente il numero di pioli per un rango della fascia di frenatura à ̈ compreso fra 35 e 50, ancora più preferibilmente fra 37 e 48.

Secondo una possibile forma di realizzazione, in un disco di diametro esterno compreso fra 350 e 440 mm, un rango comprende da 40 a 47 pioli, preferibilmente 43 pioli. Secondo una possibile forma di realizzazione, in un disco di diametro esterno compreso fra 280 e 350 mm, un rango comprende da 34 a 41 pioli, preferibilmente 37 pioli.

Nel caso di più ranghi, à ̈ vantaggioso che ogni rango comprenda sostanzialmente lo stesso numero di pioli.

Secondo una possibile forma di realizzazione comprendente almeno due ranghi, la distanza angolare fra due pioli adiacenti di uno stesso rango à ̈ uguale in ogni rango. Nel caso in cui siano previsti tre ranghi, preferibilmente i pioli del rango esterno sono allineati radialmente a quelli del rango interno mentre i pioli del rango intermedio sono disposti sfalsati rispetto a quelli del rango interno ed esterno, a circa metà della distanza angolare fra due pioli adiacenti del rango esterno o interno.

Secondo una possibile forma di realizzazione, il rapporto fra il diametro esterno D2 della fascia di frenatura, e quindi del disco, e lo spessore massimo dell’intercapedine fra le due cartelle misurato in direzione parallela all’asse X-X à ̈ vantaggiosamente compreso fra 15 e 32, preferibilmente fra 21 e 25, ancora più preferibilmente à ̈ circa 23.

Facendo di seguito riferimento ad un disco di diametro esterno compreso fra 350 e 440 mm, secondo una possibile forma di realizzazione la cartella 16 disposta dalla parte della campana rispetto al piano mediano P-P dell’intercapedine 22 fra le due cartelle ha uno spessore in direzione assiale al disco compreso fra 10 e 16 mm. Secondo una possibile forma di realizzazione, la cartella 16 disposta dalla parte opposta della campana rispetto al piano mediano P-P ha uno spessore in direzione assiale al disco compreso fra 10 e 15 mm. Secondo un’ulteriore forma di realizzazione, l’intercapedine 22 fra le due cartelle ha una dimensione massima in direzione assiale al disco compresa fra 14 e 20 mm, preferibilmente 16mm. Le due cartelle possono avere spessori differenti o uguali.

Facendo nel seguito riferimento ad un disco di diametro esterno compreso fra 280 e 350 mm, secondo una possibile forma di realizzazione, le cartelle 16, 18 hanno uno spessore in direzione assiale al disco compreso fra 7 e 10 mm, preferibilmente 8 mm. Secondo una possibile ulteriore forma di realizzazione, l’intercapedine 22 fra le due cartelle ha una dimensione massima in direzione assiale al disco compresa fra 10 e 15 mm, preferibilmente 14 mm. Le due cartelle possono avere spessori differenti o uguali.

In accordo con una forma di realizzazione, un disco per freno a disco 10 di tipo ventilato comprende una campana 12 ed una fascia di frenatura 14 come sopra definito.

Da quanto sopra si può apprezzare come il prevedere una fascia di frenatura ed un disco per freno a disco in accordo con la presente invenzione consente inusitatamente di migliorare l’efficienza dello scambio termico limitando le temperature massime nel caso di uguali sollecitazioni termiche o consentendo di sopportare maggiori sollecitazioni termiche a parità di temperature massime raggiunte ed allo stesso tempo di migliorare la resistenza strutturale della porzione centrale della fascia di frenatura o permette maggiori sollecitazioni durante le azioni di frenatura e soprattutto ridurre o eliminare i fastidiosi fischi generati durante la frenatura.

In altre parole, grazie alle soluzioni sopra descritte à ̈ possibile ottenere fasce di frenatura ventilate che mostrino un’ottima capacità di raffreddamento anche nei casi in cui la fascia di frenatura venga utilizzata in condizioni particolarmente gravose ed, allo stesso tempo, una ottima resistenza meccanica e, soprattutto, contestualmente una riduzione o eliminazione dei fischi di frenatura.

In particolare, la previsione di pioli, come sopra descritti, permette, anche nel caso estremo di formatura di cricche nella superficie di frenatura, di ridurne la propagazione, evitando che si verifichi la rottura del disco. Con particolare vantaggio si à ̈ dimostrato che le soluzioni sopra descritte permettono di modificare sensibilmente le frequenze dei modi propri di vibrare della fascia di frenatura, a media e/o alta frequenza (2KHz e/o 8-9KHz), in particolar modo quei modi propri di vibrare che sono tra loro disposti vicini in frequenza e, per questo, sono una delle cause principali dei fischi durante la frenatura.

Le soluzioni sopra descritte hanno dimostrato sperimentalmente di permettere di allontanare tra loro questi modi propri di vibrare, spostando anche di qualche centinaio di Hz tra loro le frequenze di questi modi di vibrare responsabili principali dei fischi di frenatura.

Le soluzioni proposte permettono di modificare la geometria dei pattern dei pioli nel canale di ventilazione o la distribuzione dei pioli nei ranghi e la loro forma ed anche in alcuni casi, contemporaneamente o in alternativa, le dimensioni dei pioli, garantendo la contemporanea ottima ventilazione, l’ottima resistenza meccanica ed in particolare la riduzione della propagazione delle cricche e, soprattutto, la riduzione o eliminazione totale dei fischi di frenatura.

Come si può apprezzare da quanto descritto, la forma dei pioli del rango intermedio, ed eventualmente del rango prossimo al diametro esterno D2, migliora l’efficienza di scambio termico e la capacità di allontanare i modi propri di vibrare da quelle frequenze che sono più facilmente eccitabili a produrre un fischio in frenatura. Inoltre appare particolarmente vantaggiosa sia la configurazione che la disposizione e distribuzione dei pioli dei ranghi interno ed intermedio.

Inoltre risulta particolarmente vantaggiosa e sinergica la previsione di un disco che presenta contemporaneamente un infittimento dei pioli, in particolare distribuiti in tre ranghi, e aventi sezioni in un piano parallelo al flusso dell’aria secondo quanto precedentemente descritto.

I vantaggiosi effetti della presente soluzione in cui il rango esterno 26 presenta pioli a sezione circolare, sono stati evidenziati in alcuni test effettuati in un banco prova virtuale i cui risultati sono illustrati nelle figure. In tali test vengono valutate le frequenze dei modi propri di vibrare del disco o della fascia di frenatura.

La figura 24 illustra, a confronto con soluzioni dello stato della tecnica, le frequenze di alcuni modi propri evidenziando uno spostamento delle frequenze e uno sdoppiamento di alcuni modi con spostamento delle loro frequenze dalle frequenze di più facile eccitazione durante l’azione di frenatura.

La vantaggiosa forma dei pioli del rango esterno consente di ottenere quanto segue. Gli effetti indicati sono ulteriormente rafforzati dalle vantaggiose dimensioni dell’intercapedine, dalla forma e dal numero dei pioli del rango interno ed intermedio se presenti.

Da simulazioni si evince che il flusso di aria viene indirizzato in direzione radiale al disco e accelerato notevolmente ottenendo anche una distribuzione del flusso più regolare. In particolare la forma dei pioli esterni non ostacola la fuoriuscita dell’aria e anzi ne agevola il flusso.

Vantaggiosamente, la presente invenzione consente di ottenere numerosi inneschi di vortici ampiamente distribuiti su tutta la superficie dei pioli.

E’ stato inoltre riscontrato che i vortici che si instaurano presentano un’elevata energia soprattutto in corrispondenza dei pioli intermedi contribuendo a generare una situazione di turbolenze particolarmente efficaci per allontanare il calore.

La presente invenzione consente quindi di ottenere più inneschi di turbolenze e un maggiore rimescolamento del flusso di aria contribuendo ad aumentare l’efficienza nell’allontanare il calore generatosi durante la frenatura.

Tali vantaggiosi aspetti sono evidenziati inoltre dal fatto che la temperatura, ed in particolare la temperatura massima della porzione centrale esterna delle cartelle, à ̈ notevolmente minore a parità di sollecitazione termica a cui il disco à ̈ sottoposto rispetto ai dischi noti. Si à ̈ inoltre riscontrato che la temperatura assoluta massima raggiunta dalla fascia di frenatura in accordo con la presente invenzione à ̈ notevolmente inferiore ai 850 °K sulla porzione esterna della cartella disposta dalla parte della campana rispetto ad un piano mediano P-P. Alle stesse condizioni, fasce di frenatura note raggiungevano rispettivamente 868 °K.

Inoltre si à ̈ riscontrato che la temperatura massima di una fascia di frenatura secondo la presente invenzione à ̈ di circa 500°C per un flusso termico di 0,370 W/mm<2>, mentre fasce di frenatura note hanno raggiunto nella stessa posizione 604°C. Ad ulteriore riprova, mantenendo costante la temperatura massima, le fasce di frenatura secondo la presente invenzione sopportano flussi termici più alti (circa 0,45 W/mm<2>) rispetto a quelli dell’arte nota (0,36 W/mm<2>)

La fascia di frenatura secondo la presente invenzione consente di ottenere in primo luogo la diminuzione della temperatura massima raggiunta proprio nel punto in cui si verificano cricche nella superficie di frenatura ed allo stesso tempo di aumentare la resistenza strutturale e ridurre o eliminare i fischi di frenatura.

La distribuzione, il numero e la forma dei pioli, unitamente alla diminuzione di spessore delle cartelle contribuisce a diminuire il peso del disco di circa il 10%-15% rispetto ai dischi noti.

L’infittimento dei pioli realizzato risulta ottimale nel cercare di conciliare le contrastanti esigenze di aumentare l’efficienza termica del disco, di aumentare la resistenza alle cricche, eliminare i fischi di frenatura e di evitare complicazioni nella realizzazione dell’anima di fusione del disco o della fascia di frenatura. Vantaggiosamente, lo spessore massimo dell’intercapedine viene aumentato rispetto ai dischi noti risultando particolarmente vantaggioso per aumentare la sezione dei canali di ventilazione.

È chiaro che possono essere previste varianti e/o aggiunte a quanto sopra descritto ed illustrato. I mezzi di collegamento fra le due cartelle possono essere costituiti solo dal rango intermedio o anche solo dal rango esterno di pioli o prevedendo altre forme di realizzazione in sostituzione del rango interno. In particolare possono essere previste altre forme di pioli o altre forme di mezzi di collegamento.

La fascia di frenatura può essere di pezzo con la campana oppure ricavata indipendentemente e ad essa collegata.

In accordo con una forma di realizzazione, un disco per freno a disco 10 di tipo ventilato comprendente una campana 12 ed una fascia di frenatura 14 secondo una qualsiasi delle forme di realizzazione sopra descritte. In accordo con una forma di realizzazione, detti ranghi 26, 28, 30 non si sovrappongono reciprocamente in direzione radiale Z-Z al disco. In accordo con una forma di realizzazione, il numero di pioli à ̈ uguale in tutti i ranghi 26, 28, 30.

Alla soluzione preferita di realizzazione del disco sopra descritta, un tecnico del ramo, allo scopo di soddisfare esigenze contingenti e specifiche, potrà apportare numerose modifiche, adattamenti e sostituzioni di elementi con altri funzionalmente equivalenti, senza tuttavia uscire dall'ambito delle seguenti rivendicazioni.

Claims (19)

1. RIVENDICAZIONI 1. Fascia di frenatura (14) di un disco (10) per freno a disco di tipo ventilato, detta fascia di frenatura (14) estendendosi fra un diametro interno (D1), prossimo ad un asse (X-X) di rotazione della fascia di frenatura (14), ed un diametro esterno (D2), lontano da detto asse (X-X) di rotazione del disco, detta fascia di frenatura (14) comprendendo due cartelle (16, 18) tra loro affacciate e definenti un’intercapedine (22), dette cartelle (16, 18) essendo tra loro unite da mezzi o elementi di dissipazione del calore e di collegamento (20, 59, 60), detti mezzi di collegamento (20, 59, 60) essendo sagomati a piccole colonne che si aggettano da una cartella verso l’opposta cartella in forma di pioli (20, 58, 59, 60) rimanendo all’interno di detta intercapedine (22), detti pioli (20, 58, 59, 60) essendo raggruppati in almeno due file o ranghi (26, 28, 30) disposti circonferenzialmente, un primo di detti ranghi (26) essendo disposto radialmente più esterno lontano da detto asse (X-X) in prossimità di detto diametro esterno (D2), un secondo di detti ranghi (28 o 30) essendo disposto più internamente in direzione radiale o verso detto asse (X-X) rispetto a detto primo rango (26); almeno due tra detti pioli (20) di detto almeno un primo rango (26) presentando, in un piano sostanzialmente parallelo al flusso di aria lungo i canali di ventilazione, una sezione di forma circolare; alcuni dei pioli (60) disposti in detto secondo rango (28 o 30) presentando, in un piano sostanzialmente parallelo al flusso di aria lungo i canali di ventilazione, una sezione di forma a rombo o diamante con quattro vertici (35) uniti da quattro lati (36) in cui detti lati delimitanti detta sezione sono di forma sostanzialmente rettilinea.
2. 2. Fascia di frenatura (14) secondo la rivendicazione 1, in cui detti due pioli (20) a sezione di forma circolare sono disposti tra loro contigui.
3. 3. Fascia di frenatura (14) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui sono previste più file o ranghi (26; 28; 30) di pioli, detti più ranghi essendo disposti tra loro concentrici in cui ciascun piolo à ̈ sfalsato rispetto ai pioli più vicini degli affiancati ranghi in una disposizione quinconce.
4. 4. Fascia di frenatura (14) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui tutti i pioli (20) di detto primo rango (26) radialmente esterno presentano, in un piano sostanzialmente parallelo al flusso di aria lungo i canali di ventilazione, una sezione a forma circolare.
5. 5. Fascia di frenatura (14) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui ogni rango (26, 28, 30) di pioli presenta un numero di pioli (20, 59, 60) di ugual numero agli altri ranghi.
6. 6. Fascia di frenatura (14) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui sono previste tre file o ranghi (26, 28, 30) di pioli, definenti un rango radialmente più esterno (26), un rango radialmente intermedio o rango intermedio (30) ed un rango radialmente interno o rango interno (28).
7. 7. Fascia di frenatura (14) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il numero dei pioli a sezione circolare o pioli circolari (20) del rango radialmente più esterno o rango esterno (26) à ̈ in numero doppio rispetto al numero dei pioli del rango più attiguo (28, 30) ed alcuni di questi pioli a sezione circolare o pioli circolari (20) si sovrappone radialmente ai pioli (59, 60) dei ranghi attigui (28, 30).
8. 8. Fascia di frenatura (14) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la fila o rango radialmente più interno o rango interno (28) presenta tutti i pioli aventi, in un piano sostanzialmente parallelo al flusso di aria lungo il canale di ventilazione, una sezione a forma di rombo (60) con lati rettilinei.
9. 9. Fascia di frenatura (14) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la fila o rango radialmente intermedio (30) presenta tutti i suoi pioli con sezione, in un piano sostanzialmente parallelo al flusso di aria lungo i canali di ventilazione, a forma di rombo (60) con lati rettilinei.
10. 10. Fascia di frenatura (14) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui almeno alcuni dei pioli (58) presentano, in un piano sostanzialmente parallelo al flusso di aria lungo il canale di ventilazione, una sezione a forma sostanzialmente a rombo o diamante, con quattro vertici uniti da quattro lati, in cui detti lati delimitanti detta sezione sono di forma concava a formare una sagoma a stella, preferibilmente i pioli disposti nella fila o rango intermedio (30) presentano tutti sezione a stella (58).
11. 11. Fascia di frenatura (14) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il rango radialmente più esterno (26) presenta pioli con una sezione trasversale, in un piano sostanzialmente parallelo al flusso di aria lungo il canale di ventilazione, di sezione a forma circolare e pioli con sezione, nel piano sostanzialmente parallelo al flusso di aria lungo i canali di ventilazione, a forma di goccia comprendente due lati convergenti in direzione radialmente interna e rettilinei, tra loro raccordati da archi di cerchio, preferibilmente tutti i pioli che non sono a sezione circolare presentano sezione a goccia (59).
12. 12. Fascia di frenatura (14) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui sono previste più file o ranghi (26; 28; 30) di pioli, detti più ranghi essendo disposti tra loro concentrici, ed in cui il rango (26) disposto in prossimità del diametro esterno (D2), lontano da detto asse (X-X) di rotazione del disco presenta almeno alcuni dei pioli di sezione trasversale sostanzialmente triangolare con base (32) rivolta verso l’esterno del disco e lati (34) interni al canale di ventilazione aventi profilo concavo.
13. 13. Fascia di frenatura (14) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui tra detti ranghi di pioli (26, 28, 30), ed in particolare tra detto rango radialmente esterno (26) e detto rango intermedio (30) Ã ̈ prevista una intercapedine circonferenziale o anello circonferenziale libero da pioli in direzione circonferenziale.
14. 14. Fascia di frenatura (14) secondo la rivendicazione 13, in cui detta intercapedine circonferenziale (56) presenta estensione radiale superiore all’estensione radiale del piolo a sezione circolare (20) previsto nel rango radialmente più esterno (20) oppure in cui detta intercapedine circonferenziale (56) presenta un’estensione radiale (57) di entità inferiore all’estensione radiale del piolo a sezione circolare (20) previsto nel rango radialmente più esterno (26).
15. 15. Fascia di frenatura (14), secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti pioli a sezione circolare (20) sono raggruppati secondo un modulo (M) che si ripete circonferenzialmente nella fascia di frenatura (14), due di detti pioli a sezione circolare sono previsti consecutivi e disposti nel rango radialmente più esterno (26) ed il terzo piolo a sezione circolare del modulo à ̈ previsto nel rango radialmente intermedio (30) e disposto radialmente tra i due pioli a sezione circolare del rango radialmente più esterno (26), i rimanenti pioli del rango radialmente più esterno (26) sono pioli aventi sezione, in un piano sostanzialmente parallelo al flusso di aria lungo i canali di ventilazione e, a forma di goccia aventi due lati rettilinei o convessi convergenti in direzione radiale interna tra loro raccordati tra archi di cerchio, tutti gli altri pioli del rango intermedio (30) presentano, in un piano sostanzialmente parallelo al flusso di aria lungo i canali di ventilazione, una sezione a forma di rombo (60) con lati rettilinei, e tutti i pioli appartenenti al rango radialmente più interno (28) presentano sezione a forma di rombo (60) con lati rettilinei.
16. 16. Fascia di frenatura (14) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 16, in cui i pioli sono disposti su tre ranghi (26, 28, 30), i pioli del rango radialmente più esterno (26) presentano tutti sezione in un piano sostanzialmente parallelo al flusso di aria lungo il canale di ventilazione, a forma circolare, i pioli del rango intermedio (30) presentano tutti sezione in un piano sostanzialmente parallelo al flusso di aria lungo il canale di ventilazione a forma di rombo con quattro vertici (35) uniti da quattro lati (36) in cui detti lati delimitanti detta sezione sono di forma sostanzialmente rettilinea, detto rango radialmente interno (28) presenta tutti i pioli con sezione in un piano sostanzialmente parallelo al flusso di aria lungo il canale di ventilazione a forma di rombo con quattro vertici (35) uniti da quattro lati (36), in cui detti lati delimitanti detta sezione sono di forma sostanzialmente rettilinea.
17. 17. Fascia di frenatura (14) secondo la rivendicazione 16, in cui tutti i pioli del rango radialmente intermedio (30) e del rango radialmente interno (28) presentano un’uguale estensione o altezza in direzione radiale, preferibilmente creando un’intercapedine tra il rango radialmente intermedio (30) ed il rango radialmente esterno (26) privo di pioli in direzione circonferenziale.
18. 18. Fascia di frenatura (14) secondo la rivendicazione 16, in cui i pioli a sezione a rombo del rango radialmente intermedio (30) presentano dimensione o altezza in direzione radiale maggiore rispetto alla dimensione o altezza radiale del piolo romboidale del rango radialmente interno (28).
19. 19. Fascia di frenatura (14) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 14, in cui sono previsti tre ranghi di pioli, il rango radialmente più esterno (26) presenta tutti i suoi pioli con sezione in un piano sostanzialmente parallelo al flusso di aria lungo il canale di ventilazione a forma circolare (20), il rango radialmente intermedio (30) presenta tutti i suoi pioli aventi sezione in un piano sostanzialmente parallelo al flusso di aria lungo i canali di ventilazione a forma sostanzialmente di diamante o rombo con quattro vertici uniti da quattro lati in cui detti lati delimitanti detta sezione sono di forma concava a formare una sagoma a stella o piolo a stella (58), detto rango radialmente interno (28) presenta tutti i suoi pioli con sezione in un piano sostanzialmente parallelo al flusso di aria lungo i canali di ventilazione a forma di rombo con quattro vertici uniti da quattro lati, in cui detti lati delimitanti detta sezione sono di forma sostanzialmente rettilinea.