ITTO20090457A1 - Pastiglia freno perfezionata - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

“PASTIGLIA FRENO PERFEZIONATAâ€

La presente invenzione si riferisce ad una pastiglia del freno per un sistema di frenata, preferibilmente per un veicolo a motore.

Una pastiglia del freno interagisce con un disco del freno per dissipare energia cinetica per attrito e ridurre la velocità angolare del disco. In particolare, il disco può essere collegato rigidamente alla ruota di un’automobile o di una motocicletta, in modo che il veicolo deceleri durante la frenata.

L’attrito tra la pastiglia del freno ed il disco del freno genera calore e rumore. Questo ultimo effetto, in particolare, à ̈ indesiderabile.

Lo scopo della presente invenzione à ̈ di fornire una pastiglia del freno priva dell’inconveniente sopraccitato.

Lo scopo della presente invenzione à ̈ raggiunto da una pastiglia del freno secondo la rivendicazione 1.

La presente invenzione sarà ora descritta in una forma di realizzazione preferita non limitativa, con riferimento ai disegni allegati nei quali:

- la figura 1 Ã ̈ una sezione trasversale di una vista prospettica di una pastiglia freno secondo la presente invenzione; e

- la figura 2 Ã ̈ un grafico che confronta la funzione della risposta in frequenza di una tradizionale pastiglia freno (linea tratteggiata) e di una pastiglia freno secondo la presente invenzione (linea continua).

Nella figura 1, il numero di riferimento 1 indica nel complesso una pastiglia freno per un sistema di frenata di un veicolo a motore, in particolare di un’automobile o di un motociclo.

La pastiglia freno 1 comprende una piastra di pressione 2 costituita preferibilmente da acciaio o ghisa, una piastra di attrito 3 preferibilmente sinterizzata sulla piastra di pressione 2, e un dispositivo di smorzamento a particelle 4. La piastra di pressione 2 ha una prima superficie 5 definente una interfaccia con la piastra di attrito 3, e una seconda superficie 6 opposta alla prima superficie 5, che entra in contatto con gli elementi di supporto noti del sistema di frenata, quali pistoni e pinze.

Il dispositivo di smorzamento a particelle 4 à ̈ costituito da un materiale granulare avente una pluralità di particelle 7 alloggiate in almeno una cavità 8 preferibilmente definita dalla pastiglia freno 1 e avente preferibilmente un perimetro rettangolare/quadrato. Le particelle 7 sono libere di muoversi nella cavità 8, il che significa che sono libere di traslare in tre direzioni ortogonali e libere di ruotare intorno a tre assi fra loro ortogonali: hanno cioà ̈ 6 gradi di libertà (DOF).

Le particelle 7 possono avere qualsiasi forma, preferibilmente sferica, e la loro dimensione caratteristica, in particolare il diametro, varia da una frazione di un millimetro, per esempio da 0,1 mm a 10 mm in funzione della dimensione della pastiglia freno.

Secondo una realizzazione pratica preferita del progetto, le particelle 7 sono dimensionate in modo da occupare non più del 90% in volume della cavità 8 in modo tale che esse siano libere di muoversi all'interno della cavità stessa. Inoltre, il materiale che costituisce le particelle 7 può essere scelto in funzione dell’applicazione specifica, per esempio à ̈ possibile usare sfere di acciaio.

Vantaggiosamente, la posizione della cavità 8 può essere identificata in base alle seguenti fasi:

- eseguire una free-free analysis della piastra di supporto 2 senza il dispositivo di smorzamento 4 in modo da ottenere una funzione di risposta in frequenza;

- identificare almeno il picco più alto di ampiezza ed il relativo modo di vibrazione;

- posizionare la/le cavità 8 lontano dai nodi e vicino ai punti che hanno la più alta ampiezza di vibrazione del/dei modo/i di vibrazione selezionato/i. Preferibilmente, il o i punti con la più alta ampiezza di vibrazione rientrerà/rientreranno all’interno del perimetro della/e cavità 8.

La pastiglia freno 1 comprende una pluralità di parti di fissaggio per la connessione con gli elementi di supporto noti da azionare contro il disco del freno del sistema di frenata. Pertanto, potrebbe accadere che i punti che hanno la più elevata ampiezza di vibrazione si trovino vicino a queste parti di fissaggio (non mostrate) che non sono adatte per la collocazione di una cavità 8. In questo caso, à ̈ possibile collocare la cavità 8 vicino a questi punti senza alcuna interferenza con le parti di fissaggio del pattino del freno 1.

Secondo una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, la cavità 8 à ̈ un incavo della superficie 6 e può essere chiusa da uno spessore 9 normalmente usato per montare la pastiglia freno 1 sugli elementi di supporto precedentemente menzionati.

Secondo un’altra forma di realizzazione, la cavità 8 à ̈ un incavo della superficie 6. In questo caso, la cavità 8 sarà coperta da un elemento di chiusura 10 così da evitare che il materiale sinterizzato della piastra di attrito 3 cada dentro la cavità 8 e blocchi sostanzialmente le particelle 7 prima del processo di sinterizzazione. L’elemento di chiusura 10 sarà configurato in modo da sopportare la pressione applicata sulla piastra di attrito 3 quando la pastiglia freno 1 à ̈ azionata contro il freno a disco del sistema di frenata.

Secondo una prima forma di realizzazione, l’elemento di chiusura 10 à ̈ una piastra dura che ha uno spessore tale per cui lo spostamento totale sotto la pressione massima sia tale da consentire alle particelle 7 di muoversi liberamente all’interno della cavità 8.

Secondo una seconda forma di realizzazione (non illustrata), l’elemento di chiusura 10 comprende una piastra sottile e una pluralità di sporgenze trasversali alla piastra sottile che si estendono in modo da toccare la base della cavità 8. Quando un carico di compressione à ̈ applicato alla piastra sottile, questo carico à ̈ trasferito alle sporgenze e poi alla piastra di supporto 2 cosicché la piastra sottile ha uno spostamento limitato e le particelle 7 sono libere di muoversi nella cavità 8.

Preferibilmente, le particelle 7 sono assemblate nella cavità 8 come segue. Le particelle 7 vengono imballate in un imballo alloggiato nella cavità 8. L’imballo à ̈ realizzato in un materiale che brucia/si fonde dopo che la cavità 8 viene chiusa, per esempio di cellulosa, ad una temperatura che mantiene la funzionalità di tutti gli altri componenti della pastiglia freno 1; in altri termini la temperatura di combustione della cellulosa à ̈ molto più bassa della temperatura di sinterizzazione della piastra di attrito 3 e/o della temperatura di ricottura dell’acciaio della piastra di supporto 2 e/o delle particelle 7. Secondo una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, la temperatura di combustione/fusione dell’imballo à ̈ inferiore alla temperatura a cui la piastra di attrito 2 à ̈ sinterizzata sulla piastra di supporto 2.

La figura 2 mostra un confronto di una pastiglia freno 1 con un dispositivo di smorzamento a particelle 4, secondo la presente invenzione e una piastra posteriore che ha uno spessore antirumore convenzionale.

Gli spettri sono simili, il che significa che la dimensione della cavità à ̈ ridotta rispetto alla massa globale della pastiglia freno. In particolare, il piccolo scostamento a bassa frequenza à ̈ il risultato della differenza di peso.

È evidente un buono smorzamento delle alte frequenze, cioà ̈ delle frequenze rumorose.

Una pastiglia freno, secondo la presente invenzione, ha i seguenti vantaggi.

L’attenuazione del rumore può raggiungere l’80% con un impatto praticamente nullo sul processo di produzione e sui costi di produzione.

Inoltre, lo smorzamento à ̈ indipendente dalla temperatura perché l’energia à ̈ dissipata nelle collisioni, e la temperatura influisce scarsamente su questo tipo di processo.

Quando la temperatura di combustione/fusione dell’imballo del materiale granulare à ̈ più bassa della temperatura di sinterizzazione della piastra di attrito 3, à ̈ necessaria una singola fase di produzione senza alcun impatto sul processo di produzione.

Appare infine chiaro che modifiche e variazioni possono essere apportate alla pastiglia freno 1, qui descritta ed illustrata, senza allontanarsi dal campo di protezione della presente invenzione, come definita nelle rivendicazioni allegate.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Pastiglia freno (1) per un sistema di frenata di un veicolo a motore, comprendente una piastra di supporto (2) ed una piastra di attrito (3), caratterizzata dal fatto di comprendere un dispositivo di smorzamento a particelle (4).
2. 2. Pastiglia freno secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto dispositivo di smorzamento a particelle (4) comprende un materiale granulare (7) libero di muoversi in almeno una cavità (8).
3. 3. Pastiglia freno secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che detto materiale granulare (7) ha un volume fino al 90% di detta cavità (8).
4. 4. Pastiglia freno secondo la rivendicazione 2 o 3, caratterizzata dal fatto di comprendere uno spessore, e dal fatto che detta cavità (8) à ̈ chiusa da detto spessore.
5. 5. Pastiglia freno secondo la rivendicazione 2 o 3, caratterizzata dal fatto di comprendere un elemento di chiusura (10) per chiudere detta cavità (8), e dal fatto che detto elemento di chiusura (10) à ̈ interposto tra detta cavità (8) e detta piastra di attrito (3).
6. 6. Pastiglia freno secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzata dal fatto che detto sistema di smorzamento a particelle (4) Ã ̈ posizionato almeno vicino ai punti di massima ampiezza di vibrazione di un modo di vibrazione di detta piastra di supporto (2).
7. 7. Pastiglia freno secondo le rivendicazioni 2 e 6, caratterizzata dal fatto che detti punti di massima ampiezza di vibrazione si trovano all’interno del perimetro di detta cavità (8).
8. 8. Metodo di produzione di una pastiglia freno (1) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni quando dipendenti dalla rivendicazione 2, comprendente le fasi di: - inserire in detta cavità (8) un imballo contenente detto materiale granulare; - chiudere detta cavità (8); - riscaldare detta pastiglia freno (1) ad una temperatura che à ̈ più alta di una temperatura di combustione/fusione del materiale di detto imballo.
9. 9. Metodo secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che detta temperatura di combustione/fusione à ̈ più bassa di una temperatura di sinterizzazione di detta piastra di attrito (3).