ITUA20164768A1 - Apparato di frenatura per veicoli - Google Patents

Description

“Apparato di frenatura per veicoli”

La presente invenzione ha per oggetto un apparato di frenatura per veicoli.

In particolare, la presente invenzione ha per oggetto un apparato di frenatura ad attrito radente per veicoli semoventi.

La presente invenzione ha per oggetto un apparato di frenatura per il settore automotive, in particolare per impianti di frenatura su autoveicoli, motoveicoli, mezzi di trasporto, veicoli ferroviari, aeromobili e simili.

In dettaglio, la presente invenzione è rivolta ad essere impiegata su impianti di frenatura dotati di dischi di attrito e pinze di frenatura, per esempio pinze del tipo idraulico o pneumatico.

Allo stato dell’arte, gli impianti di frenatura per veicoli comprendono alcuni componenti come, per esempio, i dischi di attrito e rispettive pinze di frenatura oppure le campane di frenatura e rispettivi ceppi, che sono sottoposti a elevati stress meccanici e termici durante tutta la vita d’impiego.

Uno dei più importanti limiti d’impiego degli impianti di frenatura del tipo noto è quello di mantenere l’efficacia dell’impianto stesso durante l’interno arco di tempo di utilizzo dello stesso (e quindi del veicolo) e di smaltire il calore in eccesso qualora l’impianto venga sottoposto ad uso intensivo, come per esempio i lunghi tratti in discesa dai valici di montagna oppure nelle brusche frenate effettuate quando il veicolo circola a velocità sostenuta.

Scopo della presente invenzione è risolvere i problemi riscontrati nella tecnica nota proponendo un apparato di frenatura per veicoli configurato per smaltire in modo efficace il calore generato dalle forze di attrito tra il disco di frenatura e la pinza dell’impianto frenante.

In particolare, è scopo della presente invenzione realizzare un apparato di frenatura per veicoli facilmente installabile a bordo di un veicolo dotato dell’impianto di frenatura originale e dotato dell’apparato rivoluzionario oggetto della presente invenzione.

Ulteriore scopo della presente invenzione è realizzare un apparato di frenatura per veicoli che è in grado di generare una coppia frenante “N” volte maggiore rispetto a quella generata da un impianto di frenatura tradizionale a bordo di un veicolo (per N s’intende il rapporto di trasmissione della catena cinematica, meglio descritta di seguito).

Ulteriore e diverso scopo della presente invenzione è mettere a diposizione un apparato di frenatura che è installabile a bordo di qualsiasi veicoli dotati di sistemi di frenatura ad attrito volvente quali, per esempio: autoveicoli, motocicli, mezzi di trasporto pesanti (autocarri, autotreni, autoarticolati, autosnodati), veicoli ferroviari, aerei, per i quali lo smaltimento del calore generato dall’apparato di frenatura è un fattore essenziale per il corretto funzionamento e per garantire l’affidabilità richiesta.

Le rivendicazioni dipendenti corrispondono a possibili forme di realizzazione dell’invenzione.

Tale descrizione è fornita con riferimento alle unite figure, anch’esse aventi scopo puramente esemplificativo e pertanto non limitativo, in cui: - la figura 1 è una vista prospettica di un apparato di frenatura con alcune parti sezionate per meglio renderne visibili altre altrimenti nascoste;

- la figura 2 è una vista in dettaglio dell’apparato di figura 1.

In accordo con le figure annesse, la presente invenzione riguarda un apparato 1 di frenatura per veicoli 100, comprendente un albero di rotazione 2 connesso ad almeno una rispettiva ruota 3 e almeno un supporto 4 per il montaggio di un disco di frenatura 5.

In particolare, in accordo con l’invenzione, l’albero di rotazione 2 è girevole rispetto ad un proprio asse “M” di rotazione e il supporto 4 è coassiale all’albero di rotazione 2 e girevole rispetto ad esso su di un rispetto asse “X” di rotazione.

In aggiunta a quanto sopra descritto, l’apparato 1 della presente invenzione comprende mezzi di trasmissione 6 meccanica, interposti tra l’albero di rotazione 2 e il supporto 4 per realizzare un rapporto di trasmissione non unitario tra la velocità di rotazione dell’albero di rotazione 2 e la velocità di rotazione del rispettivo supporto 4.

In altri termini, la presente invenzione è tale per cui i mezzi di trasmissione 6 meccanica interposti tra albero 2 e il disco di frenatura 5 permettono di realizzare una velocità relativa tra di essi.

Si vuole porre l’attenzione sul fatto che l’apparato 1 illustrato nelle figure annesse è un sistema del tipo a massa non sospesa. A titolo esemplificativo e non limitativo, l’apparato 1 della presente invenzione è configurabile come apparato di frenatura per veicoli del tipo a massa sospesa. In una particolare soluzione, per esempio, a bordo di un veicolo l’apparato 1 della presente invenzione è installabile in una configurazione a massa non sospesa su di un primo assale e in una configurazione a massa sospesa sul secondo assale. L’apparato 1 della presente invenzione è possibile anche definirlo meccanicamente come un moltiplicatore di coppia frenante, da cui anche l’acronimo “M.C.F.”.

A titolo esemplificativo e non limitativo, il rapporto di trasmissione tra l’albero di rotazione 2 e il disco di frenatura 5 ha un valore compreso tra circa 2:1 fino ad un rapporto di circa 5:1, ancora più preferibilmente il rapporto di trasmissione tra l’albero di rotazione 2 e il disco di frenatura 5 presenta un valore pari a circa 4:1. In altri termini, preferibilmente il disco di frenatura 5 gira almeno 4 volte più velocemente dell’albero di rotazione 2 del veicolo 100. La maggiore velocità di rotazione del disco di frenatura 5 permette una maggiore ventilazione dello stesso mantenendolo a temperature di esercizio ottimali senza mai incorrere in surriscaldamenti.

In accordo con la presente invenzione, i mezzi di trasmissione 6 meccanica comprendono un ruotismo epicicloidale comprendente almeno un primo organo 6a collegabile all’albero di rotazione 2 del veicolo 100 e in cui il primo organo 6a è girevole attorno all’asse “X” di rotazione summenzionato.

I mezzi di trasmissione 6 meccanica comprendono un ruotismo epicicloidale comprendente inoltre un secondo organo 6b collegabile al disco di frenatura 5 dell’apparato 1 di frenatura e in cui il disco di frenatura 5 è operativamente associato a una rispettiva ruota 3 del veicolo 100 e in cui il secondo organo 6b è girevole rispetto a un secondo asse “Y” di rotazione.

In aggiunta a quanto descritto sopra, mezzi di trasmissione 6 meccanica comprendono infine almeno un terzo organo 6c operativamente associato al primo organo 6a e al secondo organo 6b e in cui almeno il terzo organo 6c è meccanicamente interposto tra il primo organo 6a e il secondo organo 6b e configurato per collegare meccanicamente il primo organo 6a e il secondo organo 6b tra di loro.

L’apparato 1 è attivo tra l’albero di rotazione 2 e il disco di frenatura 5 e in particolare il primo organo 6a, il secondo organo 6b e il terzo organo 6c sono configurati per determinare differenti velocità angolari rispettivamente dell’albero di rotazione 2 e il disco di frenatura 5 determinando un rapporto di trasmissione prestabilito tra l’albero di rotazione 2 e il disco di frenatura 5 stesso.

In accordo con l’invenzione, da un punto di vista di architettura meccanica dell’apparato 1, l’asse “X” di rotazione del primo organo 6a è coincidente con l’asse di rotazione “M” dell’albero di rotazione 2 e l’asse di rotazione “Y” del secondo organo 6b è coincidente con un asse di rotazione “R” del disco di frenatura 5.

Nella forma realizzativa preferita della presente invenzione, l’asse “X” di rotazione del primo organo 6a è coincidente con l’asse di rotazione “Y” del secondo organo 6b dell’apparato 1.

In accordo con la forma realizzativa preferita dell’invenzione, in una configurazione operativa di funzionamento dell’apparato 1, il primo organo 6a, il secondo organo 6b e il terzo organo 6c sono configurati per determinare una moltiplica del rapporto di trasmissione in modo che la velocità angolare del disco di frenatura 5 sia maggiore dalla velocità angolare dell’albero di rotazione 2.

In accordo con l’invenzione, il primo organo 6a, il secondo organo 6b e il terzo organo 6c sono operativamente disposti su rispettivi piani “A”, “B” e “C” di rotazione distinti e paralleli tra loro e preferibilmente paralleli a un piano di rotazione “D” del disco di frenatura 5 e disposti a distanze prestabilite tra di loro.

In maggior dettaglio, il primo organo 6a comprende una corona esterna 7 del rotismo epicicloidale configurata per essere calettabile direttamente sull’albero di rotazione 2 e girevole rispetto all’asse “X” di rotazione.

Il secondo organo 6b comprende un ingranaggio solare 8 del rotismo che è calettabile direttamente sul disco di frenatura 5 e girevole rispetto a detto asse “Y” di rotazione. In altri termini, in accordo con l’invenzione, il secondo organo 6b del rotismo e il supporto 4 per il montaggio del disco 5 coincidono.

Il terzo organo 6c comprende almeno un ingranaggio satellite 9 del rotismo e un elemento di supporto 10 dell’ingranaggio satellite 9. Preferibilmente, in accordo con l’invenzione l’elemento di supporto 10 è il porta-mozzo della ruota 3 ed è collegabile al veicolo 100 tramite gli organi della sospensione non rappresentati nelle figure annesse.

In particolare, l’elemento di supporto 10 è calzabile sull’albero di rotazione 2 ed è libero di ruotare rispetto all’albero di rotazione 2 stesso attorno all’asse “X” di rotazione e in cui l’elemento di supporto 10 presenta almeno una porzione di alloggiamento 10a per almeno un ingranaggio satellite 9. La porzione di alloggiamento 10a è configurata per fissare girevolmente l’ingranaggio satellite 9 sull’elemento di supporto 10 e in cui l’ingranaggio satellite 9 è girevole rispetto ad un proprio asse “Z” parallelo all’asse “X” di rotazione, come illustrato nella figura 2.

In accordo con l’invenzione, l’ingranaggio satellite 9 è configurato per restare fisso ed ottenere così il rapporto di moltiplica della velocità di rotazione, in modo che la velocità angolare del disco di frenatura 5 sia maggiore dalla velocità angolare dell’albero di rotazione 2.

Il terzo organo 6c comprende una pluralità di ingranaggi satellite 9, preferibilmente tre ingranaggi satellite 9, operativamente associati alla corona esterna 7 del primo organo 6a e all’ingranaggio solare 8 del secondo organo 6b del rotismo epicicloidale.

In particolare, l’elemento di supporto 10 presenta una porzione di alloggiamento 10a per ciascun ingranaggio satellite 9 e in cui ciascuna porzione di alloggiamento 10a è configurata per fissare girevolmente un rispettivo ingranaggio satellite 9 e renderlo girevole rispetto ad un rispettivo asse di rotazione “Z”.

Preferibilmente, l’apparato 1 in accordo con l’invenzione comprende una doppia serie 9a, 9b di ingranaggi satellite 9. Gli ingranaggi satellite 9 della prima serie 9a coincide numericamente con gli ingranaggi satellite 9 della seconda serie 9b.

In particolare, la prima serie di ingranaggi 9a giace sul piano di rotazione ”A” del primo organo 6a e la seconda serie di ingranaggi 9b giace sul piano di rotazione “B” del secondo organo 6b.

Ciascun ingranaggio satellite 9 della prima serie 9a è rigidamente collegato ad un rispettivo ingranaggio satellite 9 della seconda serie 9b in modo da avere tutti la stessa velocità angolare, preferibilmente in modo tale che tutti gli ingranaggi 9 della prima 9a e seconda 9b serie abbiano anche la stessa velocità periferica.

Preferibilmente, gli ingranaggi satellite 9 della prima serie 9a sono configurati per ingranare con la corona esterna 7 del primo organo 6a e gli ingranaggi satellite 9 della seconda serie 9b sono configurati per ingranare con l’ingranaggio solare 8 del secondo organo 6b.

Gli ingranaggi satellite 9 della prima serie 9a e della seconda serie 9b sono girevolmente fissati sull’elemento di supporto 10 e sono liberi di girare attorno ai rispettivi assi di rotazione “Z”.

In una forma realizzativa dell’invenzione, in una configurazione operativa di funzionamento dell’apparato 1, l’elemento di supporto 10 della pluralità di ingranaggi satellite 9 è fissato a una porzione di un telaio del veicolo 100 in modo non girevole attorno all’albero di rotazione 2.

In accordo con altre forme realizzative non illustrate nelle figure annesse e ricomprese nel concetto inventivo della presente invenzione, è possibile considerare l’intero apparato di frenatura-ruotismo come massa non sospesa, come per esempio nel caso di un motociclo. L’apparato in questo caso funziona come una trasmissione con ruote a dentatura esterna che collega l’asse della ruota al disco freno (caso di non coassialità tra ruote dentate dell’apparato e apparato del tipo a massa non sospesa). In questo caso si ottiene come effetto sinergico una più facile e più veloce sostituzione della ruota. Infatti, il sistema pinza-disco freno restano al loro posto, non facendo parte della parte rotorica fissata al cerchione porta pneumatico.

In accordo con un’altra possibile configurazione dell’apparato della presente invenzione, è possibile che l’apparato abbia una non coassialità degli elementi del rotismo meccanico come nel caso di un apparato particolarmente adatto a un’installazione su di un veicolo ferroviario, dove si potrebbero trovare ruotismi ad assi ortogonali tra loro.

La presente invenzione ha raggiunto gli scopi prefissati.

Vantaggiosamente, la presente invenzione mette a disposizione un apparato di frenatura che permette un’ottimale ventilazione del disco e un efficace smaltimento del calore in eccesso dall’impianto di frenatura del veicolo durante l’uso dello stesso.

Vantaggiosamente, la presente invenzione mette a disposizione un apparato di frenatura per veicoli che è installabile su qualsiasi veicolo semovente, come per esempio, auto, camion, veicoli ferroviari ed aeromobili.

Vantaggiosamente, la presente invenzione mette a disposizione un apparato di frenatura che permette di ottenere una coppia frenante moltiplicata “N” volte rispetto a quella disponibile su di un impianto di frenatura del tipo noto permettendo di ridurre notevolmente gli spazi di frenata a parità delle altre condizioni (strutturali e di configurazione), dove “N” è proprio il rapporto di trasmissione della catena cinematica sopra descritta. In altri termini, il disco frenante ha una velocità angolare “N” volte superiore a quella della ruota del veicolo.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Apparato di frenatura (1) per veicoli (100), comprendente: - un albero di rotazione (2) connesso ad almeno una rispettiva ruota (3); - un supporto (4) per il montaggio di un disco di frenatura (5), detto supporto (4) essendo girevole rispetto a detto albero di rotazione (2); - mezzi di trasmissione (6) meccanica, interposti tra l’albero di rotazione (2) e il supporto (4) per realizzare un rapporto di trasmissione non unitario tra la velocità di rotazione dell’albero di rotazione (2) e la velocità di rotazione del rispettivo supporto (4).
2. 2. Apparato (1) in accordo con la rivendicazione 1, in cui detti mezzi di trasmissione (6) comprendono un ruotismo epicicloidale comprendente: - un primo organo (6a) collegabile a detto albero di rotazione di detto veicolo (100) e in cui detto primo organo (6a) è girevole attorno ad un primo asse (X) di rotazione; - un secondo organo (6b) collegabile a detto disco di frenatura (5) di detto apparato (1) di frenatura e in cui detto disco di frenatura (5) è operativamente associato a una rispettiva ruota (3) di un veicolo (100) e in cui detto secondo organo (6b) è girevole rispetto a un secondo asse (Y) di rotazione; - almeno un terzo organo (6c) operativamente associato a detto primo organo (6a) e detto secondo organo (6b), in cui almeno terzo organo (6c) è meccanicamente interposto tra detto primo organo (6a) e detto secondo organo (6b) e configurato per collegare meccanicamente detto primo organo (6a) e detto secondo organo (6b) tra di loro; detto apparato (1) essendo attivo tra detto albero di rotazione (2) e detto disco di frenatura (5) e in cui detto primo organo (6a), detto secondo organo (6b) e detto terzo organo (6c) sono configurati per determinare differenti velocità angolari rispettivamente di detto albero di rotazione (2) e detto disco di frenatura (5) determinando un rapporto di trasmissione prestabilito tra detto albero di rotazione (2) e detto disco di frenatura (5).
3. 3. Apparato (1) in accordo con la rivendicazione 2, in cui detto primo organo (6a), detto secondo organo (6b) e detto terzo organo (6c) sono configurati per determinare una moltiplica del rapporto di trasmissione in modo che una velocità angolare di detto disco di frenatura (5) è maggiore di una velocità angolare di detto albero di rotazione (2) in una configurazione operativa di funzionamento di detto apparato (1).
4. 4. Apparato (1) in accordo con la rivendicazione 2 o 3, in cui detto rapporto di trasmissione tra detto albero di rotazione (2) e detto disco di frenatura (5) ha un valore compreso tra circa 2:1 fino ad un rapporto di circa 5:1, preferibilmente detto rapporto di trasmissione tra detto albero di rotazione (2) e detto disco di frenatura (5) avendo un valore pari a circa 4:1.
5. 5. Apparato (1) in accordo con una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui il primo organo (6a) presenta il proprio asse (X) di rotazione coincidente con un asse di rotazione (M) di detto albero di rotazione e il secondo organo (6b) presenta il proprio asse (Y) di rotazione coincidente con un asse di rotazione (R) di detto disco di frenatura (5).
6. 6. Apparato (1) in accordo con una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detto primo organo (6a), secondo organo (6b) e terzo organo (6c) sono operativamente disposti su rispettivi piani di rotazione (A, B e C) distinti e paralleli tra loro e preferibilmente paralleli a un piano di rotazione (D) di detto disco di frenatura (5) e disposti a distanze prestabilite tra di loro.
7. 7. Apparato (1) in accordo con la rivendicazione 6, in cui detto primo organo (6a) comprende una corona esterna (7) di detto rotismo e in cui detta corona esterna (7) è calettabile direttamente su detto albero di rotazione (2) e girevole rispetto a detto asse (X) di rotazione, detto secondo organo (6b) comprende un ingranaggio solare (8) di detto rotismo e in cui detto ingranaggio solare (8) è calettabile direttamente su detto disco di frenatura (5) e girevole rispetto a detto asse (Y) di rotazione e detto terzo organo (6c) comprende almeno un ingranaggio satellite (9) di detto rotismo e un elemento di supporto (10) di detto ingranaggio satellite (9).
8. 8. Apparato (1) in accordo con la rivendicazione 7, in cui detto terzo organo (6c) comprende una pluralità di ingranaggi satellite (9) operativamente associati alla corona esterna (7) del primo organo (6a) e all’ingranaggio solare (8) del secondo organo (6b) del rotismo epicicloidale, in cui detto elemento di supporto (10) presenta una porzione di alloggiamento (10a) per ciascun ingranaggio satellite (9) e in cui ciascuna porzione di alloggiamento (10a) è configurata per fissare girevolmente un rispettivo ingranaggio satellite (9) e renderlo girevole rispetto ad un rispettivo asse di rotazione (Z), preferibilmente detto apparato (1) comprendendo tre ingranaggi satellite (9).
9. 9. Apparato (1) in accordo con la rivendicazione 8, comprendente una doppia serie di ingranaggi satellite (9), in cui una prima serie di ingranaggi (9a) giace sul piano di rotazione (A) del primo organo (6a) e la seconda serie di ingranaggi (9b) giace sul piano di rotazione (B) del secondo organo (6b), ciascun ingranaggio satellite (9) della prima serie (9a) essendo rigidamente collegato ad un rispettivo ingranaggio satellite (9) della seconda serie (9b), preferibilmente gli ingranaggi satellite (9) della prima serie (9a) essendo configurati per ingranare con detta corona esterna (7) del primo organo (6a) e gli ingranaggi satellite (9) della seconda serie (9b) essendo configurati per ingranare con detto ingranaggio solare (8) del secondo organo (6b).
10. 10. Apparato (1) in accordo con la rivendicazione 8 o 9, in cui detto elemento di supporto (10) di detta pluralità di ingranaggi satellite (9) è fissato a una porzione di un telaio del veicolo (100) in modo non girevole attorno a detto albero di rotazione (2), in una configurazione operativa di funzionamento di detto apparato (1), preferibilmente detto elemento di supporto (10) essendo il porta-mozzo di una ruota (3) ed essendo collegabile a detto veicolo (100) mediante organi di una sospensione dello stesso.