MX2010012150A - Banda de frenado de un disco para un freno de discos ventilado. - Google Patents

Abstract

Una banda de frenado (14) de un disco (10) para un freno de discos de tipo ventilado, no comúnmente capaz de un alto enfriamiento y alta resistencia a tensión mecánica y térmica, se extiende entre un diámetro interno (D1) y un diámetro externo (D2), la banda de frenado (14) comprende dos placas (16, 18) orientadas manualmente y que definen un inter-espacio (22), mutuamente enlazadas por medios o miembros de disipación de calor y de conexión (20). Al menos algunos de los medios de conexión están moldeados como pequeñas columnas que se proyectan desde una placa hacia la placa opuesta en la forma de pilares (20), que se agrupan en al menos una fila o hilera circunferencialmente configurada (30). Al menos algunos pilares (20) de la al menos una hilera (30) tienen, en un plano sustancialmente paralelo al flujo de aire a lo largo de los conductos de ventilación, una sección en forma sustancialmente de rombo o diamante con cuatro vértices 35 unidos por cuatro costados, en donde los costados 236 definen la sección que es cóncava para formar una forma de estrella.

Description

BANDA DE FRENADO DE UN DISCO PARA UN FRENO DE DISCOS VENTILADO Descripción de la Invención Es un objeto de la presente invención una banda de frenado de un disco para un freno de discos de tipo ventilado.

Como se sabe, los discos para frenos de discos comprenden una cubierta, adaptada para asociar el disco con un eje del vehículo, a partir del cual una porción anular se extienden que se denomina banda de frenado que pretende cooperar con las almohadillas de un calibrador. En el caso de discos de tipo ventilados, la banda de frenado se obtiene por medio de dos placas respectivamente orientadas y mutuamente conectadas a través de miembros de conexión, por ejemplo, en la forma de pilares o lengüetas. Las superficies exteriores de las dos placas definen las superficies de frenado opuestas, mientras las superficies interiores definen, junto con los pilares o las lengüetas, los conductos de ventilación para el enfriamiento del disco que se atraviesan por aire de acuerdo con una dirección centrífuga durante el movimiento rotacional del mismo disco.

Se sabe que la acción de frenado ejercida por las almohadillas contra la superficie de frenado del disco genera calor, en consecuencia un incremento en la temperatura del Ref. 215356 disco, hasta que el disco se hace incandescente en el caso de un funcionamiento particularmente pesado. Debido a la alta temperatura que el disco alcanza durante la acción de frenado, el disco se deforma, y el contacto entre las almohadillas y las superficies de frenado se deterioran. Además, el material de fricción de las almohadillas experimenta una clase de vitrificación y contaminación por el material del disco.

Además se ha encontrado que la temperatura más alta se alcanza en una porción anular central de las superficies de frenado, es decir, en la porción anular central de las superficies exteriores de las placas respectivas. Durante la vida del disco, tal área esa fácilmente propensa a la formación de rupturas.

Con el fin de obviar los. inconvenientes establecidos anteriormente, por consiguiente, la necesidad de aumentar la eficiencia en la dispersión del calor generada por la acción de frenado, para así limitar las temperaturas alcanzadas por el disco durante y después la acción de frenado por un lado, y la necesidad de aumentar la resistencia mecánica de estas porciones centrales de la banda de frenado, por el otro lado, son particularmente experimentadas en el campo.

Las soluciones se conocen de WO 2004/102028, y también de WO 2002/064992, US7066306; US7267216; US 2006 0243546; US 2004 0124047; US6367599; US5542503; y US4865167y WO2004/102029 ; DE 11 64 455. Ya que son satisfactorias desde varios puntos de vista, estas soluciones conocidas no permiten alcanzar un compromiso entre la resistencia mecánica que se desea en el área anular central de la banda de frenado y la configuración necesaria para maximizar, en la misma área, el flujo de aire capaz de eliminar el incremento en la alta temperatura localizada que es causada por la acción de frenado .

El problema subyacente de la presente invención es proporcionar una banda de frenado de un disco para un freno de discos de tipo ventilado que tiene tales características estructurales o funcionales que cumplen con la necesidad antes mencionada, mientras obvian los inconvenientes reportados anteriormente con referencia a la técnica anterior.

Tal problema se resuelve a través de una banda de frenado de un disco para un freno de discos de tipo ventilado de acuerdo con la reivindicación 1, un disco de acuerdo con la reivindicación 18 y un miembro de pilar como se describe en la reivindicación 19.

De acuerdo con una modalidad general, una banda de frenado de un disco para un freno de discos de tipo ventilado comprende dos placas mutuamente orientadas y que definen un inter-espacio, las placas mutuamente enlazadas por medios o miembros de disipación de calor y conexión, y por lo menos algunos de los . medios de conexión están en la forma de pequeñas columnas que se proyectan desde una placa hacia la placa opuesta en la forma de pilares.

Ventajosamente, los pilares se agrupan en una hilera o fila circunferencialmente configurada, y por lo menos algunas entre los pilares de por lo menos una de las filas tiene, en un plano sustancialmente paralelo al flujo del aire junto con los conductos de ventilación, una sección sustancialmente en forma de rombo o diamante con cuatro vértices unidos por cuatro costados, en donde los costados definen la sección que es cóncava para formar una forma de estrella.

De acuerdo con otra modalidad ventajosa, que no necesariamente se implementa junto con la previa, una banda de frenado tiene más hileras o filas de pilares, tales más" hileras de pilares configuras mutuamente concéntricas, y en donde la hilera configurada en la proximidad del borde radialmente exterior de la banda lejos del eje de rotación de la banda (X-X) tiene por lo menos alguno de los pilares que tienen una sección transversal sustancialmente triangular con la base orientada hacia la parte exterior del disco y los costados dentro del conducto de ventilación que tienen un perfil cóncavo, en donde la sección triangular extiende los costados cóncavos del mismo traslapando la fila o hilera adyacente en la dirección radial.

Las características adicionales y las ventajas de la banda de frenado de un disco para un freno de discos de tipo ventilado de acuerdo con la invención serán más claras a partir de la descripción establecida a continuación de las modalidades ilustrativas preferidas, dadas a manera de ejemplo no limitante, con referencia a las figuras anexas, en donde : La Figura la y la Figura Ib ilustran dos vistas en perspectiva parcialmente en secciones de un disco para un freno de disco; La Figura 2 ilustra una vista en planta parcialmente en secciones del disco para el freno de disco de la Figura 1 ; La Figura 3 ilustra un detalle alargado del disco de la Figura 2 ; La Figura 4 ilustra una vista en secciones de acuerdo con la línea IV-IV del disco en la Figura 2 ; La Figura 5 ilustra una vista en perspectiva parcialmente en secciones de un pilar; La Figura 6a y la Figura 6b ilustran dos vistas en perspectiva parcialmente en secciones de un disco para el freno de disco de acuerdo con una modalidad más; La Figura 7a ilustra un detalle alargado del disco de la Figura 6; La Figura 7b ilustra una vista frontal en secciones de un detalle de las hileras de los pilares de acuerdo con una solución más; La Figura 8a, la Figura 8b y la Figura 8c, la Figura 8d ilustran los resultados teóricos para la distribución de temperatura en un disco para un freno de disco de acuerdo con las Figuras 6a, (8a, 8b) comparado con el estado de la técnica (8c, 8d) ; La Figura 9a y la Figura 9b ilustran los resultados teóricos de la distribución de la velocidad del aire dentro de los conductos de ventilación en un disco para el freno de disco de acuerdo con la Figura 6a (campo de movimiento) comparado con el estado de la técnica.

Con referencia a las figuras antes mencionadas, un disco para un freno de discos de tipo ventilado generalmente se indica con 10. Una cubierta ha sido indicada con 12, y una banda de frenado ha sido indicada con 14.

Un eje alrededor del cual gira el disco ha sido indicado con ías referencias X-X. Por dirección axial para el disco o la banda de frenado significa una dirección paralela al eje X-X. La dirección radial para el disco o la banda de frenado, es decir, una dirección perpendicular a la dirección axial o el eje X-X, ha sido generalmente indicada con la referencia Z-Z. Finalmente, por la dirección T-T tangencial o circunferencial al disco significa una tangente de la dirección a una circunferencia que tiene su centro en el eje X-X y yace sobre un plano perpendicular al mismo (por ejemplo, Figura 4) .

La banda de frenado 14 se extiende entre un diámetro interno DI, cerca de eje de rotación del disco X-X, y un diámetro externo D2 , lejos del eje de rotación del disco X-X (por ejemplo, Figura 3) .

La banda de frenado comprende dos placas 16 y 18 enlazadas por medios de conexión, por ejemplo, en la forma de los pilares 20. Un inter-espacio 22 se define entre las dos placas 16 y 18 que se divide en conductos de ventilación por los medios' de conexión.

De las dos placas, la que está en el mismo lado en donde se extiende la cubierta ha sido indicada con 16, con relación a un plano medio 24 del inter-espacio entre las dos placas, mientras la que está en el lado opuesto en la cual la cubierta se extiende ha sido indicada con 18, con relación al plano medio antes mencionado 24 del inter-espacio entre las dos placas.

De acuerdo con una modalidad, un pilar de conexión 20 entre las dos placas 16, 18 de una banda de frenado 14 del disco 10 para un freno de discos de tipo ventilado tiene, en un plano sustancialmente paralelo al flujo del aire a lo largo del conducto de ventilación, una sección sustancialmente en forma de rombo o diamante con cuatro vértices unidos por cuatro costados en donde los costados, que definen la sección, son cóncavos, en otras palabras, llegan a formar una forma en estrella el radio de la cual se hace cónico más que lineal, ventajosamente extendiéndose en una dirección sustancialmente radial y tangencial.

Gracias a esta forma de la sección de pilar, se obtiene un área extendida que es prevista para la conexión, con las placas, pero, al mismo tiempo, se mantiene un gran pasaje para que pase el aire a través del inter-espacio de la banda 22, de esta forma promoviendo el enfriamiento y no comprometiendo la resistencia estructural.

De acuerdo una modalidad, la banda de frenado 14 se extiende entre un diámetro interno DI, cerca del eje X-X de rotación del disco, y un diámetro externo D2 , lejos del eje X-X de rotación del disco. La banda de frenado 14 comprende dos placas 16, 18 que están mutuamente orientadas y que definen un inter-espacio 22. Las placas 16, 18 están mutuamente enlazadas por medios o miembros de disipación de calor y conexión 20, y por lo menos algunos de los miembros de conexión están moldeados como columnas pequeñas que se proyectan en una placa hacia la placa opuesta en la forma de pilares 20. Los pilares 20 se agrupan en por lo menos una hilera o fila circunferencialmente configurada 30. Ventajosamente, algunos de los pilares 20 de la al menos una hilera 30 tienen, en un plano sustancialmente paralelo al flujo del aire a lo largo de los conductos de ventilación, una sección sustancialmente en forma de rombo o diamante con cuatro vértices 35 unidos por cuatro costados 36 en donde los costados definen la sección son cóncavos para formar una forma en estrella.

De acuerdo con una modalidad, una banda de frenado 14 tiene todos pilares 20 en la misma hilera 30 o fila, con una sección romboide y costados cóncavos.

De acuerdo con una modalidad, son provistas más filas o hileras 26; 28; 30 de los pilares, y más hileras están configuradas mutuamente de manera concéntrica. Ventajosamente, cada pilar se compensa con relación a los pilares más cercanos de las hileras puestas en una relación de lado a lado que en una configuración tresbolillo.

De acuerdo con una modalidad, la sección romboide tiene por lo menos una porción lateral cóncava como un arco de un círculo, preferiblemente con un radio R en el intervalo entre 5 mm y 20 mm, y preferiblemente con un radio R de 12 mm .

De acuerdo con una modalidad, la sección romboide tiene todos sus costados cóncavos, con al menos una porción en la forma de un arco de un círculo, preferiblemente con un radio R en el intervalo entre 5 mm y 20 mm, y preferiblemente con un radio R de 12 mm.

De acuerdo con una modalidad, la sección romboide tiene, entre por lo menos dos de los costados cóncavos, un vértice convexo con por lo menos una porción en la forma de un arco de un círculo, preferiblemente con un radio Rv en el intervalo de 1 mm y 4 mm, preferiblemente con un radio Rv de 2.5 mm .

De acuerdo con una modalidad, la sección romboide tiene costados y vértices que están enteramente formados por líneas curvas, los costados cóncavos y los vértices convexos, preferiblemente en la forma de arcos de un círculo, y mutuamente unidos, para así evitar bordes y longitudes rectilíneas.

De acuerdo con una modalidad, la sección romboide es simétrica con relación a un eje radial Z-Z o r, configurado transversal al eje de rotación de la banda X-X, y preferiblemente la sección es simétrica con relación a un eje T-T tangencial configurado ortogonalmente a este eje radial Z-Z y también al eje de rotación X-X.

De acuerdo con una modalidad, la sección romboide se extiende en la dirección radial a través de un LR de altura predeterminada, y en la dirección tangencial por un ancho LT predeterminado. Ventajosamente, la altura LR tiene un valor predeterminado en el intervalo entre 1.5 y 2 veces el ancho LT. Ventajosamente, LR = 1,7 LT.

De acuerdo con una modalidad, los pilares 20 de la banda de frenado se agrupan en por lo menos 3 hileras que comprenden por lo menos una hilera exterior 26, con pilares que tienen una sección sustancialmente triangular o romboide, una fila intermedia 30 con pilares que tienen una sección en forma de estrella, y una fila interior 28 cerca del eje del disco X-X, los pilares de la fila interna 28 tienen una sección sustancialmente romboide en un plano que es paralelo al flujo del aire a lo largo de los conductos de ventilación.

De acuerdo con una modalidad, las secciones de pilares de por lo menos dos pilas 28-30 en el mismo plano paralelo al flujo del aire tienen la misma extensión radial. Ventajosamente, las secciones de todas las hileras 26, 28, 30 tienen la misma extensión radial.

De acuerdo una modalidad, las filas 26, 28, 30 no traslapan mutuamente el disco en la dirección radial Z-Z.

De acuerdo con una modalidad, el número de pilares es igual en todas las hileras 26, 28, 30.

De acuerdo con una modalidad, la relación entre el diámetro exterior D2 de la banda y el grosor máximo del inter-espacio 22 entre las dos placas 16, 18 se mide en la dirección paralela al eje del disco X-X en intervalos entre 15 y 32, preferiblemente entre 21 y 25, ventajosamente 23.

De acuerdo con una modalidad, un disco para un freno de discos de tipo ventilado 10 comprende una cubierta 12 y una banda de frenado 14 como se define anteriormente.

De acuerdo con una modalidad, más filas o hileras 26; 28; 30 de pilares son provistas en la banda, y tales más filas están configuras mutuamente concéntricas. Ventajosamente, la hilera 26 configurada en la proximidad del diámetro exterior D2 , lejos del eje de rotación del disco X-X, tiene al menos alguno de los pilares que tienen una sección transversal sustancialmente triangular con la base 32 orientada hacia la parte exterior del disco, y los costados 34 dentro del ducto de ventilación que tienen un perfil cóncavo.

De acuerdo con una modalidad, las secciones triangulares extienden los costados 34 de los mismos traslapándose en la dirección (distancia indicada con la referencia 0) radial a la fila o hilera adyacente. Ventajosamente, los costados se traslapan radialmente en 10% - 30% de los pilares de la fila adyacente, preferiblemente traslapados en 20%.

De acuerdo con una modalidad, en las secciones triangulares, los costados 34 comprenden por lo menos una longitud que consiste de un arco de circunferencia.

De acuerdo con una modalidad, los pilares 20 de la banda de frenado se agrupan en por lo menos tres hileras que comprenden por lo menos una hilera exterior 26, definida por los pilares que tienen una sección triangular con una base 32 orientada en la parte exterior del disco, y costados 34 dentro del conducto de ventilación que tienen un perfil cóncavo, una hilera intermedia 30 con pilares que tienen una sección en forma de estrella, y una hilera interior 28 cerca del eje del disco X-X,, los pilares de la hilera interna 28 tienen una sección que es sustancialmente romboide en un plano paralelo al flujo del aire a lo largo de los conductos de ventilación.

De acuerdo con una posible modalidad adicional, los pilares 20 se agrupan en tres hileras concéntricas que comprenden una hilera exterior 26, configurada en el diámetro exterior D2 de la banda de frenado 14, una hilera interna 28, cerca del eje del disco X-X, y una hilera intermedia 30 entre la hilera interna y la hilera externa.

De acuerdo con una posible modalidad, los pilares de la hilera interna 28 y los pilares de la hilera intermedia 30 tienen, en un plano sustancialmente paralelo al flujo del aire a lo largo de los conductos de ventilación, una sección sustancialmente romboide (Figuras 2 y 3) en donde los vértices del rombo son redondos.

Ventajosamente, la hilera intermedia 30 tiene pilares con una sección en forma de estrella. En otras palabras, mientras se mantiene la posición de los vértices de la sección sustancialmente romboide constante, las dimensiones generales de los pilares de acuerdo con la presente invención son menores que las dimensiones generales de los pilares que tienen una sección romboides con costados dentro del conducto de ventilación que son rectilíneos.

Ventajosamente, los pilares de la hilera exterior 26 tienen, en un plano sustancialmente paralelo al flujo del aire a lo largo de los conductos de ventilación, una sección sustancialmente triangular con una base alargada 32 orientada hacia la parte exterior del disco, y los costados 34 dentro del conducto de ventilación tienen un perfil cóncavo. En otras palabras, mientras se mantiene en la posición de los vértices de la sección sustancialmente triangular constantes, las dimensiones generales .de los pilares de acuerdo con la presente invención son menores que las dimensiones generales de los pilares que tienen una sección triangular con costados dentro del conducto de ventilación que son rectilíneos.

De acuerdo con una posible modalidad, por ejemplo, en el caso de discos que tienen un diámetro exterior en el intervalo entre 350 y 440 rara, la base tiene una longitud S en el intervalo entre 14 y 22 mm, preferiblemente 18 mm. De acuerdo con una modalidad, por ejemplo, en el caso de discos que tienen un diámetro exterior en el intervalo entre 280 y 350 mm, la base 32 tiene una longitud S en el intervalo entre 10 y 16 mm, preferiblemente 14 mm.

De acuerdo con una posible modalidad, los costados 34 comprenden por lo menos una longitud que consiste en un arco de una circunferencia que tiene un radio Rt . De acuerdo con una modalidad posible, por ejemplo, en el caso de discos que tienen un diámetro exterior en el intervalo entre 280 y 440 mm, los costados 34 comprenden por lo menos una longitud que consiste de un arco de circunferencia que un radio Rt en el intervalo entre 36 y 44 mm, preferiblemente 40 mm.

De acuerdo con una posible modalidad, los costados 34 y la base alargada 32 se unen mutuamente por longitudes arqueadas. De acuerdo con una posible modalidad, por ejemplo, en el caso de discos que tienen un diámetro en el intervalo de 350 y 440 mm, los costados 34 y la base 32 se unen a través de un arco de circunferencia que tiene un radio rl en el intervalo . entre 2 y 4 mm, preferiblemente 2.5 mm. De acuerdo con una posible modalidad, por ejemplo, en el caso de discos que tienen un diámetro exterior en el intervalo entre 280 y 350 mm, los costados 34 y la base 32 se unen a través de un arco de circunferencia que tienen un radio rl en el intervalo entre 1.5 y 4 mm, preferiblemente 2 mm.

De acuerdo con una posible modalidad, los costados 34 están mutuamente unidos en el vértice dentro de los conductos de ventilación a través de una longitud arqueada. De acuerdo con una posible modalidad, por ejemplo, en el caso de discos que tienen un diámetro exterior en el intervalo entre 350 y 440 mm, los costados 34 se unen mutuamente por un arco de circunferencia que tiene un radio r2 en el intervalo entre 2 y 4 mm, preferiblemente 2.5 mm. De acuerdo con una posible modalidad, por ejemplo, en el caso de discos que tienen un diámetro exterior en el intervalo entre 380 y 350 mm, los costados 34 se unen mutuamente a través de un arco de circunferencia que tiene un radio r2 en el intervalo entre 1.5 y 4. mm, preferiblemente 2 mm.

De acuerdo con una posible modalidad, por ejemplo, en el caso de un disco que tiene un diámetro exterior en el intervalo entre 350 y 440 mm, los pilares 20 de la hilera interior 28, si están presentes, tienen un grosor máximo en la dirección tangencial al disco en el intervalo entre 6 y 8 mm, preferiblemente 7 mm. De acuerdo con una posible modalidad, por ejemplo, en el caso de un disco que tiene un diámetro exterior en el intervalo entre 280 y 350 mm, los pilares 20 de la hilera interior 28, si están presentes, tienen un grosor máximo en la dirección tangencial al disco en el intervalo entre 4 y 6 mm, preferiblemente 5 mm.

De acuerdo con una posible modalidad, por ejemplo, en el caso de un disco que un diámetro exterior en el intervalo entre 350 y 440 mm, los pilares 20 de la hilera intermedia 30, si están presentes, tienen un grosor máximo en la dirección tangencial al disco en el intervalo entre 10 y 20 mm, preferiblemente 16 mm. De acuerdo con una posible modalidad, por ejemplo, en el caso de un disco que tiene un diámetro exterior en el intervalo entre 280 y 350, los pilares 20 de la hilera intermedia 30, si están presentes tienen un grosor máximo en la dirección tangencial al disco del intervalo entre 8 y 18 mm, preferiblemente 14 mm.

De acuerdo con una posible modalidad, en donde por lo menos se proporcionan dos hileras, las hileras tienen la misma altura LR, es decir, la misma dimensión en la dirección radial al disco.

De acuerdo con una modalidad más en donde por lo menos dos hileras son provistas, las hileras no se traslapan mutuamente en la dirección radial al disco. Más particularmente, cada una de las hileras se extiende entre dos circunferencias concéntricas al disco en donde las circunferencias definen hileras .adyacentes coincidentes. En otras palabras, con referencia a un ejemplo en donde son provistas tres hileras de pilares, las circunferencias que definen la hilera interior 28 se indican respectivamente con Cl y C2 , las circunferencias definen la hilera intermedia 30 y se indican respectivamente con C2 y C3 , y las circunferencias que definen la hilera exterior 26 se indican respectivamente con C3 y C4. Ventajosamente, la circunferencia C2 define tanto la hilera interna como intermedia, mientras la circunferencia C3 define ambas hileras intermedia y exterior.

De acuerdo con una modalidad posible, tomando en consideración una porción anular de la banda seccionando la misma banda entre dos placas en plano medio 24, mientras se mantiene la relación porcentaje entre la superficie de la placa y la suma de las superficies s' de las secciones de pilares (generalmente la superficie tomada por los pilares es sustancialmente igual a 20-25% de la banda) constante, la banda de frenado de acuerdo con la presente invención tienen un número mayor de pilares, por consiguiente una superficie total superior de pilares en la dirección transversal al flujo del aire. Ventajosamente, el número de pilares para una hilera de banda de frenado está en el intervalo entre 35 y 50, aún más preferiblemente entre 37 y 48.

De acuerdo con una posible modalidad, en un disco que tiene un diámetro exterior en el intervalo entre 350 y 440 mm, una hilera comprende de 40 a 47 pilares, preferiblemente de 43 pilares. De acuerdo con una posible modalidad, en un disco que tiene un diámetro exterior en el intervalo entre 280 y 350 mm, una hilera comprende de 34 a 41 pilares, preferiblemente 37 pilares.

En el caso de más hileras, es ventajoso que cada hilera sustancialmente comprenda el mismo número de pilares.

De acuerdo con una posible modalidad que comprende por lo menos dos hileras, la distancia angular a entre dos pilares adyacentes de una misma hilera es igual en cada hilera. En el caso en donde son provistas tres hileras, preferiblemente los pilares de la hilera exterior se alinean radialmente a las hileras interiores, mientras los pilares de la hilera intermedia se compensan configuradas con relación a las hileras interna y externa, aproximadamente a la mitad de la distancia angular a entre dos pilares adyacentes de las hileras exterior o interior.

De acuerdo con una posible modalidad, la relación entre el diámetro de la banda de frenado exterior D2 , por consiguiente el diámetro del disco, y el grosor máximo del inter-espacio entre las dos placas medido en la dirección paralela al eje X-X, ventajosamente está en intervalo entre 15 y 32, preferiblemente entre 21 y 25, aún más preferiblemente, es de aproximadamente 23.

Con referencia en la presente a continuación a un disco que tiene un diámetro exterior en el intervalo entre 350 y 440 mm, de acuerdo con una posible modalidad, la placa 16 configurada en el lado de la cubierta con relación al plano medio 24 del inter-espacio 22 entre las dos placas tiene un grosor en la dirección axial al disco en el intervalo entre 10 y 16 mm. De acuerdo con una posible modalidad, la placa 18 configurada en el lado opuesto de la cubierta con relación al plano medio 24 tiene grosor en la dirección axial al disco en el intervalo entre 10 y 15 mm. De acuerdo con una modalidad más, el inter-espacio 22 entre las dos placas tiene una dimensión máxima en la dirección axial al disco en el intervalo entre 14 y 20 mm, preferiblemente 16 mm. Las dos placas tienen los mismos o diferentes grosores..

Con referencia en la presente a continuación en un disco que tiene un diámetro exterior en el intervalo entre 280 y 3560 mm, de acuerdo con una posible modalidad, las placas 16, 18 tienen un grosor en la dirección axial al disco en el intervalo entre 7 y 10 mm, preferiblemente 8 mm. De acuerdo con una posible modalidad más, el inter-espacio 22 entre las dos placas tiene una dimensión máxima en la dirección axial al disco en el intervalo entre 10 y 15 mm, preferiblemente 14 mm. Las dos placas tienen los mismos o diferentes grosores.

De acuerdo con una modalidad, un disco para un freno de discos de tipo ventilado 10 comprende una cubierta 12 y una banda de frenado 14 como se define anteriormente.

A partir de lo que se ha establecido anteriormente, se puede apreciar como la provisión de una banda de frenado y un disco para un freno de disco de acuerdo con la presente invención permite mejorar inusualmente la eficiencia de intercambio térmica limitando las temperaturas máximas en el caso de iguales tensiones térmicas, o permitiendo experimentar tensiones térmicas más altas mientras se mantienen " las temperaturas máximas que se alcanzan constantes, mientras se mejora la resistencia estructural de la porción central de la banda de frenado, o permiten mayores tensiones durante las acciones de frenado.

Como se apreciará a partir de lo que se describe anteriormente, la forma de los pilares de las hileras intermedias y, opcionalmente , la hilera cerca del diámetro exterior D2 , mejorarán la eficiencia del intercambio térmico. Además, tanto la configuración como la adaptación y la distribución de los pilares de las hileras interna e intermedia parecen ser particularmente ventajosas.

Además, la provisión de un disco que al mismo tiempo tiene una configuración más cercana a los pilares, particularmente, configurada en tres hileras, y que tiene secciones en un plano paralelo al flujo del aire de acuerdo con lo que ha descrito anteriormente, da como resultado ser particularmente ventajoso y sinérgico.

Los efectos ventajosos de la presente solución, en donde la hilera exterior 26 radialmente se traslapa con la hilera intermedia, han demostrado en algunas pruebas llevadas a cabo en un sitio de prueba virtual, cuyos resultados se ilustran en las figuras. En tales pruebas se simulan un flujo de aire que tiene una velocidad constante a una distancia predeterminada desde el disco. Ambos el movimiento del aire, y el calor generado durante el frenado se simulan. Los resultados son particularmente útiles con el fin tanto de visualizar el comportamiento del disco en un sitio de prueba real, como comparar los discos que tienen diferentes configuraciones .

La Figura 9a ilustra, comparado con el estado de las soluciones de la técnica de la Figura 9b, el campo de movimiento del aire dentro los conductos de ventilación, es decir, la distribución de la velocidad del aire dentro de los conductos de ventilación. Las áreas indicadas con 38 corresponden a los conductos preferidos de aire, es decir, los que tienen un flujo de aire con una velocidad máxima, mientras las áreas indicadas con 40 indican las áreas de flujo de aire con sustracción de calor menos eficiente, es decir, las áreas en donde el flujo del aire tienen la velocidad más baja. Las áreas anteriores 40 también se denominan "estelas" .

Las Figuras 8a, 8b ilustran, comparado con el estado de la solución de la técnica de las Figuras 8c y 8b, la distribución de las temperaturas alcanzadas por el disco durante el frenado simulado. Las áreas se marcan por tonos de gris cambiando a negro.

La forma ventajosa de los pilares de la hilera exterior permite obtener lo siguiente. Los efectos indicados además se fortalecen por las dimensiones ventajosas del inter-espacio, y por la forma y número de pilares de la hilera interior y la hilera intermedia, si está presente.

Se deberá apreciar que el flujo del aire está dirigido a la dirección radial del disco y es considerablemente acelerado, también logrando una distribución más uniforme del flujo. De hecho, las áreas 38 en la técnica anterior resultan estar más en declive con relación al radio de disco, mientras son sustancialmente radiales en la presente invención. Particularmente, la forma de los pilares exteriores no perjudica el flujo exterior del aire; por el contrario canaliza y acelera el flujo del mismo. Las áreas 40 o estelas, es decir, las áreas que no sustraen efectivamente el calor, resultan ser mucho más reducidas comparadas con la técnica anterior.

Ventajosamente, la presente invención permite lograr un número de activaciones de vórtices ampliamente esparcidos en la superficie completa de los pilares, además en los exteriores. El alargamiento del vértice de los pilares exteriores hacia la parte interior del inter-espacio, gracias a su forma cóncava de los costados respectivos, alarga la superficie transversalmente opuesta al flujo del aire, de esta forma permitiendo la formación de más vértices sobre el vértice del pilar y en el área circundante completa.

Además se ha encontrado que los vórtices que se crean tienen una alta energía, además en los pilares exteriores, concurriendo en la presión de condiciones turbulentas, que son particularmente "eficientes desde el punto de vista de la eliminación del calor.

Por consiguiente, la presente invención permite obtener más activadores de turbulencias y mezclados superiores del flujo del aire, concurriendo al incremento de la eficiencia en la remoción del calor que se genera durante la acción de frenado.

Tales aspectos ventajosos además se resaltan en que la temperatura, particularmente la temperatura máxima de la porción exterior central de las placas, es considerablemente inferior, mientras se mantienen la tensión térmica a la cual el disco se somete con relación a la constante de los discos conocidos. Además se ha encontrado que la temperatura absoluta máxima alcanzada por la banda de frenado de acuerdo con la presente invención está considerablemente por debajo de 576.85°C (850 °K) en la porción exterior de la placa que se configura en el lado de la cubierta con relación al plano medio 24. Bajo las mismas condiciones, las bandas de frenado conocidas alcanzaron 594.85°C (868 °K) , respectivamente.

Además se ha encontrado que la temperatura máxima de la banda de frenado de acuerdo con la presente invención es de aproximadamente 500 °C para un flujo de calor de 0.370 W/mm2, mientras las bandas de frenado conocidas alcanzaron 604°C en la misma posición. Como una confirmación más, mientras se mantiene la temperatura máxima constante, las bandas de frenado de acuerdo con la presente invención experimentaron flujos de calor (aproximadamente 0.45 W/mm2) que son mayores que el de la técnica anterior (0.36 W/mm2} .

En primer, lugar, la banda de frenado de acuerdo con la presente invención permite obtener la reducción de la temperatura máxima alcanzada justo en el punto en donde ocurren las rupturas en la superficie de frenado, mientras se aumenta la resistencia estructural. Esto permite la eliminación de la formación de rupturas en la superficie del frenado con el tiempo. En segundo lugar, la temperatura disminuye tanto de acuerdo con el conducto como la cubierta para mantener la deformación térmica de la cubierta reducida, particularmente cuando se considera una reducción paralela al eje del disco X-X.

Aparte de lo que se ha indicado anteriormente, la forma ventajosa de los pilares de la hilera intermedia y, ventajosamente, la hilera exterior, permiten el alargamiento de la base del mismo, mientras se mantiene el diámetro del disco exterior y las dimensiones generales del pilar, constantes, evitando la entrada de piedras o residuos que ocluyen el pasaje del aire. De hecho, son discos que pretenden particularmente montarse sobre medios de transporte tales como camiones o similares, además previstos para utilizarse en áreas pobremente practicables tales como por ejemplo, sitios de trabajo.

La distribución, número y forma de los pilares, en combinación con la reducción del grosor de la placa está de acuerdo con la reducción del peso del disco de aproximadamente 10%-15% con relación a los discos conocidos.

La configuración cerrada de los pilares que se implementa resulta se óptima en el intento de conciliar las necesidades de conflicto para incrementar la eficiencia térmica del disco, para aumentar la resistencia a la ruptura, y para evitar complicaciones en la fabricación del centro de fusión del disco o la banda de frenado.

El grosor máximo inter-espacio se aumenta con relación a discos conocidos, dando como resultado ser particularmente ventajoso para aumentar la sección de los conductos de ventilación.

Deberá ser evidente que las variaciones y/o adiciones a lo que se ha descrito e ilustrado anteriormente pueden ser provistas.

Los medios de conexión entre las dos placas pueden componerse solamente de la hilera intermedia, o también solamente de la hilera exterior de pilares, o proporcionar otras modalidades que se sustituyen la hilera interna. Particularmente, otras formas de pilares, u otras formas de los medios de conexión pueden ser provistas.

La banda de frenado puede ser una sola pieza con la cubierta, o puede fabricarse independientemente, y posteriormente conectarse el mismo.

Para la solución preferida de implementación del disco descrito anteriormente, los expertos en la técnica, para dirigirse a cumplir con las contingencias, necesidades específicas, serán capaces de hacer un número de modificaciones, adaptaciones, y reemplazo de elementos con otros funcionalmente equivalentes, sin embargo sin apartarse del alcance de las siguientes reivindicaciones.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción d la invención.

Claims (19)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

1.- Una banda de frenado de un disco para un freno de discos de tipo ventilado, LA CUAL se extiende entre en un diámetro interior (DI) , cerca del eje de rotación del disco (X-X) , y un diámetro exterior (D2) , lejos del eje de rotación del disco (X-X) , la banda de frenado comprende dos placas mutuamente orientadas y definen un inter-espacio, las placas están mutuamente enlazadas por medios o miembros de disipación de calor y conexión, por lo menos algunos de los medios de conexión se moldean como pequeñas columnas que se proyectan desde una placa hacia la placa opuesta en la forma de pilares, los pilares se agrupan en por lo menos una fila o hilera circunferencialmente configurada, por lo menos uno de los pilares de por lo menos una hilera tiene, en un plano sustancialmente paralelo al flujo del aire a lo largo de los conductos de ventilación, una sección sustancialmente en forma de rombo o diamante con cuatro vértices unidos por cuatro costados, caracterizada porque los costados definen la sección que es cóncava para formar una forma de estrella.

2. - La banda de frenado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque todos los pilares de la misma hilera o fila tienen una sección romboide con costados cóncavos .

3. - La banda de frenado de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque son provistas más hileras o filas de pilares, las más hileras se configuran mutuamente de forma concéntrica, en donde cada pilar está compensado con relación a los pilares más cercanos de las hileras adyacentes en una configuración de tresbolillo.

4. - La banda de frenado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la sección romboide tiene por lo menos una porción lateral cóncava en la forma de un arco de un círculo, preferiblemente un radio (R) en el intervalo entre 5 mm y 2mm, y preferiblemente con un radio (R) de 12 mm.

5. - La banda de frenado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la sección romboide tiene todos los costados cóncavos, con por lo menos una porción en la forma de un arco de un círculo, preferiblemente con un radio (R) en el intervalo entre 5 mm y 20 mm, y preferiblemente con un radio (R) de 12 mm .

6. - La banda de frenado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la sección romboide tiene, entre al menos dos de los costados cóncavos, un vértice convexo con por lo menos una porción en la forma de un arco de un círculo, preferiblemente con un radio (Rv) en el intervalo entre 1 mm y 4 mm, preferiblemente con un radio (Rv) de 2.5 mm.

7. - La banda de frenado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la sección romboide tiene costados y vértices que están enteramente formados por líneas curvas, los costados cóncavos y los vértices convexos, preferiblemente en la forma de arcos de un círculo, mutuamente unidos, para así evitar bordes y longitudes rectilíneos.

8. - La banda de frenado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la sección romboide es simétrica con relación a un eje radial (Z-Z) transversal al eje de rotación de la banda (X-X) , y preferiblemente simétrico con respecto al eje tangencial (T-T) configurado ortogonalmente a este eje radial (Z-Z) y también al eje de rotación (X-X) .

9. - La banda de frenado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la sección romboide se extiende en la dirección radial a través de una altura predeterminada (LR) , y en la dirección tangencial a través de un ancho predeterminado (LT) , y en donde la altura (LR) está entre 1.5 y 2 veces el ancho (LT) , preferiblemente LR = 1.7 LT.

10. - La banda de frenado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque son provistas más filas o hileras de pilares, las más hileras se configuran mutuamente concéntricas, y en donde la hilera se configura en proximidad al diámetro exterior (D2) , lejos del eje de rotación del disco (X-X) que tiene por lo menos alguno de los pilares que tienen una sección transversal sustancialmente triangular con una base orientada hacia la parte exterior de un disco, y costados dentro del conducto de ventilación que tienen un perfil cóncavo.

11. - La banda de frenado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque las secciones triangulares extienden los costados de las mismas traslapando la hilera o fila adyacente en la dirección radial, preferiblemente se traslapa en 10-30%, preferiblementese traslapa al 20%.

12. - La banda de frenado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque en las secciones triangulares, los costados comprenden por lo . menos una longitud que consiste de un arco de circunferencia .

13. - La banda de frenado de un disco para un freno de discos de tipo ventilado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los pilares se agrupan en por lo menos tres hileras que comprenden por lo menos una hilera exterior, definida por pilares que tienen una sección triangular, una hilera intermedia con pilares que tienen una sección en forma de estrella, y una hilera interior cerca del eje del disco (X-X) , los pilares de la hilera interna tienen una sección que es sustancialmente romboide en un plano paralelo al flujo del aire a lo largo de los conductos de ventilación.

14. - La banda de frenado de un disco para un freno de discos de tipo ventilado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque las secciones de los pilares de por lo menos dos hileras en el mismo plano paralelo al flujo del aire preferiblemente las secciones de todas las hileras, tienen la misma extensión radial .

15. - La banda de frenado de un disco para un freno de discos de tipo ventilado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque las hileras no traslapan mutuamente el disco en la dirección radial (Z-Z) .

16. - La banda de frenado de un disco para un freno de discos de tipo ventilado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el número de pilares es igual en todas las hileras.

17. - La banda de frenado de un disco para un freno de discos de tipo ventilado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la relación entre el diámetro exterior de la banda (D2) y el grosor máximo del inter-espacio entre las dos placas se miden en la dirección paralela al eje de radio (X-X) en el intervalo entre 15 y 32, preferiblemente entre 21 y 25, preferiblemente 23.

18. - El disco para un freno de disco de un tipo ventilado, caracterizado porque comprende una cubierta y una banda de frenado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17.

19. - El pilar para la conexión entre dos placas de una banda de frenado de un disco para un freno de discos de tipo ventilado, el cual se extiende entre un diámetro interno (DI), cerca del eje de rotación del disco(X-X), y un diámetro exterior (D2) , lejos del eje de rotación del disco (X-X) , las placas mutuamente orientadas y definiendo un inter-espacio, las placas mutuamente enlazadas por al menos un pilar, el pilar tiene, en un plano sustancialmente paralelo al flujo del aire a lo largo del conducto de ventilación, una sección sustancialmente en forma de rombo o diamante con cuatro vértices unidos por cuatro costados, caracterizado porque los costados definen la sección que es cóncava para formar una forma de estrella.