MX2011001791A - Forro de friccion anular para embrague en seco. - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un forro de fricción anular (1) para un embrague en seco, que comprende bordes radialmente interiores y exterior (2 y 3) y una cara de fricción (5) en la cual se forman primeras ranuras (6) que corren desde el borde radialmente interior (2) al borde radialmente exterior (3); la cara de fricción (5) también comprende por lo menos una segunda ranura anular (8) que corta las primeras ranuras (6), las ranuras (6 y 8) definen los bloques (9) entre éstas y tienen superficies de base (10) y superficies laterales (11); la relación entre la suma de las áreas de superficie interna de las ranuras (suma de las áreas de superficie de base (10) y de las áreas de superficie lateral (11)) y la suma de las áreas de superficie de fricción de los bloques (9) es de entre 0.5 y 1.

Description

FORRO DE FRICCIÓN ANULAR PARA EMBRAGUE EN SECO MEMORIA DESCRIPTIVA La presente invención se refiere a forro de fricción anular para un embrague en seco, particularmente para un vehículo motor.

Un embrague de vehículo de motor que opera en seco comprende generalmente, un disco de fricción que porta, en cada una de sus caras, forros de fricción sujetos a un soporte posiblemente común, el soporte siendo sujeto a un cubo acanalado acoplado con un eje de entrada de caja de engranaje. Un amortiguador de torsión es, en general, inserto entre el soporte o soportes de los forros de fricción y el cubo acanalado. Adicionalmente, un dispositivo de acoplamiento gradual es colocado de manera convencional entre los dos forros de fricción.

El disco de fricción, durante el servicio, es colocado entre, por una parte una placa de reacción conectada directa o indirectamente al cigüeñal del motor del vehículo y por otra parte, una placa de presión de un mecanismo de embrague que comprenden una cubierta conectada a la placa de reacción y un cubo de embrague, tal como, por ejemplo, un diafragman anular, que fuerza axialmente la placa de presión, la cual es conectada en forma giratoria a la cubierta mientras que tiene la capacidad de moverse axialmente con respecto a la última en una forma limitada.

En la posición acoplada, los forros del disco de fricción están sujetos entre la placa de reacción y la placa de presión, de manera que el torque del motor caliente es transmitido al eje de entrada de la caja de engranajes.

En la práctica se conoce la formación de ranuras radiales u oblicuas en los forros de fricción para eliminar cualquier contaminación (grasa, aceite), la cual podría estar sobre las superficies de fricción, como se describió en el documento GB 319 852.

Estas ranuras también ayudan a expulsar todos los desechos de desgaste, especialmente durante la operación, haciendo posible evitar el agarrotamiento. Estas ranuras también aportan flexibilidad al disco de embrague al cual está sujeto el forro, mejorando de esta manera la absorción del juego y la reducción de vibración y los ruidos del embrague al mínimo. Sin embargo, estas ranuras hacen frágiles a los forros de fricción y reducen su resistencia a la dispersión.

Adicionalmente, estas ranuras no mejoran el desempeño del embrague con respecto al fenómeno así denominado "desvanecimiento". Durante la fricción prolongada de las superficies, los forros están sujetos a un mayor calentamiento, el cual tiene el efecto de reducir substancialmente su coeficiente de fricción. Esto es producido por el deterioro de las capas de superficie de los forros, actuando de esta manera como un lubricante entre las capas de sonido del forro y la superficie de fricción opuesta del material opuesto. Este deterioro está enlazado directamente con la energía disipada durante la fricción y la calidad del enfriamiento de los forros.

El documento FR 966 920 describe un forro de fricción que pretende limitar esta reducción del coeficiente de fricción. Con este propósito, se propone formar una red de ranuras en el forro. Se describen diversas variaciones en ese documento, aunque ninguna hace posible obtener fuerza mecánica suficiente y un coeficiente de fricción alta al mismo tiempo.

El documento DE 10 2005 025546 describe un forro de fricción para un embrague electromagnético que comprende una cara de fricción en la cual, las primeras ranuras se forman, las cuales corren entre los bordes interior y exterior en forma radial de la cara de fricción y ranuras anulares que cortan las primeras ranuras, las ranuras definiendo bloques entre ellas. Sin embargo, ese documento se refiere más particularmente al campo de los embragues electromagnéticos y además no hace posible obtener fuerza mecánica suficiente y un coeficiente de fricción alta al mismo tiempo.

El documento de E.U.A. 5 819 888 describe forros de fricción para embragues o frenos electromecánicos que tienen ranuras que corren entre los bordes radialmente interiores y exteriores de la cara de fricción y para los cuales, la relación entre la suma de áreas de superficie de fricción y el área de superficie total del disco de fricción, preferentemente está" debajo de 0.1 con el objeto de reducir las variaciones en el coeficiente de fricción. Sin embargo, ese documento conduce a reducir las variaciones en el coeficiente de fricción. Sin embargo, ese documento conduce a forros que tienen vivos, las cuales son demasiado cortos para ser aplicados a los embragues convencionales.

El objeto de la presente invención, en particular, es proporcionar una solución simple, efectiva y económica a estos problemas.

Con este objeto, se propone un forro de fricción anular para un embrague en seco, que comprende bordes radialmente interiores y exteriores y una cara de fricción en la cual se forman primeras ranuras que corren desde el borde radialmente interior al borde radialmente exterior, caracterizado porque la cara de fricción también comprende por lo menos una segunda ranura anular, cortando las primeras ranuras, la ranuras definiendo bloques entre ellas y teniendo superficies de base, así como también superficies laterales y porque la relación entre la suma de las áreas de superficie interna de las ranuras (suma de las áreas de superficie base y las áreas de superficie lateral) y la suma de las áreas de superficie de fricción de los bloques se encuentra entre 0.5 y 1.

Con dicha proporción, es posible enfriar los bloques de fricción de manera suficiente, de manera que se limita el fenómeno de "desvanecimiento" y de esta manera se obtiene un coeficiente de fricción suficientemente alto. También, con esta proporción, es posible retener un área de superficie de fricción grande, igual a la suma de las áreas de superficie de fricción de los bloques.

De acuerdo con una característica de la presente invención, dicha relación está entre 0.65 y 0.9, y preferentemente del orden de 0.7.

El mejor desempeño se obtiene para una relación del orden de 0.7.

Preferentemente, la relación entre la suma de las áreas de superficie de fricción de los bloques y el área de superficie total de la cara de fricción es mayor que 0.6, ventajosamente mayor que 0.75 y preferentemente, entre 0.80 y 0.85. Por consiguiente, la superficie de fricción es lo suficientemente grande para proporcionar al forro una vida de longitud satisfactoria.

De manera ventajosa, la cara de fricción comprende entre 12 y 100 primeras ranuras, dependiendo del tamaño del forro.

De acuerdo con una posibilidad de la presente invención, la cara de fricción comprende tres segundas ranuras anulares.

En una forma preferida, las ranuras anulares son circulares y ligeramente excéntricas con respecto a los bordes interior y exterior del forro, ya sea en la forma de un círculo completo o en la forma de dos semi-círculos. En una variante, las ranuras anulares son elípticas y centradas. El enfriamiento de los bloques de fricción, de esta manera, se realiza en forma homogénea.

De acuerdo con otra característica de la presente invención, las primeras ranuras son rectilíneas e inclinadas a un ángulo de 15° a un radio.

De manera ventajosa, la profundidad de las ranuras se encuentra entre el 25 y el 100% del espesor del forro de fricción.

El forro de fricción puede estar dentro del orden de 2 mm de espesor.

Preferentemente, el forro de fricción está unido a o sobre- moldeado sobre una hoja.

La presente invención también se refiere al uso de un forro de fricción de acuerdo con la presente invención en un embrague en seco para un vehículo motor.

Finalmente, la presente invención también se refiere a un embrague para un vehículo motor que comprende: - una placa de reacción pretendida para ser conectada directa o indirectamente al cigüeñal del motor del vehículo, - una placa de presión, - un disco de fricción colocado entre la placa de reacción y la placa de presión, sujeta a un cubo para entrar en acoplamiento con un eje de entrada de la caja de engranajes y llevar en cada una de sus caras un forro de fricción de acuerdo con el primer aspecto de la presente invención, y - un mecanismo de embrague que comprende una cubierta conectada a la placa de reacción y acoplando y desacoplando los medios mecánicos que fuerzan axialmente la placa de presión con el objeto de sujetar los forros del disco de fricción entre la placa de reacción y la placa de presión en la posición acoplada y para liberar la placa de presión en la posición desacoplada.

La presente invención se comprenderá mejor y se volverán evidentes otros detalles, características y beneficios de la presente invención cuando se lea la siguiente descripción, dicha descripción siendo provista a modo de ejemplo no limitante, haciendo referencia a los dibujos anexos, en los cuales: La figura 1 , es una vista en perspectiva de un forro de fricción de acuerdo con la presente invención, La figura 2, es una vista detallada del forro de fricción en la figura 1 , La figura 3, es una vista superior del forro de fricción en la figura 1 , Las figuras 4 a 6, son vistas que corresponden a la figura 3, cada una ilustrando una variante de la presente invención, La figura 7, es un diagrama que ilustra la variación del coeficiente de fricción en la interfase entre las superficies de fricción del forro y el material contrario correspondiente, dependiendo de la relación entre la suma de las áreas de superficie interna de las ranuras (suma de las áreas de superficie base y de las áreas de superficie lateral) y la suman de las áreas de la superficie de fricción y los bloques, y La figura 8, es un diagrama que ilustra el desgaste de las superficies de fricción del forro dependiendo de la relación mencionada anteriormente.

Las figuras 1 a 3, muestran un forro de fricción anular 1 para un embrague en seco de acuerdo con una primera modalidad. Este forro está elaborado de un material de matriz orgánica.

A modo de ejemplo, este forro comprende entre el 0 y el 15% de masa de fibras orgánicas, entre el 10 y el 40% de fibras de vidrio, entre el 2 y 15% de fibras metálicas, entre el 15 y 45% de aglutinador termoendurecido, entre el 5 y el 15% de caucho, entre el 0 y el 15% de material de relleno de fricción, entre el 0 y el 10% de material de relleno lubricante, entre el 0 y el 2% de agente de vulcanización y entre el 0 y el 15% de materiales de relleno.

El forro comprende bordes radialmente interior y exterior 2 y 3, una cara unida a una hoja y una cara de fricción opuesta 5.

Las primeras ranuras 6 se forman en la cara de fricción 5 y corren en una forma rectilínea desde el borde radialmente interior 2 al borde radialmente exterior 3.

Cada ranura 6 corre de acuerdo con la tangente T al borde periférico interior 7 del disco 4, el cual porta el forro (figura 3). Cada ranura 6, por consiguiente, forma un ángulo a con respecto a la dirección radial, dos ranuras consecutivas formando entre éstas un ángulo ß.

La superficie de fricción 5 también comprende tres segundas ranuras anulares 8 de forma circular y que cortan las primeras ranuras 6.

Las ranuras 6 y 8, están separadas de manera uniforme unas de las otras y definen los bloques 9 entre ellas.

Cada una de las ranuras 6 y 8 tienen una superficie de base 10 y superficies laterales 11 (figura 2).

Abajo, R definirá la relación entre la suma de las áreas de superficie interna de las ranuras 6 y 8 (suma de las áreas de superficie de base 10 y de las áreas de superficie laterales 11) y la suma de las áreas de superficie de fricción de los bloques 9.

De acuerdo con la presente invención, esta relación R es de entre 0.5 y 1 , más particularmente, entre 0.65 y 0.9 y preferentemente del orden de 0.7.

El número de primeras ranuras 6 es 12 en el caso de las figuras 1 a 3, aunque pueden variar entre 12 y 100.

El espesor del forro 1 es del orden de 2 mm, teniendo la capacidad de variar de 1.5 mm a 4 mm, la profundidad de las ranuras 6 y 8 teniendo la capacidad de variar entre el 25% y el 100% del espesor del forro 2, dependiendo, en particular, de la relación R a obtenerse.

La relación entre la suma de las áreas de superficie de fricción de los bloques 9 y el área de superficie total de la cara de fricción es mayor que 0.6, ventajosamente mayor que 0.75 y preferentemente entre 0.80 y 0.85.

Las ranuras 6 y 8 pueden, de esta forma, pasar recto a través del material del forro 1 en el caso de un forro unido a o sobre moldeado sobre una hoja hasta que se abren sobre la hoja, los bloques 9 siendo sostenidos entonces sobre la hoja.

Una segunda modalidad está ilustrada en la figura 4. Después, la sección de las primeras ranuras 6 se incrementa desde el borde periférico interior 2 al borde periférico exterior 3 del forro 1 , de manera que ayudan a la circulación del aire de enfriamiento.

El incremento de la sección se obtiene mediante la dispersión progresiva de las superficies laterales 11 de las ranuras 6 y 8. Posiblemente podría ser acompañado por un incremento progresivo de la profundidad de las ranuras.

Una tercera modalidad se muestra en la figura 5. En la última, cada primera ranura 6 comprende varios segmentos 12, estratificados en forma angular y corriendo en forma sucesiva desde el borde periférico interior 2 a la ranura anular más interior 8, forma entonces una ranura anular 8 entre sí, y finalmente entonces desde la ranura anular más exterior 8 al borde periférico exterior 3. Dos segmentos sucesivos 12 se conectan entre sí mediante una porción de ranura circular que surge con una de las segundas ranuras 8. Se debe observar que las primeras ranuras 6 todavía corren desde el borde periférico interior 2 al borde periférico exterior 3, aún si surgen, en parte, con las segundas ranuras 8.

En la figura 6, se ilustra una cuarta modalidad. Esta difiere de la modalidad de la figura 3 porque las terceras ranuras 13 corren desde una de las segundas ranuras 8 al borde periférico exterior 3. Cada tercera ranura 13 está dispuesta entre dos primeras ranuras 6 y corre en una forma rectilínea, de acuerdo con una tangente al borde periférico interior 7 del disco 4.

La figura 7, ilustra la variación del coeficiente de fricción entre las superficies de fricción de los bloques 9 y el material contrario correspondiente que depende de la relación R durante las pruebas que representan ciclos con gran esfuerzo de temperatura del forro, tal como despegue de altura de un vehículo completamente cargado con un remolque.

Se deberá observar que el coeficiente de fricción se incrementa de manera particular cuando la relación R pasa de 0 a 0.5 y entonces alcanza una meseta entre 0.6 y 0.9, aproximadamente. Un valor máximo se alcanza para una relación R del orden de 0.7. Esto muestra que, con el forro de fricción de acuerdo con la presente invención, es posible limitar el fenómeno así denominado como "desvanecimiento" mencionado anteriormente, incrementando el enfriamiento de las áreas de fricción, sin producir un desgaste prematuro del forro, como aparece en la figura 8, la cual ilustra el desgaste de las superficies de fricción del forro en mm, dependiendo de la relación mencionada anteriormente durante las pruebas con gran esfuerzo de temperatura del forro. Se observará que la influencia de la relación R casi es de cero en el desgaste del forro cuando R varía de 0 aproximadamente a 0.9.

Claims (12)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1.- Un forro de fricción anular (1) para un embrague en seco, que comprende bordes radialmente interiores y exteriores (2 y 3) y una cara de fricción (5) en la cual se forman primeras ranuras (6) que corren desde el borde radialmente interior (2) al borde radialmente exterior (3), caracterizado porque la cara de fricción (5) también comprende por lo menos una segunda ranura anular (8), cortando las primeras ranuras (6), la ranuras (6 y 8) definiendo bloques (9) entre ellas y teniendo superficies de base (10) y superficies laterales (11) y porque la relación entre la suma de las áreas de superficie interna de las ranuras (suma de las áreas de superficie base (10) y las áreas de superficie lateral (11)) y la suma de las áreas de superficie de fricción de los bloques (9) se encuentra entre 0.5 y 1.

2. - El forro de fricción (1) de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque dicha relación es entre 0.65 y 0.9 y preferentemente del orden de 0.7.

3. - El forro de fricción (1) de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado además porque la cara de fricción (5) comprende por lo menos 12 primeras ranuras (6).

4. - El forro de fricción (1) de conformidad con la reivindicación 1 a 3, caracterizado además porque la cara de fricción (5) comprende por lo menos dos segundas ranuras anulares (8).

5. - El forro de fricción (1) de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado además porque las ranuras anulares (8) son circulares y excéntricas entre los bordes interiores y exteriores (2 y 3) del forro (1) o son elípticos y centrados.

6. - El forro de fricción (1) de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado además porque las primeras ranuras (6) son rectilíneas e inclinadas con respecto a un radio.

7. - El forro de fricción (1) de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado además porque la profundidad de las ranuras (6 y 8) es de entre el 25 y el 100% del espesor del forro de fricción (1).

8. - El forro de fricción (1) de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado además porque su espesor es del orden de 1.5 mm a 4 mm.

9.- El forro de fricción (1) de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado además porque está unido a una hoja (4).

10. - El forro de fricción (1) de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado además porque la relación entre la suma de las áreas de superficie de fricción de los bloques (9) y el área de superficie de la cara de fricción (5) es mayor que 0.6, ventajosamente mayor que 0.75 y preferentemente entre 0.80 y 0.85.

11. - El uso de un forro de fricción (1) de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 10, en un embrague en seco para un vehículo motor.

12.- Un embrague para un vehículo motor que comprende:- una placa de reacción pretendida para ser conectada directa o indirectamente al cigüeñal del motor del vehículo,- una placa de presión,- un disco de fricción colocado entre la placa de reacción y la placa de presión, sujeta a un cubo con el objeto de entrar en acoplamiento con un eje de entrada de Ja caja de engranajes y llevar en cada una de sus caras un forro de fricción (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10 y - un mecanismo de embrague que comprende una cubierta conectada a la placa de reacción y acoplando y desacoplando los medios mecánicos que fuerzan axialmente la placa de presión con el objeto de sujetar los forros del disco de fricción entre la placa de reacción y la placa de presión en la posición acoplada y para liberar la placa de presión en la posición desacoplada.