MX2012012933A

MX2012012933A - Pastilla para frenos hibrida.

Info

Publication number: MX2012012933A
Application number: MX2012012933A
Authority: MX
Inventors: Terry L Heffelfinger; Dave Wagner; Mark Bonasera; Terry Kloster; John Maher; Hiqmet Celhyka
Original assignee: Brake Parts Inc Llc
Priority date: 2010-05-07
Filing date: 2011-04-11
Publication date: 2013-10-25
Also published as: CN103038533A; CA2796092A1; WO2011139485A1; BR112012028230A2; JP2013531194A; US20110272222A1; CA2796092C; EP2567118A1

Abstract

Una pastilla para freno híbrida (10) que incluye una placa de soporte (20) y una porción semi-metálica (28) que tiene una ranura central (30). La porción semi-metálica está conectada a la placa de soporte. Una primera porción semi-metálica y conecta con la placa de soporte. Una segunda porción de material compuesto de cerámica (26) está opuesta a la primera porción de material compuesto de cerámica y conecta con la placa de soporte.

Description

PASTILLA PARA FRENOS HÍBRIDA CAMPO TÉCNICO La divulgación se refiere a una pastilla para un freno de disco, y en particular la presente invención se refiere a una pastilla para frenos híbrida .

DESCRIPCIÓN DE LA TÉCNICA RELACIONADA Los fabricantes de vehículos se esfuerzan en implementar diseños que mejoran la eficiencia (por ejemplo, kilometraje) y un área de enfoque es la reducción de la resistencia del aire. Se optimiza también la reducción de la resistencia del aire debajo del vehículo. Un método de reducir la resistencia del aire debajo del vehículo es sellar la parte inferior contra corrientes disruptivas y flujo de aire en el compartimento del motor, línea de transmisión, pozos de ruedas y ventilas de tanque de gasolina. La evolución de la eficiencia incrementada mejora los requisitos del Corporate Average Fuel Economy (Rendimiento Promedio de Combustible por Empresa) ("CAFÉ")» por sus siglas en inglés) pero hace poco por ayudar la ventilación de las áreas debajo del vehículo. En particular, existe menos efectos de enfriamiento o secado en el área de rotor de freno y tambor de freno. Esto provoca oxidación y otros problemas con los componentes.

Cuando se utilizan formulaciones de material de fricción de cerámica en pastillas de frenos, pueden dejar un recubrimiento en la superficie del rotor. Debido a un flujo de aire reducido en las áreas debajo del vehículo, la humedad puede penetrar debajo de la capa de depósito de cerámica. Con el paso del tiempo, esto provoca oxidación, y después ocurre formación de ampollas debido a que la ventilación es insatisfactoria. Además, cuando se utilizan sales y/o cloruros para remover la nieve y el hielo en invierno, esto puede incrementar la oxidación y la penetración debajo de los depósitos de cerámica.

Por consiguiente, se desea tener propiedades de frenado superiores de las pastillas de frenos de material compuesto de cerámica pero también reducir la oxidación causada por un flujo de aire reducido y ün secado reducido de los componentes que se encuentran debajo del vehículo, acondicionar el rotor y reducir los depósitos de cerámica.

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN Se propone una pastilla para frenos híbrida que incluye una placa de soporte y una porción semi-metálica que tiene una ranura central. La porción semi-metálica está conectada con la placa de soporte. Una primera porción de material compuesto de cerámica está colocada adyacente a la porción semi-metálica y conecta con la placa de soporte. Una segunda porción de material compuesto de cerámica está colocada opuesta a la primera porción de cerámica y conecta con la placa de soporte. La pastilla para frenos híbrida puede también incluir una capa indicadora de desgaste entre la placa de soporte y la porción semi-metálica. La capa indicadora de desgaste puede estar colocada entre la placa de soporte y la primera porción de material compuesto de cerámica y la segunda porción de material compuesto de cerámica. La porción semi-metálica puede formarse de una construcción de una sola pieza y tener una primera mitad, una segunda mitad y una porción de conexión.

La primera porción de cerámica y la segunda porción de cerámica pueden estar totalmente separadas por la porción semi-metálica. La porción semi-metálica puede incluir fibras de acero. La primera porción de material compuesto de cerámica y la segunda porción de material compuesto de cerámica pueden incluir fibras de cerámica, aramida, Kevlar® (una marca registrada de E.I. du Pont de Nemours and Company) o vidrio. La primera porción de material compuesto de cerámica y la segunda porción de material compuesto de cerámica pueden incluir fibras no metálicas. La pastilla para frenos híbrida puede incluir también una capa inferior que une la placa de soporte con la primera porción de material compuesto de cerámica, la segunda porción de material compuesto de cerámica, la porción semi-metálica. La primera porción de material compuesto de cerámica y la segunda porción de material compuesto de cerámica pueden también estar unidas a la porción semi-metálica.

Un método para la fabricación de una pastilla para frenos híbrida mediante la utilización de una prensa puede incluir suministrar una placa de soporte, colocar la placa de soporte en la prensa, suministrar un inserto preformado, colocar el inserto preformado en la prensa sobre la placa de soporte, suministrar un material de fricción, colocar el material de fricción en la prensa, y accionar la prensa.

El método puede incluir también colocar un material de capa inferior sobre la placa de soporte cuando se encuentra en la prensa, y antes de colocar el inserto preformado. El método puede incluir además colocar un material indicador de desgaste mezclado en el material de capa inferior y antes de colocar el inserto preformado.

El método puede también incluir un molde que forma una ranura central en el inserto preformado. El método puede también incluir un molde que crea la forma del material de fricción y el inserto preformado. El producto de pastilla para frenos híbrida puede también fabricarse a través del proceso comentado aquí.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La divulgación se describirá a continuación, a título de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales: La Figura 1 es una vista en perspectiva de una pastilla para frenos híbrida .

La Figura 2 es una vista frontal de la pastilla para frenos híbrida de conformidad con la Figura 1.

La Figura 3 es una vista lateral de la pastilla para frenos híbrida de conformidad con la Figura 1.

La Figura 4 es una vista en perspectiva de un inserto de ejemplo para la pastilla para frenos híbrida de la Figura 1.

La Figura 5 es un ejemplo de un proceso de fabricación de prensa de molde positivo para fabricar la pastilla para frenos híbrida 10.

La Figura 6 es un ejemplo de un proceso de fabricación por prensado instantáneo para fabricar la pastilla para frenos híbrida 10.

Los mismos símbolos de referencia en los varios dibujos indican los mismos elementos.

DESCRIPCIÓN DETALLADA Las Figuras ilustran una modalidad de ejemplo de una pastilla para frenos híbrida de conformidad con una modalidad de la presente invención. Con base en lo anterior, se entenderá generalmente que la nomenclatura utilizada aquí es simplemente para comodidad y los términos empleados para describir la invención deben recibir el significado más amplio que les pueda dar una persona con conocimientos ordinarios en la materia.

La Figura 1 es una vista en perspectiva de una pastilla para frenos híbrida 10. En un ejemplo, la pastilla para frenos híbrida 10 puede incluir una primera superficie de frenado 50, una segunda superficie de frenado 52 y un inserto 28. La pastilla para frenos híbrida 10 puede incluir también estructuras de soporte como una placa de soporte 20 y una capa indicadora de desgaste 22. Sin embargo, otras estructuras de soporte pueden utilizarse, por ejemplo cuando la pastilla para frenos es utilizada en sistemas de frenado alternativos. Otras capas, materiales, y/o agentes de unión pueden colocarse entre cualquiera de los componentes o parcialmente entre cualquiera de los componentes.

Con referencia ahora a las Figuras 1-3, la placa de soporte 20 puede comprender una parte de metal estampada fabricada, por ejemplo, de metal o aleación de metal, la capa indicadora de desgaste 22 puede aplicarse sobre la parte superior de la placa de soporte 20 para formar un sustrato para los materiales de frenado primarios, que se muestran como una primera pastilla 24, una segunda pastilla 26, y un inserto 28. Una capa indicadora de desgaste 22 es opcional y no tiene que estar presente como parte de la pastilla para frenos híbrida 10.

El inserto 28 puede ser un material diferente de la primera pastilla 24 y/o segunda pastilla 26. Por consiguiente, las propiedades del material y la relación de frenado y de fricción entre el inserto 28 y un rotor de freno (no ilustrado) pueden tener características predeterminadas que son diferentes de la primera pastilla 24 y segunda pastilla 26, por ejemplo, el inserto 28 puede ser seleccionado como un material semi-metálico y la primera pastilla 24 y segunda pastilla 26 pueden elegirse como compuesto de cerámica. Por consiguiente, la pastilla para frenos híbrida 10 tiene tanto las propiedades de frenado del material compuesto de cerámica como del material semi-metálico. Como se muestra en la Figura 1, una primera superficie de frenado 50, y una segunda superficie de frenado 52 son mayores que una primera superficie de frenado de inserto 54 y una segunda superficie de frenado de inserto 56. Esto proporciona una mayor área superficial y propiedades del material compuesto de cerámica pero ofrece también una cierta área superficial y propiedades del material semi-metálico.

Para reducir el desplazamiento de materiales de fricción de frenos (rust-jacking) , el material semi-metálico de inserto 28 engancha a fricción el disco de freno en una primera superficie de frenado de inserto 54 y segunda superficie de frenado de inserto 56. Esta , interfaz de fricción ofrece una limpieza mejorada del rotor en comparación con una pastilla para frenos compuesto de cerámica típica. El material semimetálico engancha el disco de frenos y proporciona una acción de limpieza cuando está en uso. En un ejemplo, cuando la primera pastilla 24 y la segunda pastilla 26 son de materiales compuestos de cerámica, y el inserto 28 es un material semi-metálico, el material semi-metálico limpia el rotor mientras que el compuesto de cerámica proporciona bajo nivel de polvo,. bajo ruido y un desempeño incrementado. Estos beneficios acondicionan continuamente el rotor para una eficiencia de frenado máxima durante el ciclo de vida de fricción, mientras mantienen las ventajas de bajo nivel de polvo, bajo nivel de ruido y alto desempeño.

En general, la primera pastilla de frenado 24 y la segunda pastilla de frenado 26 pueden comprender un material compuesto de cerámica. Por ejemplo, puede incluir fibras no metálicas o fibras de cerámica dentro del material de pastilla para frenos. Un ejemplo de una fibra no metálica es fibra de vidrio. El inserto 28 puede comprender un material semimetálico que incluye fibras de acero. Las fibras metálicas y las fibras no metálicas distinguen generalmente entre un material no metálico o material compuesto de cerámica y un material semi-metálico. En este ejemplo, fibras de acero versus fibra de vidrio. Sin embargo, tanto el material compuesto de cerámica como el material semi-metálico pueden incluir cobre, que proporciona fricción adhesiva y una alta conductividad térmica en el sistema. Una persona con conocimientos ordinarios en la materia reconocerá que la simple presencia de un metal en un compuesto de cerámica no hace que el compuesto sea un material de fricción semimetálico .

Con referencia ahora a las Figuras 3 y 4, una ranura central 30 proporciona una trayectoria de escape para residuos de desgaste de tal manera que el material (por ejemplo polvo) pueda ser evacuado y expulsado de las superficies de fricción. Además, una ranura central 30 proporciona un alivio de estrés de tal manera que cuando se calienta la pastilla para frenos híbrida 10, no se agrieta. En el ejemplo ilustrado, el inserto 28 tiene una sola ranura central 30. Sin embargo, pueden existir también ranuras a través de la primera pastilla de frenado 24 y segunda pastilla de frenado 26, y pueden existir ranuras perpendiculares adicionales o ranuras en un patrón inclinado.

La capa indicadora de desgaste 22 puede incluir materiales duros o ruidosos que producen un sonido cuando entran en contacto con el rotor de freno. Esto proporciona al operador del vehículo una indicación que la primera pastilla 24, segunda pastilla 26, y/o inserto 28 están sustancialmente desgastados y es tiempo de reemplazar la pastilla para frenos .

La Figura 4 muestra el inserto 28 en una vista en perspectiva. El inserto 28 puede comprender una primera superficie de frenado de inserto 54 y una segunda superficie de frenado de inserto 56 para enganchar a fricción el rotor de freno. Conforme el inserto 28 se desgasta, una primera mitad 72 y una segunda mitad 70 se desgastan. Por consiguiente, la superficie 54, 56 no están permanentemente posicionadas sino que se desplazan conforme se desgasta el inserto 28. Cuando el inserto 28 es preformado, puede incluir bordes redondeados 50 según la forma del molde. Sin embargo, los bordes pueden también estar sustancialmente cuadrados, y pueden ser re-formados durante los procesos de producción. Una porción de conexión 46 se acopla con la primera mitad 72 y una segunda mitad 70 y proporciona la ranura central 30.

En la fabricación de la pastilla para frenos híbrida 10, el inserto 28 puede ser preformado de material semi-metálico, y dejarse caer en el centro de una prensa de molde positivo para fabricación. Alternativamente, la pastilla para frenos híbrida 10 puede fabricarse utilizando un prensado instantáneo con dos preformas distintas, una de material semi-metálico para el inserto 28 y otra para cada una de la primera pastilla de frenado 24 y segunda pastilla de frenado 26. En cada uno de los procesos de fabricación de las Figuras 5 y 6 abajo, los materiales de fricción que conforman la primera pastilla de frenado 24, segunda pastilla de frenado 26 e inserto 28, están unidos entre ellos como se muestra en los dibujos anteriores, así como sobre la placa de soporte y/o la capa inferior/capa indicadora de desgaste 22.

En el paso 505, se puede crear un inserto preformado. En un molde separado, el material de preforma (por ejemplo, material semi-metálico) puede agregarse a un molde y formarse. El material puede ser un material suelto que puede colocarse en un molde y prensar y formarse. Sin embargo, el material típicamente no es horneado con el objeto de mantener el inserto como una mezcla suelta. El material puede comprender también aditivos para mantener el inserto preformado junto mientras se transporta a la prensa principal (por ejemplo, en el paso 540 abajo) , o mientras se almacena para uso posterior.

En el paso 510, se puede preparar una placa de soporte 20. la placa de soporte 20 es típicamente un material metálico, por ejemplo acero, y puede prepararse mediante lavado, tratamiento con chorros de arena, o abrasión de la superficie para ayudar en la unión de otros materiales con ella.

En el paso 520, la placa de soporte 20 puede colocarse en una prensa de molde positivo.

En el paso 530, una capa inferior puede suministrarse en la prensa de molde positivo. La capa inferior es una capa de material opcional que ayuda a la unión de la placa de soporte 20. La capa inferior puede también comprender una capa indicadora de desgaste 22 que puede incluir materiales para hacer ruido cuando entran en contacto con el rotor de freno. El material indicador de desgaste puede ser parte de la capa indicadora de desgaste 22.

En el paso 540, el inserto 28 puede colocarse en la prensa y sobre la capa inferior/capa indicadora de desgaste 22 opcional. El inserto mantenido en forma suelta 28 puede colocarse sustancialmente en la posición final deseada sobre la placa de soporte 20. Una vez prensado, el inserto 28 ya no puede ser recolocado en la pastilla para frenos híbrida 10.

En el paso 550, el material de fricción puede ser suministrado en la prensa. En una prensa de molde positivo, el material de fricción (por ejemplo, material compuesto de cerámica) puede suministrarse a partir de una tolva o una herramienta de medición. El material de fricción puede ser una mezcla suelta de materiales que formarán la primera pastilla 24 y segunda pastilla 26 después de la terminación del proceso de fabricación.

En el paso 560, se puede accionar la prensa. La prensa puede ser mantenida a una temperatura predeterminada durante un tiempo predeterminado bajo una presión predeterminada. Además, la curva térmica de la prensa puede ajustarse con el objeto de compensar las propiedades del material de fricción, material de inserto y/o material de capa inferior. El inserto 28 se mantiene sustancialmente en la misma posición que cuando fue colocado en el molde, y la cavidad del molde puede formar la ranura central 30 (véase Figuras 3 y 4).

En el paso 570, la pastilla terminada puede ser removida. La pastilla puede ser enfriada durante un periodo de tiempo o bien puede ser curada adicionalmente a un perfil predeterminado de temperatura.

La Figura 6 es un ejemplo de un proceso de fabricación por prensado instantáneo para fabricar la pastilla para freno híbrida 10.

En el paso 610, se puede crear un inserto preformado. En un molde separado, el material de preforma (por ejemplo, material semi-metálico) puede ser agregado a un molde y formado. El material puede ser un material suelto que puede colocarse en un molde y prensarse y formarse. Sin embargo, el material típicamente no es horneado con el objeto de mantener el inserto en forma de una mezcla suelta. El material puede comprender también aditivos para mantener el inserto preformado junto mientras se transporta a la prensa principal (por ejemplo, en el paso 540 abajo) o mientras se almacena para uso posterior.

En el paso 620, se puede crear una preforma de cerámica. En un molde separado, el material de preforma de cerámica (por ejemplo, material compuesto de cerámica) puede ser agregado a un molde y formado. El material puede ser un material que puede colocarse en un molde y prensarse y formarse. Sin embargo, el material típicamente no es horneado con el objeto de mantener el inserto en forma de una mezcla suelta. El material puede también comprender aditivos para mantener el inserto preformado junto mientras se transporta a la prensa principal (por ejemplo, en el paso 540 abajo) o mientras se almacena para uso posterior.

En el paso 630, la placa de soporte 20 puede colocarse en una prensa de moldeo instantáneo.

En el paso 640, una capa inferior puede suministrarse en la prensa de moldeo instantáneo. La capa inferior es una capa opcional de material que ayuda a unir la placa de soporte 20. La capa inferior puede también comprender una capa de indicadores de desgaste 22 que puede incluir materiales para hacer ruido cuando entra en contacto con el rotor de freno. El material indicador de desgaste puede ser parte de la capa indicadora de desgaste 22.

En el paso 650, el inserto 28 puede ser colocado en la prensa y sobre la capa inferior/capa indicadora de desgaste 22 opcional. El inserto mantenido junto en forma suelta 28 puede colocarse sustancialmente en la posición final deseada sobre la placa de soporte 20. Una vez prensado, el inserto 28 no puede ser reubicado en la pastilla para frenos híbrida 10.

En el paso 660, las preformas de cerámica pueden colocarse en la prensa. Las preformas de cerámica pueden colocarse cada una en el lado del inserto 28. La prensa colocará y unirá las preformas entre ellas y con la placa de soporte 20.

En el paso 670, la prensa puede ser accionada. La prensa puede ser mantenida a una temperatura predeterminada durante un tiempo predeterminado y bajo una presión predeterminada. Sin embargo, la curva térmica de la prensa puede ser ajustada para compensar las propiedades del material de fricción, material de inserto y/o material de capa inferior. El inserto 28 permanece sustancialmente en la misma posición que cuando fue colocado en el molde, y la cavidad de molde puede formar la ranura central 30 (véase Figuras 3 y 4) .

En el paso 680, la pastilla terminada puede ser removida. La pastilla puede ser enfriada durante un período de tiempo o puede ser curada adicionalmente a un perfil predeterminado de temperatura.

Se describieron varias modalidades. Sin embargo, se entenderá que varias modificaciones pueden efectuarse sin salirse del espíritu y alcance de la divulgación. Por consiguiente, otras modalidades están dentro del alcance de las reivindicaciones siguientes.

Claims

REIVINDICACIONES Lo que se reclama es:

1. Una pastilla para frenos híbrida (10) que comprende: una placa de soporte (20) ; una porción semi-metálica (28) que tiene una ranura central (30) , y que conecta con la placa de soporte (20) ; una primera porción de material compuesto de cerámica (24) adyacente a la porción semi-metálica (28) y que conecta con la placa de soporte (20) ; y una segunda porción de material compuesto de cerámica (26) opuesta a la primera porción de material compuesto de cerámica (24) y que conecta con la placa de soporte (20) .

2. La pastilla para frenos híbrida (10) de conformidad con la reivindicación 1, que comprende además una capa indicadora de desgaste (22) entre la placa de soporte (20) y la porción semi-metálica (28) y/o entre la placa de soporte (20) y la primera porción de material compuesto de cerámica (24) y la segunda porción de material compuesto de cerámica (26) .

3. La pastilla para frenos híbrida (10) de conformidad con la reivindicación 1 6 2, en donde la porción semi-metálica (28) tiene una construcción de una sola pieza, y tiene una primera mitad (72), una segunda mitad (70) y una porción de conexión (46) que conecta la primera mitad (72) con la segunda mitad (74).

4. La pastilla para frenos híbrida (10) de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la primera porción de cerámica (24) y la segunda porción de cerámica (26) están totalmente separadas por la porción semi-metálica (28).

5. La pastilla para frenos híbrida (10) de cualquiera de reivindicaciones anteriores, en donde la porción semi-metálica comprende fibras de acero.

6. La pastilla para frenos híbrida (10) de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la primera porción de material compuesto de cerámica (24) y la segunda porción de material compuesto de cerámica (26) comprenden fibras no metálicas, preferentemente por lo menos una de fibras de cerámica, aramida, evlar o vidrio.

7. La pastilla para frenos híbrida (10) de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la primera porción de material compuesto de cerámica (24) y la segunda porción de material compuesto de cerámica (26) están unidas a la porción semi-metálica (28).

8. La pastilla para frenos híbrida (10) de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además una capa inferior (22) que une la placa de soporte (20) con la primera porción de material compuesto de cerámica (24), la segunda porción de material compuesto de cerámica (26) y la porción semi-metálica (28) .

9. Un método para fabricar una pastilla para frenos híbrida (10) mediante la utilización de una prensa, el método comprende: colocar una placa de soporte (20) en la prensa; colocar un inserto preformado (28) en la prensa sobre la placa de soporte (20) ; colocar un material de fricción (24, 26) en la prensa; y accionar la prensa.

10. El método de conformidad con la reivindicación 9, que comprende además colocar un material de capa inferior (22) en la placa de soporte (20) cuando está en la prensa y antes de colocar el inserto preformado (28).

11. El método de conformidad con la reivindicación 10, que comprende además colocar un material indicador de desgaste (22) dentro del material de capa inferior (22) antes de colocar el inserto preformado (28).

12. El método de conformidad con la reivindicación 9, que comprende además colocar un material de capa indicadora de desgaste (22) en la placa de soporte (20) cuando se encuentra en la prensa y antes de colocar el inserto preformado (28).

13. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 9-12, que comprende además la formación de una ranura central (30) en el inserto preformado (28).

14. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 9- 13, que comprende además la creación de la forma del material de fricción (24, 26) y la forma del inserto preformado (28).

15. Una pastilla para frenos híbrida (10) preparada a través de un proceso que comprende: colocar una placa de soporte 20 en la prensa; colocar un inserto preformado (28) en la prensa sobre la placa de soporte (20) ; colocar material de fricción (24, 26) en la prensa; y accionar la prensa.

16. La pastilla para frenos híbrida (10) de conformidad con la reivindicación 15, en donde el proceso comprende además colocar un material de capa inferior (22) sobre la placa de soporte (20) cuando está en la prensa y antes de colocar el inserto preformado (28) .

17. La pastilla para frenos híbrida (10) de conformidad con la reivindicación 16, en donde el proceso comprende además colocar un material indicador de desgaste (22) dentro del material de capa inferior (22) antes de colocar el inserto preformado (28) .

18. La pastilla para frenos híbrida (10) de conformidad con la reivindicación 15, en donde el proceso comprende además colocar un material de capa indicadora de desgaste (22) sobre la placa de soporte (20) cuando se encuentra en la prensa y antes de colocar el inserto preformado (28).