BRPI0408313B1

BRPI0408313B1 - freio a disco e pastilha de freio

Info

Publication number: BRPI0408313B1
Application number: BRPI0408313A
Authority: BR
Inventors: Christian Schroeter; Dirk Hees; Guido Zenzen; Karl-Heinz Wollenweber; Michael Schog
Original assignee: Lucas Automotive Gmbh
Priority date: 2003-03-20
Filing date: 2004-03-12
Publication date: 2016-05-24
Also published as: KR20050110028A; EP1604126A1; DE10312479B4; BRPI0408313A; DE10312479A1; JP2006520448A; ZA200507535B; US20060060432A1; CN1761823A; ATE438810T1; DE502004009857D1; WO2004083667A1; US7431132B2; KR100832582B1; EP1604126B1; CN100419298C

Abstract

"freio a disco e pastilha de freio". um freio a disco inclui um suporte de freio, que é fixável ao veículo e é provido com parafusos no lado de entrada e no lado de saída do freio, que durante frenagem, assumem as forças atuando nas pastilhas de freio. as dimensões relativas e arranjos dos parafusos (16a, 16b) e da pastilha de freio são tais que, na introdução de uma força de freio que é capaz de desacelerar o veículo até um valor de máximo na região de 0,1 g, só forças de tração atuam na pastilha de freio.

Description

“FREIO A DISCO E PASTILHA DE FREIO” A invenção relaciona-se a um freio a disco tendo um suporte de freio, que é fixável ao veículo e que no lado de entrada e no lado de saída do freio tem parafusos que assumem forças de tração e/ou forças de compressão nas pastilhas de freio durante frenagem.

Freios deste tipo são geralmente conhecidos. Normalmente, as pastilhas de freio, incluindo a placa de suporte e pastilha de fricção, são guiados axialmente em relação ao disco de freio por meio de parafusos presos ao suporte de freio. Em freios a disco, "axialmente" geralmente significa: em uma direção paralela ao eixo de rotação do disco de freio. "Radialmente" por conseguinte significa em uma direção a ângulos retos a uma direção axial no sentido supracitado. A arte de fundamento de tais freios a disco é representada por exemplo pelos documentos de patente seguintes: DE 1 238 284, DE 1 505 491, DE 1 575 920, DE 196 52 936, DE 2 804 808, DE 39 33 395, DE 2 845 404, DE 4115 064 e DE 4 416 815.

Um problema técnico constante no projeto de freios a disco é a redução do custo de fabricação e do peso do freio, simultaneamente com alta confiabilidade operacional e um baixo custo de manutenção. Os últimos dois objetivos definidos em particular também incluem a anulação de suscetibilidade de falha relacionada à corrosão do freio. Um problema particular com todos os projetos de freio é a prevenção de mídos de rangido causados por vibrações. É a estes objetivos técnicos que a presente invenção também é devotada. O freio a disco de acordo com a invenção é especificado de acordo com a reivindicação 1. Desenvolvimentos preferidos são descritos nas reivindicações dependentes.

Os objetivos técnicos discutidos acima são alcançados de acordo com a invenção pelo fato de que os eixos centrais dos parafusos definem um plano que tem um espaçamento radial menor do eixo de disco do que o centro de área do pastilha de fricção da pastilha de freio. O pastilha de freio de acordo com a invenção é provido para um freio a disco que suporta o pastilha de freio em dois parafusos, em que o pastilha de freio tem receptores para estes parafusos, nas superfícies internas de quais forças de tração e/ou forças de compressão são exercidas durante frenagem. Estes receptores são assim dimensionados que, na introdução de uma força de frenagem capaz de desacelerar o veículo até um valor máximo na região de 0,lg, só forças de tração atuam na pastilha de freio. Os receptores são providos de tal modo que os eixos centrais dos parafusos definam um plano que tem um espaçamento radial menor do eixo de disco do que o centro de área da pastilha de fricção da pastilha de freio.

Desenvolvimentos preferidos da invenção são descritos nas reivindicações dependentes. A invenção também relaciona-se a uma pastilha de freio para uso em um freio a disco.

Desenvolvimentos preferidos adicionais da invenção são esboçados nas reivindicações dependentes e na descrição seguinte de concretizações.

Os desenhos mostram: Figura 1 - uma vista dianteira de um freio a disco, isto é, visto no estado encaixado do exterior do veículo;

Figura 2-o freio a disco de acordo com Figura 1 em vista plana, de cima na direção do calibrador;

Figura 3-o freio a disco de acordo com Figuras 1 e 2 do lado, isto é, na direção do plano do disco de freio;

Figura 4-o freio a disco de acordo cora Figuras 1 a 3 em seção;

Figura 5 - uma vista dianteira do suporte de freio;

Figura 6 - uma vista plana do suporte de freio;

Figura 7-o freio a disco de acordo com Figuras 1 a 6 em uma vista traseira, isto é, vista no estado encaixado do interior do veículo;

Figura 8 - uma pastilha de freio para uso em um freio a disco de acordo com Figuras 1 a 7;

Figura 9 - uma vista plana de um desenvolvimento do suporte de freio;

Figura 10 - uma vista traseira do suporte de freio de acordo com Figura 9;

Figura 11 - uma concretização modificada de um suporte de freio;

Figura 12 - uma concretização modificada de uma pastilha de freio com o suporte de freio parcialmente em seção;

Figura 13 - uma vista aumentada da pastilha de freio de acordo com Figura 12;

Figura 14 - a concretização de um freio de acordo com Figura 11 com o calibrador em uma vista traseira (isto é, visto do interior do veículo);

Figura 15 - uma vista plana da concretização de um freio de acordo com Figuras 11 e 14;

Figura 16 - a fixação do calibrador flutuante ao suporte de freio na concretização do freio de acordo com Figuras 11, 14, 15;

Figura 17-o guia de parafuso do calibrador flutuante em um freio de acordo com a concretização de acordo com Figuras 1 a 10;

Figura 18 - parte do suporte de freio com parafuso e uma manga resiliente; e Figura 19 - parte de uma pastilha de freio e um parafuso de retenção de pastilha com uma chapa amortecedora.

Nos desenhos seguintes, concretizações diferentes são descritas, nas quais componentes tendo funções idênticas ou semelhantes entre si são caracterizados pelos mesmos caracteres de referência.

Como é ilustrado em particular nas Figuras 1, 2, 5, 6, um suporte de freio 10 tem dois braços 10a, 10b. Disposto acima do suporte de freio está um calibrador 12, que nas concretizações ilustradas é projetado como um calibrador flutuante de construção em duas partes. O calibrador inclui, em relação ao veículo, uma porção interna 12a e uma porção externa 12b. As porções 12a, 12b são conectadas firmemente uma a outra por parafusos 26a, 26b, 26c, 26d (veja Figuras 2 e 7). O suporte de freio 10 é preso firmemente de uma maneira habitual ao veículo, para qual propósito furos 14a, 14b e parafusos (não mostrados) são usados.

Como em particular Figura 6 (e Figuras 1, 3, 4, 5) mostra, parafusos prisioneiros 16a, 16b, 18a, 18b são conectados firmemente ao suporte de freio 10. Os ditos parafusos prisioneiros são providos sobre parte de sua extensão longitudinal com uma rosca extern a, que é aparafusada em uma rosca interna de associação no suporte de freio 10. As porções dos parafusos prisioneiros que estão expostas na Figura 6 (isto é, as porções que não estão cobertas pelo suporte de freio na Figura 6) são livres de rosca. Estas porções planas dos parafusos prisioneiros 16a, 16b, 18a, 18b são usadas para suportar as pastilhas de freio da maneira descrita em detalhes ademais abaixo. Os parafusos dos parafusos prisioneiros, contra os quais as pastilhas de freio são suportadas, estão na forma de um cilindro circular.

Como é evidente em particular das Figuras 3, 4, 7, o calibrador flutuante 12 desliza nos parafusos prisioneiros 20a, 20b. Os parafusos prisioneiros 20a, 20b são aparafusados nos parafusos prisioneiros 18a, 18b situados no interior do veículo, e a saber coaxialmente, como é evidente em particular da Figura 3. Para este propósito, os parafusos prisioneiros 18a, 18b é cada um provido centralmente com uma rosca interna, na qual uma rosca externa dos parafusos prisioneiros 20a, 20b pode ser aparafusada. Assim, os parafusos prisioneiros 20a e 18a como também os parafusos prisioneiros 20b, 18b são em cada caso coaxiais entre si (veja Figura 3). Os parafusos prisioneiros 16a, 18a são igualmente coaxiais, como são os parafusos prisioneiros 16b, 18b (Figura 6).

De acordo com Figuras 2 e 7, as duas porções de calibrador 12a, 12b são conectadas firmemente uma a outra por meio de parafusos 26a, 26b, 26c, 26d. A face de localização das duas porções de calibrador 12a, 12b é denotada por 12c na Figura 2.

De uma maneira convencional, fluído de freio para mover o pistão 28 é introduzido por uma entrada de fluido 22 em uma câmara de fluido 30 (veja Figura 4). Se, portanto, a pressão de fluido for aumentada na câmara de fluido 30, o pistão 28 se move na Figura 4 à direita e o calibrador 12 se move correspondentemente à esquerda.

Figura 8 mostra um (32a) das duas pastilhas de freio construídas identicamente 32a, 32b (veja também Figura 4). A pastilha de freio 32a inclui uma placa de suporte 34a (feita de metal) e uma pastilha de fricção 36a. A pastilha de fricção 36a se toma gasta por fricção durante frenagem. Figura 8 também mostra o centro de área F da pastilha de fricção 32a. A pastilha de freio tem, no lado de entrada e no lado de saída do freio, em cada caso, um rebaixo em forma de U 40, 40'. Figura 8 também mostra em forma de diagrama o eixo de rotação A do disco de freio 38 (o último não mostrado na Figura 8, veja Figura 4).

As pastilhas de freio 32a, 32b estão montados por seus rebaixos em forma de U 40, 40f de cima sobre as porções livres de rosca dos parafusos prisioneiros 16a, 16b e 18a, 18b respectivamente. Isto conduz a um contato em linha entre uma parede nos rebaixos 40, 40' e a superfície dos parafusos prisioneiros respectivo 16a, 16b, 18a, 18b.

Os componentes de freio, em particular as posições dos parafusos prisioneiros 16a, 16b, 18a, 18b e as distâncias entre os rebaixos 40, 40’ nas pastilhas de freio 32a, 32b como também os próprios rebaixos 40, 40' são assim dimensionados que os eixos longitudinais dos parafusos prisioneiros 16a, 16b, 18a, 18b definem um plano P que portanto passa por estes eixos, a distância D de quais do eixo de rotação A do disco de freio (veja Figuras 5 e 8) é menor do que a distância do centro de área F da pastilha de fricção da pastilha de freio deste eixo de rotação A.

De acordo com uma variante da invenção, as dimensões diferentes são referenciadas não ao plano definido pelos eixos de parafuso, mas aos próprios eixos de parafuso. Os eixos de parafuso por conseguinte têm um espaçamento radial menor do eixo de disco A do que o centro de área F da pastilha de fricção associada.

Além disso, as ditas dimensões dos componentes de freio são assim selecionadas que, na introdução de uma força de ffenagem capaz de desacelerar o veículo até aproximadamente 0,lg, só forças de tração atuam nas pastilhas de freio. Se na Figura 8 o disco de freio girar em um sentido anti-horário sobre o eixo A, então o lado de entrada do freio está à direita, isto é, correspondendo ao rebaixo 40, enquanto o lado de saída do freio está à esquerda, correspondendo ao rebaixo 40'. Com forças de frenagem que, com bom engate de fricção entre os pneus e estrada, não excedem a dita desaceleração de veículo máxima de aproximadamente 0,lg, só forças de tração portanto surgem na pastilha de freio 32a, isto é, no lado de entrada; Figura 8, à direita as forças de frenagem são assumidas pelo lóbulo de lado de entrada 42 do pastilha de freio. As forças de fricção atuam na Figura 8 em uma direção à esquerda. É só quando uma força de frenagem acima de uma desaceleração de 0,lg é introduzida que a face de saída 46 da pastilha de freio golpeia contra o parafuso associado no rebaixo 40' e as forças de frenagem são absorvidas por forças de tração no lóbulo 42 e forças de compressão na face 46.

As dimensões do freio também podem ser assim selecionadas que as pastilhas de freio 32a, 32b, na transferência de uma força de frenagem que resulta de uma pressão de freio hidráulico de até aproximadamente 1 MPa e correspondendo a uma desaceleração de veículo de até aproximadamente 1 m/s2, sempre só as forças de tração descritas atuam na pastilha de freio, enquanto dadas pressões de freio hidráulicas de mais de 3 MPa, correspondendo a uma desaceleração de veículo de mais de 3 m/s , sempre ambas as forças de tração e forças de compressão consideráveis (como descrito acima) atuam das pastilhas de freio nos parafusos. Na faixa de transição entre 10 bar e 30 bar, uma distribuição de força lentamente crescente para ambos os parafusos ocorre.

As transferências de carga previamente descritas por tração e/ou compressão são selecionadas preferivelmente para a pastilha de freio disposta no lado exterior do veículo. Para as pastilhas de freio dispostas no lado interno do veículo, as dimensões são preferivelmente assim selecionadas que estas estão predominantemente sob tração.

Figuras 9 e 10 mostram um desenvolvimento especial do freio, no qual o suporte de freio 10 é provido no lado exterior, em relação ao veículo, com uma ponte 42 que conecta os braços livres 10a, 10b do suporte de freio 10 um ao outro. A ponte 42 pode ser feita por exemplo de metal de chapa e ser conectada por parafusos por meio dos parafusos prisioneiros 16a, 16b. A ponte 42 reforça o suporte de freio e pode transferir cargas. Também pode ser usada, por exemplo, para prender uma designação ou marca registrada. A ponte 42 também pode tomar a forma de uma chapa de metal de camadas múltiplas, em particular pode ser provida com material amortecedor, preferivelmente em uma construção de sanduíche com a camada amortecedora entre camadas de metal. Em dito caso, de uma maneira preferida, nenhum material amortecedor é provido na região dos pontos de conexão por parafuso (parafusos prisioneiros 16a, 16b).

De acordo com Figura 8, os rebaixos em forma de XJ 40, 40' em suas bases têm transições arredondadas entre as faces laterais, em que os raios de transição (veja caractere de referência 48) são menores do que os raios dos parafusos de suporte 16a, 16b, 18a, 18b. Por esse meio é possível definir as linhas de contato entre o pastilha de freio e o parafuso mais precisamente.

As áreas de contato pequenas, preferivelmente lineares, dos parafusos nos rebaixos em forma de U 40, 40' permitem a quaisquer produtos de corrosão serem removidos por causa da alta pressão de superfície. Vibrações são substancialmente evitadas.

Nos rebaixos em forma de U 40, 40', quer dizer, entre o parafuso e a parede do rebaixo, pode ser disposta por exemplo uma chapa amortecedora que é adaptada ao nU" em forma. Os parafusos 16a, 16b, 18a, 18b também podem ser providos com uma manga, em particular uma manga resiliente (elástica), que pode igualmente resultar em um amortecimento aumentado de vibrações. O freio descrito previamente em particular tem a vantagem adicionada de ser particularmente fácil de fabricar e montar. No caso de fabricação, a usinagem do suporte de freio requer só perfuração, faceamento por pontos e abertura de rosca.

Figura 11 mostra um suporte de freio 10 que é modificado comparado à concretização de acordo com a Figura 6. Como na concretização de acordo com a Figura 6, as cavidades rosqueadas 50a, 50b também são formadas no suporte de freio 10 de acordo com a Figura 11 para receber os parafusos prisioneiros 16a, 16b, 18a, 18b (não mostrados na Figura 11). Em uma modificação da concretização de acordo com a Figura 6, porém, na concretização do suporte de freio de acordo com a Figura 11, os parafusos para guiar o calibrador não são atarraxados coaxialmente nos parafusos prisioneiros que suportam uma pastilha de freio, em lugar disso cavidades rosqueadas separadas 52a, 52b são providas no suporte de freio 10 para receber os parafusos prisioneiros (veja Figura 16, caractere de referência 56a), nos quais o calibrador pode deslizar axialmente. O freio tendo um suporte de freio de acordo com a Figura 11 caso contrário, isto é, à parte da orientação do calibrador por meio das cavidades rosqueadas 52a, 52b e parafusos prisioneiros 56a correspondentes (veja Figura 16), corresponde à concretização de acordo com as Figuras 1 a 10. Isto é ilustrado nas Figuras 14, 15 e 16, onde os componentes e elementos tendo uma função idêntica ou pelo menos semelhante a componentes correspondentes na concretização de acordo com as Figuras 1 a 10 levam os mesmos caracteres de referência como nas Figuras 1 a 10. Em uma modificação da concretização previamente descrita, o calibrador flutuante 12 portanto desliza em parafusos prisioneiros 56a, 56b, que são atarraxados nas cavidades rosqueadas 52a, 52b (Figura 11).

Figura 12 mostra um pastilha de freio 32, que é modificado comparado à concretização de acordo com a Figura 8, com uma pastilha de fricção 36. Esta pastilha de freio 32 é mostrada em uma escala ligeiramente aumentada na Figura 13 sem o suporte de freio 10.

Nas concretizações de acordo com as Figuras 1 a 17, os parafusos prisioneiros 16a, 16b, 18a, 18b nos quais as pastilhas de freio são suportadas, é cada um cilíndrico na região de suporte.

Figura 16 mostra o detalhe, já mencionado acima, do suporte do calibrador flutuante 12 no suporte de freio 10 por meio de um parafuso prisioneiro 56a (o outro lado do freio é de um projeto correspondente com um parafuso prisioneiro 56b, veja Figura 14), que é atarraxado em uma cavidade rosqueada 52a no suporte de freio 10. Uma manga 58, conhecida como tal, se acha entre o parafuso prisioneiro 56a e o calibrador 12. O guia deslizante é vedado de uma maneira convencional.

Figura 17 mostra um detalhe do freio de acordo com as Figuras 1 a 10, isto é o arranjo coaxial do parafuso prisioneiro 20a, no qual o calibrador flutuante 12 desliza, e o parafuso prisioneiro 16a, que suporta a pastilha de freio. Como já explicado acima, é formada centralmente no parafuso prisioneiro 16a uma rosca interna 60, na qual o parafuso prisioneiro 20a é atarraxado por uma rosca externa associada. Uma manga 62 cerca o parafuso prisioneiro 20a. Deslizando na manga 62 está uma manga adicional 64, que está conectada firmemente ao calibrador 12. A superfície deslizante no lado exterior da manga 62 é vedada por meio de uma vedação 66.

Figura 18 mostra um detalhe de um desenvolvimento preferido de um suporte de freio 10 tendo um parafuso 16a, que aqui é provido com uma manga 68, na qual a pastilha de freio é suportada, ou por meio dos rebaixos em forma de U de acordo com a Figura 8 ou por um furo 54a e/ou 54b de acordo com as Figuras 12, 13. A manga 68 pode possuir propriedades inibidoras de corrosão e/ou propriedades amortecedoras entre a pastilha de freio e o parafuso.

Figura 19 mostra um detalhe de um desenvolvimento preferido tendo uma pastilha de freio 32, que é para ser por exemplo uma dás pastilhas de freio 32a, 32b de acordo com as concretizações acima, e tendo um parafuso 16a, o arranjo poderia ser construído correspondentemente com o parafuso 16b, em que uma chapa de aço de mola 70 está disposta para propósitos de amortecimento entre o parafuso e a pastilha de freio.

Em uma modificação dos freios de calibrador flutuante descritos como concretizações acima, a invenção pode ser realizada também com um freio de calibrador fixo. A essa extensão, o suporte de freio e os parafusos como também as características associadas das pastilhas de freio correspondem àquelas do freio de calibrador flutuante. Com o calibrador fixo, há meramente uma introdução diferente de força nas pastilhas de freio. No freio de calibrador fixo, os rebaixos correspondendo aos caracteres de referência 40, 40' na Figura 8 pode tomar preferivelmente a forma de furos oblongos. Uma vantagem particular destas concretizações da invenção é que, por causa das pastilhas de freio submetidas à tração, em um freio de quatro pistões, todos os diâmetros do pistão podem ser de tamanho igual. Não é necessário prover diâmetros de pistão maiores no lado de saída.

Claims

1. Freio a disco tendo um suporte de freio, que é fixável ao veículo e tem parafusos no lado de entrada e no lado de saída do freio, que durante frenagem exercem forças de tração e/ou força de compressão em pelo menos uma das pastilhas de freio (32; 32a, 32b), em que a dita pastilha de freio tem receptores (40, 40'; 54a, 54b) para os parafusos, de forma que as forças de tração e forças de compressão sejam absorvidas em superfícies internas dos receptores, e em que as dimensões relativas e arranjos dos parafusos (16a, 16b) e da pastilha de freio são tais que, na introdução de uma força de frenagem que é capaz de desacelerar o veículo até um valor máximo na região de 0,1 g, só forças de compressão atuam na pastilha de freio, caracterizado pelo fato de que as linhas de centro dos parafusos (16a, 16b) definem um plano (P) que tem um espaçamento radial menor (D) do eixo de disco (A) do que o centro de área (F) da pastilha de fricção (36b) da pastilha de freio (32b).

2. Freio a disco de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o plano (P) definido pelas linhas de centro dos parafusos (16a, 16b, 18a, 18b) tem um espaçamento radial menor (D) pelo menos 5%, preferivelmente pelo menos 10% e ademais preferido pelo menos 15% do eixo de disco (A) do que o centro de área (F) da pastilha de fricção (36a, 36b) da pastilha de freio.

3. Freio a disco de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita pastilha de freio é a pastilha de freio exterior (32b).

4. Freio a disco de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que as pastilhas de freio (32a, 32b) tem rebaixos em forma de U (40, 40'), nos quais os parafusos (16a, 16b, 18a, 18b) engatam.

5. Freio a disco de acordo com reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que as pastilhas de freio (32a, 32b) nos rebaixos em forma de U (40, 40') têm contato em linha com o parafuso respectivamente associado (16a, 16b, 18a, 18b).

6. Freio a disco de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que os parafusos são feitos de um material diferente para o suporte de freio (10), em particular de aço resistente à corrosão e/ou que os parafusos são providos com um revestimento de material não corrosivo e/ou que os parafusos são protegidos contra corrosão através de nitratação.

7. Freio a disco de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que é um freio de calibrador flutuante, freio de quadro flutuante ou freio de calibrador fixo.

8. Pastilha de freio (32a, 32b) para um freio a disco que suporta a pastilha de freio em dois parafusos (16a, 16b, 18a, 18b), em que a , pastilha de freio para ditos parafusos tem receptores (40, 40'; 54a, 54b), nas superfícies internas dos quais forças de tração e forças de compressão são exercidas durante frenagem, e em que ditos receptores são assim dimensionados que, na introdução de uma força de frenagem que é capaz de desacelerar o veículo até um valor máximo na região de 0,lg, só forças de compressão atuam na pastilha de freio, caracterizado pelo fato de que os receptores (40, 40’) são providos de tal modo que as linhas de centro dos parafusos definem um plano (P) que tem um espaçamento radial menor (D) do eixo de disco (A) do que o centro de área (F) da pastilha de fricção (36b) da pastilha de freio (32b).

9. Pastilha de freio de acordo com reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que tem rebaixos em forma de U (40, 40'), que são assim dimensionados e dispostos que eles recebem parafusos de guia (16a, 16b, 18 a, 18b) do suporte de freio (10).

10. Pastilha de freio de acordo com reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que as pastilhas de freio (32a, 32b) nos rebaixos em forma de U (40, 40’) têm contato em linha com o parafuso respectivamente associado (16a 16b, 18a, 18b).