BRPI0800190B1 - disco de freio, sistema de freios e veículo - Google Patents

Abstract

disco de freio, sistema de freios e veículo. a presente invenção refere-se a um disco de freio, um sistema de freios que compreende o dito disco de freio e um veículo dotado do sistema de freios, onde o disco, de formato circular, compreende uma primeira superfície de contato (1) e uma segunda superfície de contato (2), e ainda ao menos dois recessos indicadores de desgaste (31,32), sendo que um primeiro recesso (31) está posicionado a uma distância que compreende um primeiro raio (r) de disco de freio e um segundo recesso (32) está posicionado a uma distância que compreende um segundo raio (r') de disco de freio, sendo que pelo menos dois recessos (31,32) dispõem-se assimetricamente em relação ao dito disco.

Description

Descrição do estado da técnica

Os discos de freio são partes que integram os sistemas de frena10 gem de diversos meios que apresentam movimento translatório ou mesmo rotacional e que requerem redução de velocidade.

Usualmente, os discos de freio estão associados a máquinas que realizam movimento e que, muitas vezes, requerem precisão de posicionamento e parada, sem que ocorram choques ou danos.

No caso de um veículo, ós discos de freios são associados operativamente a quaisquer rodas do automóvel, e, por isso, giram na mesma velocidade que as ditas rodas.

Para realizar a frenagem do veículo, é necessário que seja aplicado um atrito entre um elemento não rotativo do veículo, denominado pasti20 lha de fricção (também conhecida como pastilha de freio), e o disco que gira com a roda. Este atrito produz a força necessária para reduzir a velocidade do automóvel.

O atrito oriundo da ação das pastilhas sobre o disco de freio provoca um desgaste destes elementos, sobretudo da pastilha, que é fabricada 25 com um material menos resistente que o disco de freio.

Sendo assim, de tempos em tempos é necessário verificar o nível de desgaste destas peças para que, eventualmente, seja programada a manutenção preditiva do veículo, ainda mais por se tratar de uma parte integrante do sistema de freios, que é item obrigatório de segurança.

As pastilhas de fricção têm como indicador do nível de desgaste um dispositivo compreendido por um elemento metálico que entra em atrito com o disco de freio ao se tornar demasiadamente reduzida a altura do perfil

da pastilha, produzindo um som agudo e importuno que indica que a troca das pastilhas deve ser efetuada. Além disso, há também uma abertura para inspeção na pinça para que possa ser checado quanto material de atrito ainda resta nas pastilhas de fricção.

Já os discos de freio possuem como indicador de nível de desgaste ranhuras, impressões ou furos feitos na superfície do disco que entram em contato direto com a pastilha de fricção. Normalmente estes furos, ranhuras ou impressões possuem uma determinada profundidade que diminui na medida em que o disco se desgasta.

Porém, o sistema de indicação de nível de desgaste de discos de freio atualmente conhecido apresenta desvantagens que serão abordadas a seguir. Convencionalmente estes furos estão posicionados em uma mesma região do disco de freio, variando apenas o ângulo de posicionamento entre si (no caso de uma pluralidade de furos). Tal configuração atualmente co15 nhecida apresenta como principal desvantagem o fato de concentrar o desgaste em apenas uma zona do disco de fricção, fazendo com que seu desgaste ocorra de modo irregular, o que compromete o seu funcionamento, conseqüentemente a eficiência do sistema de frenagem e, principalmente, a segurança do condutor do veículo.

Além disto, o posicionamento simétrico dos furos em uma mesma superfície favorece o surgimento de ruídos decorrentes da vibração do disco de freio, uma vez que a fase existente entre os furos coincide com o modo de frequência de vibração do disco, bem como essa simetria de posicionamento dos furos dificulta o exame visual do seu grau de desgaste.

Com a finalidade de solucionar estes inconvenientes, foi desenvolvido o disco de freio objeto da presente invenção.

Objetivos da Invenção

A presente invenção tem por objetivo prover um disco de freio que compreende um indicador de desgaste que evita o desgaste da pastilha 30 de fricção em apenas uma zona, proporcionando um desgaste regular e uniforme, que reduz as vibrações mecânicas e ainda facilita a inspeção visual do nível de desgaste do dito disco de freio.

A presente invenção tem por objetivo também prover um sistema de freios dotado de um disco de freio que compreende um indicador de desgaste que evita o desgaste da pastilha de fricção em apenas uma zona, favorecendo um desgaste uniforme e regular, além de reduzir as vibrações 5 mecânicas e que também facilita a inspeção visual do nível de desgaste do dito disco de freio.

Finalmente, a presente invenção tem como objetivo prover um veículo que compreende um sistema de freios e um disco de freio ora objeti

vados.

Breve descrição da Invenção

Os objetivos da presente invenção são alcançados por um disco de freio de formato circular, que compreende uma primeira superfície de contato e uma segunda superfície de contato, sendo o dito disco de freio dotado de um indicador de desgaste em forma de recesso, sendo que o dito 15 disco de freio compreende ao menos dois recessos, sendo um primeiro recesso posicionado a uma distância que compreende um primeiro raio de disco de freio e um segundo recesso posicionado a uma distância que com preende um segundo raio de disco de freio, sendo que pelo menos dois recessos dispõem-se assimetricamente em relação ao dito disco.

Os objetivos da presente invenção também são alcançados por um sistema de freios dotado do disco de freio objeto da presente invenção Por fim, os objetivos da presente invenção são alcançados por um veículo dotado do sistema de freios e do disco de freio objetos da presente invenção.

A presente invenção apresenta como vantagens:

(i) proporcionar um desgaste uniforme e regular da pastilha de fricção que atua sobre o disco de freio, (ii) reduzir as vibrações mecânicas impostas pela presença do indicador de desgaste.

(iii) facilitar a inspeção visual do nível de desgaste do disco de freio, permitindo que o usuário do veículo programe uma eventual manutenção preditiva.

Descrição Resumida dos desenhos

A presente invenção será, a seguir, mais detalhadamente descrita com base em um exemplo de execução representado nos desenhos.

As figuras mostram:

figura 1 - é uma vista frontal do disco de freio objeto da presente invenção;

figura 2 - é uma vista em corte do disco de freio objeto da presente invenção, destacando um primeiro recesso;

figura 3 - é uma vista detalhada do segundo recesso;

figura 4 - é uma vista detalhada do primeiro recesso;

figura 5 - é uma vista detalhada do segundo recesso.

Descrição detalhada das figuras

Diversos sistemas que apresentam movimento, eventualmente necessitam atingir um estado de repouso absoluto. Para isto, o efeito da 15 inércia que o sistema apresenta deve ser inferior à resistência que este sistema precisa superar para manter-se em movimento.

Em alguns casos, a inércia que um sistema atinge é rapidamente superada pela força de resistência ao movimento, implicando em sua desaceleração natural. Porém, em outras situações, como no caso dos automó20 veis, a inércia do veículo é tão grande, que é necessário um sistema de frenagem para impor a sua desaceleração.

Para que ocorra a frenagem do veículo, é necessária a aplicação de uma resistência ao movimento de forma contínua, um atrito entre um elemento não rotativo do veículo e um elemento que gira solidário à roda, de25 nominado disco de freio.

Os discos de freio são parte integrante dos sistemas de freio de diversos meios que apresentam movimento translatório ou rotacional e que requerem redução de velocidade e eventual parada.

Os discos de freio estão associados a máquinas que realizam movimento e que, requerem redução de velocidade, precisão de posicionamento e posterior parada, sem a ocorrência de choques ou danos à máquina. Por exemplo, no caso de um veículo, os discos de freios são solidários às rodas motrizes, e, por esta razão giram na mesma velocidade que as di· tas rodas.

O atrito imposto produz a força necessária para reduzir a velocidade do automóvel e converte toda a energia mecânica decorrente da inér5 cia do veículo em forma de calor, que é dissipado no ar. Em algumas situa-

ções, o calor gerado durante a frenagem é tão intenso que nota-se que o disco de freio apresenta um aspecto de incandescência, sobretudo em carros que atingem altas velocidades.

Em virtude do calor gerado no ato da frenagem do veículo, algu10 mas configurações de discos de freio possuem um sistema de arrefecimento composto por canais dispostos de maneira radial, os quais permitem que o ar penetre no interior do disco de freio.

A presença destes canais aumenta a área de contato do disco com o ar atmosférico, além de aumentar a velocidade do fluxo de ar que 15 passa pelo interior destes canais, favorecendo a rápida troca térmica entre o ar atmosférico e o disco, refrigerando-o de modo eficiente e evitando com que ocorram deformações que comprometem o funcionamento do sistema de freio e a segurança do motorista.

Este elemento não rotativo integrante do sistema de freios é de20 nominado pastilha de fricção (ou de freio) e é o responsável por friccionar o disco de freio, provocando a sua frenagem até pará-lo completamente, de acordo com a conveniência. Cada disco de freio utiliza um par de pastilhas.

As pastilhas de freio são envolvidas por uma peça em formato de pinça denominada cavelete ou caliper, que também faz parte do sistema de 25 freio do veículo. As pinças fazem com que as pastilhas de freio friccionem o disco por meio de um circuito hidráulico que também íntegra o sistema de freios, sendo que compreende pistões e cilindros.

Com o passar do tempo, a fricção ou atrito da ação das pastilhas contra o disco de freio em movimento provoca o desgaste destas peças, 30 sobretudo da pastilha, que é fabricada com um material de menor resistência que o disco de freio. O fato de a pastilha de fricção se degradar mais rapidamente que o disco torna mais viável a manutenção do veículo, uma

vez que os discos de freio são elementos mais caros que as pastilhas.

Desta forma, é necessário verificar periodicamente o nível de desgaste do conjunto formado pelos discos e pastilhas para que, eventualmente, seja programada a manutenção preditiva do veículo, ainda mais por 5 se tratar um item obrigatório de segurança.

Para facilitar a inspeção do nível de desgastes destas peças mais críticas, que sofrem constantemente a ação das forças de atrito, foram criados indicadores de nível de desgaste. Os indicadores mais comuns são do tipo visual, utilizado principalmente nos discos de freio, e os indicadores 10 auditivos, que são aplicados nas pastilhas de fricção.

As pastilhas de fricção possuem como indicador do nível de desgaste um dispositivo compreendido por um componente metálica que entra em contato direto com o disco de freio quando a altura do perfil da pastilha se torna demasiadamente reduzida. Este contato produz um som agudo e 15 importuno, facilmente identificado pelo motorista, indicando que as pastilhas já estão desgastadas e que deve ser efetuada a troca das pastilhas.

Além deste tipo de indicador, há também outros, como por exemplo uma abertura para inspeção na pinça para que possa ser checado quanto material de atrito ainda resta nas pastilhas de fricção. Há ainda o 20 indicador no painel do veículo, que se baseia na quantidade de fluido de freio que é necessária para se acionar o freio.

Já os discos de freio possuem como indicador visual de nível de desgaste ranhuras, impressões ou furos feitos na superfície do disco que entra em contato direto com a pastilha de fricção. Normalmente, estes re25 baixos possuem uma determinada profundidade que diminui ao passo que ocorre o desgaste do disco de freio.

Conforme descrito no estado da técnica, o sistema de indicação de nível de desgaste dos discos de freio atualmente conhecido apresenta diversas desvantagens:

(i) concentra o desgaste da pastilha em apenas uma região, (ii) favorece a vibração do disco de freio, (iii) provoca o desgaste irregular do disco.

Tais desvantagens acabam comprometendo a eficiência dos discos de freio e de todo o sistema de frenagem, e principalmente, a segurança do condutor do veículo.

De acordo com uma concretização preferencial e como pode ser visto a partir da figura 1, para sanar estes problemas foi desenvolvido um disco de freio que compreende um indicador de desgaste 3 que apresenta como vantagens:

(i) evitar o desgaste da pastilha de fricção em apenas uma zona,

proporcionando um desgaste regular e uniforme, (ii) reduzir as vibrações mecânicas do disco de freio e, (iii) facilitar a inspeção visual do nível de desgaste.

O disco de freio, objeto da presente invenção, é dotado de uma forma circular e compreende também uma primeira superfície de contato 1 e uma segunda superfície de contato 2. Este disco de freio é dotado de um 15 indicador de desgaste 3 em forma de recesso, sendo que ele compreende ao menos dois recessos 31 e 32, sendo um primeiro recesso 31 posicionado a uma distância que compreende um primeiro raio R de disco de freio e um segundo recesso 32 posicionado a uma distância que compreende um se-

gundo raio R’ de disco de freio, sendo que pelo menos dois recessos 31 e 32 dispõem-se assimetricamente em relação ao dito disco.

Os recessos 31 e 32 são, preferencialmente mas não obrigatoriamente, rebaixos de perfil circular e não vazados. Estes recessos 31 e 32 ainda compreendem preferencialmente um formato de garganta (diâmetro do fundo do recesso maior que o diâmetro do rebordo do recesso) e um re25 bordo 4 arredondado, a fim de evitar o aparecimento de cantos vivos nas suas bordas, que são verdadeiros inconvenientes por funcionarem como lâminas, danificando a pastilha de freio que atua sobre o dito furo.

Os recessos (31,32) estão dispostos em uma mesma superfície 1 e 2 de disco de freio e possuem profundidades diferentes P e P’, sendo que o primeiro recesso 31 compreende uma primeira profundidade P e o segundo recesso 32 compreende uma segunda profundidade P’, de modo que o recesso de menor profundidade 31 esteja posicionado no maior raio de posicionamento R e o recesso de maior profundidade 32, no menor raio R'. Tal diferença de profundidade justifica-se pelo fato de que, como o disco sofre um desgaste radial, o furo 31 de menor profundidade P irá desaparecer antes do furo 32 de maior profundidade P’, facilitando a inspeção visual.

Preferencialmente, mas não de modo obrigatório, o disco de freio, objeto da presente invenção, compreende dois recessos, porém outras concretizações que compreendam um número maior de recessos são admitidas.

No caso de discos de freio cujo indicador de nível de desgaste é dotado de uma pluralidade de recessos radialmente posicionados, estes ainda compreendem um sistema de arrefecimento, uma vez que a pluralidade de recessos aumenta a área de contato da superfície 1 e 2 do disco com o ar atmosférico, favorecendo uma troca térmica mais rápida e eficiente.

O posicionamento dos recessos 31 e 32 no disco de freio é um fator crucial para determinar a sua freqüência de vibração e evitar que ocorra ruído de ressonância no conjunto de freio (disco, pastilha e pinça). A ressonância é o fenômeno físico em que se registra a transferência de energia de um sistema oscilante para outro, quando a freqüência do primeiro coincide com uma das frequências próprias do segundo.

O ruído de alta freqüência (acima de 2000 Hz) em sistemas de freios, também conhecido como squeal, é percebido pelos usuários como um problema no sistema de freios, afetando os índices de qualidade e a satisfação do usuário do veículo. O ruído de alta freqüência em sistemas de freios é resultado do acoplamento de dois modos de vibração dos componentes do freio, tais como disco, pastilha e pinça.

Para evitar a ocorrência deste fenômeno, o disco de freio aqui objetivado possui os seus recessos 31 e 32 posicionados de forma assimétrica na superfície 1 e 2 do dito disco. Esta não simetria dos recessos 31 e 32 altera a freqüência de vibração do disco, fazendo com que não coincida 30 com a freqüência de vibração da pinça e das pastilhas.

Tendo sido descrito um exemplo de concretização preferido, deve ser entendido que o escopo da presente invenção abrange outras pos-

síveis variações, sendo limitado tão somente pelo teor das reivindicações apensas, aí incluídos os possíveis equivalentes.

Claims (10)

1. Disco de freio de formato circular, que compreende uma primeira superfície de contato (1) e uma segunda superfície de contato (2), o disco compreendendo ao menos dois recessos indicadores de desgaste (31,32), o primeiro recesso (31) de uma primeira profundidade de recesso (P) sendo posicionado a uma distância de acordo com um primeiro raio (R) de disco de freio e o segundo recesso (32) de uma segunda profundidade (P') sendo posicionado a uma distância de acordo com um segundo raio (R') de disco de freio, sendo que pelo menos dois recessos (31,32) dispõem-se assimetricamente em relação ao dito disco, caracterizado pelo fato de que o recesso de menor profundidade (P) está posicionado no maior raio (R) de posicionamento e o recesso de maior profundidade (P') está posicionado no menor raio de posicionamento (R').

2. Disco de freio, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de cada recesso (31,32) compreender um rebordo (4) arredondado.

3. Disco de freio, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o rebordo (4) de recesso (31,32) delimita uma forma circular.

4. Disco de freio, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de dois recessos (31,32) consecutivos compreenderem um ângulo (a) de posicionamento.

5. Disco de freio, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de cada recesso (31,32) compreender um formato de garganta.

6. Disco de freio, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de os recessos (31,32) estarem dispostos em uma mesma superfície (1,2) de disco de freio.

7. Disco de freio, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender uma pluralidade de recessos radialmente posicionados.

8. Disco de freio, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato da pluralidade de recessos (31,32) compreender um sistema de arrefecimento.

9. Sistema de freios caracterizado por compreender um disco de

Petição 870190042915, de 07/05/2019, pág. 5/21 freio de formato circular como definido nas reivindicações 1 a 8.

10. Veículo, caracterizado por compreender um sistema de freios como definido na reivindicação 9.