ES2883174T3 - Disco de freno - Google Patents

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ES2883174T3 ES20155955T ES20155955T ES2883174T3 ES 2883174 T3 ES2883174 T3 ES 2883174T3 ES 20155955 T ES20155955 T ES 20155955T ES 20155955 T ES20155955 T ES 20155955T ES 2883174 T3 ES2883174 T3 ES 2883174T3
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Torben Keller
Johann Schmitz
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Abstract

Disco de freno (1) que tiene una cámara del disco de freno (2), un anillo de fricción (3) que tiene dos discos de anillo de fricción (3a, 3b) y una pluralidad de elementos de conexión en forma de pasador (4) para conectar la cámara del disco de freno (2) y el anillo de fricción (3), un conducto de enfriamiento (5) se forma entre los discos de anillo de fricción (3a, 3b), los discos de anillo de fricción (3a, 3b) tienen superficies de fricción respectivas (3a1,3b1) en sus superficies planas exteriores y superficies de canales de enfriamiento respectivas (3a2,3b2) en sus superficies planas internas, el anillo de fricción (3) tiene una pluralidad de regiones de recepción (7) para recibir los elementos de conexión en forma de pasador (4), la cámara del disco de freno (2) se funde a los elementos de conexión (4) en una etapa separada por medio de fundición, un ancho (A) de un espacio (8) existe entre la cámara del disco de freno (2) y el anillo de fricción (3) resultante del hecho de que, durante la fundición de la cámara del disco de freno (2), al menos una sección (3d) de una superficie lateral (3c) del diámetro interior del anillo de fricción (3) que está cerrado en sí mismo en la dirección circunferencial se usa como parte de un molde de fundición (9), caracterizado porque el espacio (8) tiene un ancho (A) de 0,1 - 1,5 mm, que una extensión axial (X) de la parte de la región de recepción (7) del anillo de fricción (3) que se extiende desde la superficie del canal de enfriamiento (3a2) en la dirección del canal de enfriamiento (5) es de 4 - 7,5 mm, preferentemente de 5,5 mm, y que los elementos de conexión (4) son esencialmente cilíndricos, sin resaltes que sobresalen hacia fuera, o son cónicos y tienen un ángulo de cono de 0,6° - 3,6°, preferentemente 1,6° - 2,6°, y que los elementos de conexión (4) tienen un diámetro de 3 - 6,5 mm.

Description

DESCRIPCIÓN
Disco de freno
La invención se refiere a un disco de freno que tiene una cámara del disco de freno, un anillo de fricción que tiene dos discos de anillo de fricción y una pluralidad de elementos de conexión en forma de pasador para conectar la cámara del disco de freno y el anillo de fricción de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.
Se conoce un disco de freno genérico del documento DE 102011 003097 A1.
Se conoce un disco de freno similar del documento DE 102016 122321 A1. Este documento también describe, entre otras cosas, una variedad de modalidades de un elemento de conexión usado para conectar una cámara del disco de freno y un anillo de fricción.
El documento DE 102010024389 A1 describe un dispositivo de conexión entre un anillo de fricción y una cámara del disco de freno de un disco de freno, en donde el anillo de fricción se conecta a la cámara del disco de freno a través de varios elementos de conexión. Los elementos de conexión, que se distribuyen por la circunferencia de la cámara del disco de freno y se conectan a ella, se proyectan en cavidades en una pared circunferencial radialmente interior del anillo de fricción. Los orificios en el anillo de fricción y los elementos de conexión son cónicos.
El documento DE 102006043945 A1 describe un disco de freno ventilado con un anillo de fricción y una cámara del disco de freno que se conecta al anillo de fricción por medio de varios elementos de conexión que se disponen alrededor de la circunferencia del anillo de fricción y que se extienden en dirección radial. Los ejes centrales de los elementos de conexión se desplazan del centro del anillo de fricción en la dirección axial de este último.
El documento DE 102008 044339 B4 describe un ensamble de disco de freno para frenos de disco que tiene un anillo de fricción, un adaptador de conexión para conectar el ensamble de disco de freno a un cubo de rueda y varios elementos de conexión para conectar el anillo de fricción al adaptador de conexión. El adaptador de conexión tiene un área de sujeción en la que se fija el elemento de conexión y que se diseña como una cavidad que se extiende desde la circunferencia exterior del adaptador de conexión en una dirección radial hacia este último. Además, el adaptador de conexión tiene una cavidad radial para la circulación de aire, que se extiende desde la circunferencia interior del adaptador de conexión hasta su área de sujeción para el elemento de conexión. El anillo de fricción tiene un área de recepción en la que se recibe el elemento de conexión de tal manera que el anillo de fricción puede moverse radialmente en relación con el elemento de conexión.
El documento DE 102013215997 A1 describe un disco de freno para un freno de disco con una cámara del disco de freno y un anillo de fricción que se conecta a él a través de medios de conexión. Una carcasa de la cámara del disco de freno se proporciona con secciones de grosor de pared reducido y/o aberturas, que se diseñan como cavidades de material dirigidas axialmente que se ubican en la circunferencia exterior de la carcasa de la cámara del disco de freno, que sirven para colocar los medios de conexión tan cerca como sea posible de la carcasa de la cámara del disco de freno.
Otro disco de freno se describe en el documento DE 102009 021 852 A1. Tiene una cámara del disco de freno y un anillo de fricción que se conectan entre sí por medio de elementos de conexión en forma de pasador. Los elementos de conexión se insertan en una abertura que se extiende axialmente de la cámara del disco de freno.
A partir del documento DE 102009 002 690 A1 se conoce otro disco de freno con dos anillos de fricción y una cámara del disco que se conecta a los anillos de fricción mediante elementos de conexión. Entre los dos anillos de fricción hay una trama de soporte que tiene cavidades.
Además, el documento DE 102013002300 B3 describe un elemento de conexión que tiene cavidades y/o resaltes en ambas áreas de extremo, es decir, en el área de extremo alojada en la cámara del disco de freno y en el área de extremo alojada en el anillo de fricción. De esta manera, los elementos de conexión pueden fundirse con un ajuste de forma a la cámara del disco de freno o al anillo de fricción.
El documento DE 101 03639 A1 describe elementos de conexión que se diseñan como pasadores huecos que se destinan para mejorar el enfriamiento del anillo de fricción.
En el documento DE 19843 399 A1 también se describe un disco de freno que tiene un anillo de fricción y una cámara del disco de freno, que se conectan por medio de tales elementos de conexión. Una pared de la cámara del disco de freno se diseña para ser flexible en la dirección radial.
En el documento EP 2275702 B1 se describen otros elementos de conexión que se fabrican integralmente y en una sola pieza con el anillo de fricción y tienen forma de cuña en el lado alojado en el anillo de fricción.
El documento EP 1122456 A1 describe elementos de conexión que se proporcionan con varias ranuras anulares en sus áreas de extremo que se funden firmemente en el anillo de fricción.
El documento GB 1032 923 describe un disco de freno cuyo anillo de fricción se funde sobre las superficies de guía de un miembro de cubo de tal manera que es posible un movimiento radial del anillo de fricción con relación a la cámara del disco de freno en caso de un aumento de temperatura y la ampliación asociada del anillo de fricción.
A partir del documento DE 19918667 A1 se conoce un disco de freno para un freno de disco de un vehículo, que tiene una sección de copa y una sección de anillo de fricción con dos anillos de fricción que se conectan mediante tramas. Las secciones de copa y anillo de fricción se enganchan de tal manera que hay un ajuste de forma en la dirección axial y circunferencial y un desplazamiento limitado en la dirección radial.
En el documento US 5,862,892 A se describe un rotor compuesto para frenos de disco de pinza que incluye una porción de fricción exterior que tiene dos secciones de anillo, una porción de cubo interior que tiene una sección de montaje central y una sección periférica que se funde en una cavidad de la porción de fricción exterior.
Todos los discos de freno ventilados internamente que se conocen tienen en común que un flujo de aire necesario para enfriar el anillo de fricción, que se conduce desde el interior del vehículo a la abertura de la cámara del disco de freno y, por lo tanto, al canal de enfriamiento del disco de freno, solo puede conducirse a través del canal de enfriamiento del anillo de fricción hasta cierto punto. Una razón de esto es la ranura comparativamente grande entre la cámara del disco de freno y el anillo de fricción, lo que hace posible que parte del aire que fluye a través del disco de freno desde el interior hacia el exterior fluya hacia fuera a través de esta ranura y, por lo tanto, no pueda fluir a través del canal de enfriamiento del anillo de fricción. Por otro lado, hay varios elementos o áreas en el área de conexión entre la cámara del disco de freno y el anillo de fricción que obstruyen el flujo, que son, sin embargo, necesarios en particular porque el anillo de fricción se conecta a la cámara del disco de freno a través de los elementos de conexión. Debido a su gran diámetro, como en el documento DE 102008 044339 B4, o un área de resalte con un gran diámetro, como en el documento DE 102016 122321 A1, los elementos de conexión en forma de pasador requieren una cantidad de espacio particularmente grande, que no solo obstruye el flujo de aire de enfriamiento, sino también limita las posibilidades de diseño de las áreas de recepción usadas para alojar los elementos de conexión en forma de pasador. Además, los elementos de conexión también contribuyen en gran medida a la masa de todo el disco de freno.
Por lo tanto, el objetivo de la presente invención es crear un disco de freno que tenga una cámara del disco de freno, un anillo de fricción que comprenda dos discos de anillo de fricción y un canal de enfriamiento formado entre ellos, y varios elementos de conexión en forma de pasador para conectar la cámara del disco de freno con el anillo de fricción, que permite un mejor flujo de aire de enfriamiento a través del disco de freno y, en particular, el anillo de fricción.
De acuerdo con la invención, este objetivo se logra mediante las características que se mencionan en la reivindicación 1.
Con un ancho de 0,1 - 1,5 mm, un espacio entre la cámara del disco de freno y el anillo de fricción resultante del uso de al menos una sección cerrada circunferencialmente de una superficie lateral del diámetro interior del anillo de fricción como parte de un molde de fundición durante la fundición de la cámara del disco de freno y la contracción del material de la cámara del disco de freno durante la solidificación tiene un ancho mucho menor que en el caso de los discos de freno compuestos convencionales. Como resultado, puede escapar mucho menos aire de enfriamiento a través de este espacio, lo que conduce a un mayor flujo de aire de enfriamiento a través del canal de enfriamiento del anillo de fricción y, por lo tanto, a un mejor enfriamiento del anillo de fricción. Al final, esto da como resultado temperaturas más bajas del anillo de fricción, lo que permite que el disco de freno proporcione un rendimiento de frenado mucho mejor.
Debido al menor espacio entre el diámetro exterior de la cámara del disco de freno y el diámetro interior del anillo de fricción, la longitud libre de los elementos de conexión en forma de pasador o pasadores se acorta y, por lo tanto, las tensiones que actúan sobre los elementos de conexión se reducen significativamente. La solución de acuerdo con la invención también permite una reducción en el tamaño de los pasadores, específicamente a un diámetro de 3 - 6,5 mm, lo que permite hacer que el área de recepción del anillo de fricción para los pasadores sea considerablemente más pequeña y, por lo tanto, ensanchar el canal de enfriamiento para un mejor flujo de aire de enfriamiento.
Además, la solución de acuerdo con la invención, gracias al mejor enfriamiento resultante, permite una reducción de la masa térmica del disco de freno, lo que a su vez permite la reducción de la masa total del disco de freno. Una ventaja fundamental de dicho disco de freno compuesto, que tiene elementos de conexión en forma de pasador para conectar la cámara del disco de freno y el anillo de fricción, es que se ahorra peso al eliminar el material que se dobla en el anillo de fricción. Una ventaja adicional de la solución de acuerdo con la invención es que el diámetro interior del anillo de fricción puede reducirse y/o puede aumentarse el diámetro exterior de la cámara del disco de freno, lo que conduce a una mayor libertad de diseño en la disposición de dicho disco de freno.
De acuerdo con la invención, se proporciona además que una extensión axial de la parte del área de recepción del anillo de fricción que se extiende desde la superficie del canal de enfriamiento en la dirección del canal de enfriamiento sea de 4 - 7,5 mm, preferentemente de 5,5 mm. Esta muy pequeña expansión de las áreas de recepción en la dirección axial da como resultado una abertura mayor en el canal de enfriamiento, de modo que puede fluir más aire de enfriamiento hacia él y se mejora aún más el enfriamiento del disco de freno de acuerdo con la invención.
Los elementos de conexión pueden ser esencialmente cilíndricos, sin resaltes que sobresalgan hacia fuera, o cónicos y tener un ángulo de cono de 0,6° - 3,6°, preferentemente de 1,6° - 2,6°. El uso de elementos de conexión cónicos con el ángulo cónico antes mencionado conduce a menores fuerzas de fricción entre los elementos de conexión y el anillo de fricción, lo que da como resultado un buen deslizamiento de los elementos de conexión dentro del anillo de fricción y, por lo tanto, una reducción de las tensiones termomecánicas en esta área.
Una modalidad de la invención que es particularmente relevante en la práctica puede ser que el espacio tenga un ancho de 0,57 - 1,0 mm, preferentemente 0,7 mm. Dichos anchos de espacio pueden conseguirse en particular mediante el uso de al menos una porción de la superficie del diámetro interior del anillo de fricción como parte de un molde de fundición cuando se funde la cámara del disco de freno. Debido a los pequeños anchos de espacio mencionados anteriormente, la pérdida de aire de enfriamiento a través del espacio se reduce considerablemente, lo que aumenta significativamente el flujo de aire de enfriamiento a través del canal de enfriamiento del anillo de fricción y, por lo tanto, mejora el enfriamiento del anillo.
En otra ventajosa modalidad de la invención, pueden proporcionarse los elementos de conexión 21 - 42, preferentemente 27 - 32, para conectar la cámara del disco de freno y el anillo de fricción.
Un número tan elevado de elementos de conexión preferentemente en forma de pasador, que conectan la cámara del disco de freno con el anillo de fricción, permite usar elementos de conexión considerablemente más pequeños que en el caso de los discos de freno convencionales para lograr la misma resistencia de conexión entre la cámara del disco de freno y el anillo de fricción. Esto también permite una reducción considerable de las áreas en el anillo de fricción y en particular en la cámara del disco de freno que alojan los elementos de conexión, lo que hace posible que el anillo de fricción y en particular la cámara del disco de freno sea más delgado o más estrecho que antes en el área a través de la cual fluye el fluido. Esto significa que el flujo de aire en esta área está mucho menos obstruido, lo que asegura un mejor flujo a través de esta área y, por lo tanto, un mayor flujo de volumen a través del anillo de fricción y un mejor enfriamiento del mismo. La reducción del material de la cámara del disco de freno y del anillo de fricción en esta área también da como resultado ahorros de material, lo que contribuye a una reducción del peso y los costes de todo el disco de freno.
Otra ventajosa modalidad de la invención puede ser que los elementos de conexión tengan un diámetro de 4 - 5,5 mm, preferentemente 5 mm. En dependencia del número de elementos de conexión, es posible, como se mencionó de manera breve anteriormente, reducir sustancialmente el diámetro de los mismos sin pérdida de resistencia, lo que conduce a las ventajas mencionadas anteriormente con respecto a una reducción de la cámara del disco de freno y las áreas de recepción del anillo de fricción para los elementos de conexión.
La posible reducción del tamaño de los elementos de conexión y el área correspondientemente más pequeña del anillo de fricción para los elementos de conexión también da como resultado una menor introducción de tensiones debido a cambios menores en la rigidez, lo que conduce a un aumento en la resistencia, la vida útil y seguridad de todo el disco de freno. Además, la reducción antes mencionada del área de recepción y la menor acumulación de material resultante también permite una mejor fundición de la cámara del disco de freno y el anillo de fricción. Además, debido al área de recepción reducida del anillo de fricción para los elementos de conexión, se logra una distribución de masa más homogénea, lo que conduce a gradientes de temperatura más pequeños y, por lo tanto, a tensiones termomecánicas más bajas y a una fatiga térmica y formación de grietas reducidas, lo que también aumenta la resistencia, la vida útil y, por lo tanto, la seguridad del disco de freno. Además, la distribución más homogénea de masas permite conseguir un mejor frotamiento y por lo tanto un comportamiento de confort.
Si, en otra ventajosa modalidad de la invención, los elementos de conexión tienen cada uno una longitud de 20 -30 mm, preferentemente 22 - 26 mm, las áreas de recepción para los elementos de conexión pueden reducirse tanto en el anillo de fricción como en la cámara del disco de freno, de manera que puede lograrse una mejora adicional del flujo a través del anillo de fricción.
Además, puede proporcionarse que los elementos de conexión sean cónicos y tengan un ángulo de cono de 0,6° - 3,6°, preferentemente de 1,6° - 2,6°. El uso de elementos de conexión cónicos con el ángulo cónico antes mencionado conduce a menores fuerzas de fricción entre los elementos de conexión y el anillo de fricción, lo que da como resultado un buen deslizamiento de los elementos de conexión dentro del anillo de fricción y, por lo tanto, una reducción de las tensiones termomecánicas en esta área.
A continuación, se muestran en principio ejemplos de la invención basándose en el dibujo.
En los dibujos:
La Figura 1 es una vista en sección de una primera modalidad del disco de freno de acuerdo con la invención;
La Figura 2 es una representación ampliada de acuerdo con la línea II de la Figura 1;
La Figura 3 es una vista en sección de un disco de freno conocido en el estado de la técnica;
La Figura 4 muestra el disco de freno de acuerdo con la invención en una vista correspondiente a la Figura 3;
La Figura 5 es una vista en sección de una herramienta para fabricar el disco de freno de acuerdo con la invención;
La Figura 6 es otra vista de la herramienta para fabricar el disco de freno de acuerdo con la invención;
La Figura 7 es una vista frontal parcialmente cortada del disco de freno de acuerdo con las Figuras 1, 2 y 4;
La Figura 8 es una vista en sección de una segunda modalidad de un disco de freno de acuerdo con la invención;
La Figura 9 es una vista ampliada de acuerdo con la línea IX de la Figura 8;
La Figura 10 es una vista en perspectiva parcialmente cortada del disco de freno de acuerdo con la invención;
La Figura 11 es una vista frontal parcialmente cortada del disco de freno de acuerdo con la Figura 10; y
La Figura 12 muestra una sección de la vista desarrollada del diámetro interior del anillo de fricción de un disco de freno de acuerdo con la invención, que muestra la extensión axial "X" del área del anillo de fricción para los elementos de conexión.
La Figura 1 muestra un disco de freno ventilado internamente 1 que se diseña como un disco de freno compuesto y que ha sido optimizado para enfriamiento como se describe a continuación, que tiene, de una manera conocida por el experto, una cámara del disco de freno 2, alrededor de cuya circunferencia se coloca una banda de quiebre o anillo de fricción 3. El anillo de fricción 3 tiene dos discos de anillo de fricción 3a y 3b y se conecta a la cámara del disco de freno 2 por medio de varios elementos de conexión 4 en forma de pasador que se extienden en una dirección radial desde la cámara del disco de freno 2 hasta el anillo de fricción 3. El anillo de fricción 3 se monta de forma deslizante sobre los elementos de conexión en forma de pasador 4, lo que significa que puede expandirse libremente y sin obstáculos en la dirección radial durante la carga térmica del disco de freno 1 y, por lo tanto, es menos susceptible a la formación de grietas.
En sus caras extremas exteriores, los discos de anillo de fricción 3a y 3b tienen superficies de fricción respectivas 3a1 y 3b1, que solo se muestran en la Figura 2 por motivos de claridad. Se forma un canal de enfriamiento 5 entre los discos de anillo de fricción 3a y 3b a través del cual el aire de enfriamiento puede fluir hacia fuera a través del anillo de fricción 3 desde la dirección de la cámara del disco de freno 2 durante el funcionamiento del disco de freno 1 de una manera conocida. En sus caras extremas internas, los discos de anillo de fricción 3a y 3b tienen superficies de canales de enfriamiento respectivas 3a2 y 3b2, que también están marcadas únicamente en la Figura 2. Las superficies de los canales de enfriamiento 3a2 y 3b2 son, por lo tanto, opuestas a las superficies de fricción 3a1 y 3b1. Dentro del canal de enfriamiento 5, hay varias tramas de conexión 6, que conectan los discos de anillo de fricción 3a y 3b entre sí de una manera conocida. Además, el anillo de fricción 3 tiene varias áreas de recepción 7 para recibir los elementos de conexión 4 en forma de pasador. Estos se describirán con más detalle a continuación.
De manera conocida, la cámara del disco de freno 2 forma la conexión del disco de freno 1 a un bastidor que no se muestra de un vehículo equipado con el disco de freno 1. Además, las pastillas de freno que no se muestran en las figuras se aplican al anillo de fricción 3 de una manera conocida similar para lograr la desaceleración deseada del vehículo. Los elementos de conexión 4 transmiten el torque de frenado que actúa sobre el anillo de fricción 3 a la cámara del disco de freno 2 y, por lo tanto, al vehículo. Por lo tanto, los elementos de conexión 4 están expuestos a cargas muy elevadas y es esencial para el efecto del disco de freno que los elementos de conexión 4 permanezcan intactos.
Uno de los elementos de conexión 4 se muestra en la Figura 1 en una vista en sección. Puede verse que el elemento de conexión 4 usado para conectar la cámara del disco de freno 2 con el anillo de fricción 3 en la modalidad de las Figuras 1 - 7 del disco de freno 1 es esencialmente cilíndrico. Esto hace posible el uso de piezas estándar o componentes que solo se modifican ligeramente de piezas estándar, como pasadores, como elementos de conexión 4. En la modalidad del disco de freno 1 que se muestra en las Figuras 1 - 7, los elementos de conexión 4 tienen un diámetro de 3 a- 6,5 mm, preferentemente de 4 - 5,5 mm, aún con mayor preferencia de 5 mm. La longitud de los elementos de conexión 4 para la modalidad del disco de freno 1 que se muestra en las Figuras 1 -7 es de 20 - 30 mm, preferentemente de 22 - 26 mm. El diámetro y la longitud de los elementos de conexión 4 pueden estar en una cierta relación entre sí, en principio, sin embargo, tanto el diámetro como la longitud pueden seleccionarse libremente en las áreas mencionadas.
Entre la cámara del disco de freno 2 y el anillo de fricción 3 existe un espacio 8 comparativamente grande para discos de freno convencionales, como el disco de freno descrito en el documento DE 10 2016 122 321 A1. La Figura 2 del documento DE 102016 122321 A1 muestra el tamaño de este espacio entre la cámara del disco de freno y el anillo de fricción. Un espacio tan grande, que es común para todos los discos de freno compuestos conocidos, permite que gran parte del aire de enfriamiento necesario para enfriar el anillo de fricción 3, a través del cual el aire puede fluir como se describe anteriormente, fluya o se disperse, lo que puede conducir a un calentamiento excesivo del anillo de fricción 3.
Por el contrario, el espacio 8 entre la cámara del disco de freno 2 y el anillo de fricción 3 del disco de freno 1 de acuerdo con la invención tiene un ancho de 0,1 - 1,5 mm, preferentemente de 0,5 - 1,0 mm, y aún con mayor preferencia de 0,7 mm, es decir, un ancho mucho más pequeño de lo habitual. Como resultado, puede fluir menos aire a través del espacio 8 y más aire entra en la cámara de enfriamiento 5 entre los discos de anillo de fricción 3a y 3b del anillo de fricción 3, lo que conduce a un mejor enfriamiento del anillo de fricción 3.
Una comparación de las Figuras 3 y 4 muestra claramente la diferencia entre el disco de freno que se muestra en la Figura 3 de acuerdo con el documento DE 102016 122321 A1 y el disco de freno 1 de acuerdo con la invención. Mientras que el disco de freno que se muestra en la Figura 3 permite que fluya una gran cantidad de aire de enfriamiento a través del gran espacio 8 del disco de freno de acuerdo con el estado de la técnica, esto se evita mediante el muy pequeño espacio 8 del disco de freno 1 de acuerdo con la invención. El flujo de aire de enfriamiento se muestra en las Figuras 3 y 4 por medio de flechas. El mayor número de flechas en la Figura 4 muestra que puede fluir mucho más aire de enfriamiento a través del canal de enfriamiento 5 entre los discos de anillo de fricción 3a y 3b del anillo de fricción 3 del disco de freno 1 de acuerdo con el documento DE 102016 122 321 A1 que a través del canal de enfriamiento 5 entre los discos de anillo de fricción del anillo de fricción del disco de freno de acuerdo con el documento DE 10 2016 122 321 A1. Esto da como resultado un enfriamiento considerablemente mejor del anillo de fricción 3 del disco de freno 1 de acuerdo con la invención.
El ancho A del espacio 8 resulta del hecho de que durante la fundición de la cámara del disco de freno 2 se usa al menos una sección 3d de una superficie circunferencialmente cerrada 3c del diámetro interior del anillo de fricción 3 como parte de un molde de fundición 9 usado para fundir la cámara del disco de freno 2. El molde 9, que se forma por una parte de molde superior 9a, una parte de molde inferior 9b y el anillo de fricción 3, se muestra en las Figuras 5 y 6. La parte superior del molde de fundición 9a cierra la cavidad del molde de fundición 9, que va a ser rellenado con masa fundida, al apoyarse sobre una superficie plana o cara extremo 3e del anillo de fricción 3, en este caso el disco del anillo de fricción 3a, que se muestra el anillo de fricción superior en la ilustración. En consecuencia, la cámara del disco de freno 2 se funde sobre los elementos de conexión 4 en una etapa de fundición separada.
La cámara del disco de freno 2 se produce por medio de fundición a presión por gravedad de manera conocida, en la que, como se mencionó anteriormente, por el contrario de las soluciones conocidas, el anillo de fricción 3 o una sección 3d de la superficie 3c del diámetro interior del anillo de fricción 3 se usa como parte del molde de fundición 9. Durante el proceso de fundición, el espacio 8 se crea por la contracción del material usado para fundir la cámara del disco de freno 2, preferentemente un material de aluminio.
La Figura 6 muestra una vista en perspectiva del molde de fundición 9, en la que se ve claramente lo que se entiende por la sección 3d de la superficie circunferencial 3c del diámetro interior del anillo de fricción 3, que está cerrado en sí mismo en la dirección circunferencial y forma parte del molde de fundición 9, específicamente que solo ocupa una parte de la extensión axial de la superficie circunferencial 3c del diámetro interior del anillo de fricción 3. En la Figura 6, en la que el anillo de fricción 3 se muestra de manera acostada, esto corresponde a una parte de la altura del área superficial 3c del diámetro interior del anillo de fricción 3. La sección 3d de la Figura 6 está marcada por un punto rayado y puede verse que en el presente caso solo el disco del anillo de fricción superior 3a forma parte del molde de fundición. Por ejemplo, la sección 3d del área de la superficie 3c del diámetro interior del anillo de fricción 3 puede tener una expansión axial de 3 - 20 mm, preferentemente de 5,5 - 10 mm.
En un proceso de fabricación del disco de freno 1, se usa al menos una sección 3d de la superficie lateral 3c del diámetro interior del anillo de fricción 3 como parte del molde de fundición 9 durante la fundición de la cámara del disco de freno 3. Además, este proceso también puede proporcionar que el anillo de fricción 3, que es preferentemente de fundición gris, se caliente antes de la fundición. El calentamiento hace que el anillo de fricción 3 se expanda, lo que conduce a una reducción adicional del espacio 8 ya que el anillo de fricción 3 se contrae de nuevo durante el enfriamiento subsecuente.
Para alojar los elementos de conexión 4, el anillo de fricción 3 tiene las respectivas áreas de recepción 7 ya mencionadas anteriormente, cada una de las cuales se proporciona con orificios 10 en los que se insertan los elementos de conexión 4 antes de fundir la cámara del disco de freno 2. Los orificios 10 pueden diseñarse como orificios ciegos, es decir, pueden diseñarse de modo que no se abran en uno de los canales de enfriamiento del anillo de fricción 3. Una solución de este tipo, que evita que el agua entre en los orificios 10 y los problemas de corrosión resultantes, puede ser independiente de las otras modalidades del disco de freno 1 que se describen en la presente descripción.
Los elementos de conexión 4 pueden fijarse, por ejemplo, en los orificios 10, que se diseñan como orificios ciegos, al enfriarlos antes del montaje. En este caso, también es posible usar elementos de conexión 4 que están ligeramente aplanados en un lado para que el aire pueda escapar al insertar los elementos de conexión 4 en los orificios 10.
Las áreas de la cámara del disco de freno 2 en las que se funde sobre los elementos de conexión 4 se diseñan lo más pequeñas posible y tan grandes como sea necesario para absorber las fuerzas introducidas en la cámara del disco de freno 2 a través del anillo de fricción 3 y los elementos de conexión 4. Sin embargo, debido a la reducción descrita en el tamaño de los elementos de conexión 4, estas áreas pueden diseñarse más pequeñas que con las soluciones conocidas. La forma cilíndrica de los elementos de conexión 4 descritos anteriormente que no tienen resaltes que sobresalgan hacia fuera o similares permite una reducción adicional de las áreas en las que la cámara del disco de freno 2 se funde alrededor de los elementos de conexión 4.
La Figura 7 muestra una vista frontal del disco de freno 1. Puede verse que tiene un número considerablemente mayor de elementos de conexión 4 que los discos de freno conocidos. En particular, el número de elementos de conexión 4 es de 21 - 42, preferentemente de 27 - 32. En esta modalidad concreta, se proporcionan 31 elementos 4 de conexión. Este elevado número de elementos de conexión 4 permite el dimensionamiento muy reducido de los elementos de conexión 4 con respecto a su diámetro y longitud como se describió anteriormente.
Las Figuras 8 y 9 muestran otra modalidad del disco de freno 1, que también tiene la cámara del disco de freno 2, el anillo de fricción 3 y los elementos de conexión 4 para conectar la cámara del disco de freno 2 y el anillo de fricción 3.
Sin embargo, por el contrario de la modalidad que se muestra en las Figuras 1 - 7, los elementos de conexión 4 son de forma cónica y tienen un ángulo de cono de 1,6° - 3,6°, preferentemente de 1,6° - 2,6°, designado como "C" en la Figura 9. En este caso, el diámetro más pequeño de los elementos de conexión 4 se encuentra dentro del anillo de fricción 3, es decir, el diámetro de los elementos de conexión 4 disminuye en la dirección desde la cámara del disco de freno 2 hacia el anillo de fricción 3, de modo que una expansión del anillo de fricción 3 debido al calentamiento es posible.
La conicidad de los elementos de conexión 4 también evita que se salgan de la cámara del disco de freno 2 cuando el anillo de fricción 3 se expande, ya que el anillo de fricción 3 puede desprenderse de los elementos de conexión 4. Los elementos de conexión 4 son preferentemente cónicos en toda su longitud.
El diámetro y la longitud de los elementos de conexión 4 pueden corresponder a los valores descritos anteriormente con respecto a los elementos de conexión 4 del disco de freno 1 de acuerdo con las Figuras 1 - 7. Los orificios 10 del anillo de fricción 3 del disco de freno 1, como se muestra en las Figuras 8 y 9, también pueden ser orificios ciegos. En el caso de los elementos de conexión cónicos 4, pueden encajarse muy fácilmente en los orificios ciegos 10, ya que el aire en los orificios 10 puede escapar entonces sin problemas.
Las Figuras 10 y 11 muestran ilustraciones adicionales del disco de freno 1, de las cuales se muestra más claramente la configuración del disco de freno 1, particularmente en las áreas de recepción 7 para los elementos de conexión 4.
La Figura 12 muestra una representación muy esquemática de una sección de una vista desarrollada del diámetro interior del anillo de fricción de un disco de freno de acuerdo con la invención con las áreas de recepción 7 del anillo de fricción 3 para los elementos de conexión 4. Una extensión axial de la parte del área de recepción 7 del anillo de fricción 3 que se extiende desde la superficie del canal de enfriamiento 3a2 del disco del anillo de fricción 3a en la dirección del canal de enfriamiento 5 está marcada con una "X". En consecuencia, la parte relevante del área de recepción 7 para esta extensión axial "X" se define como el área del anillo de fricción 3 que comienza en la superficie del canal de enfriamiento 3a2 del disco del anillo de fricción 3a en donde el orificio 10 para colocar el elemento de conexión 4 se ubica y donde termina el disco del anillo de fricción 3a o donde comienza la trama de conexión 6. En el presente caso, esta extensión axial X es de 4 - 7,5 mm, preferentemente de 5,5 mm. En las Figuras 2 y 9 también se indica la extensión axial X de las áreas de recepción 7 del anillo de fricción 3, que comienza desde la superficie del canal de enfriamiento 3a2 del anillo de fricción 3a en la dirección del canal de enfriamiento 5. Esta extensión axial X de las áreas de recepción 7 es comparativamente pequeña, lo que da como resultado una abertura alargada en el canal de enfriamiento 5 y permite que fluya más aire de enfriamiento hacia el mismo.
En principio, todas modalidades del disco de freno 1 descritas en la presente descripción pueden combinarse entre sí de cualquier forma, a menos que existan razones obvias para no combinarlas. En particular, es posible realizar una o más de las características, de acuerdo con las cuales 21 - 42, preferentemente 27 - 32, los elementos de conexión 4 se proporcionan para conectar la cámara del disco de freno 2 con el anillo de fricción 3, de acuerdo con las cuales los elementos de conexión 4 tienen un diámetro de 3 - 6,5 mm, preferentemente 4 - 5,5 mm, con mayor preferencia de 5 mm, de acuerdo con las cuales los elementos de conexión 4 tienen cada uno una longitud de 20 - 30 mm, preferentemente 22 - 26 mm, y/o de acuerdo con cuyos elementos de conexión 4 son cónicos y tienen un ángulo de cono de 0,6° - 3,6°, preferentemente 1,6° - 2,6°, en un solo disco de freno 1.

Claims (5)

REIVINDICACIONES
1. Disco de freno (1) que tiene una cámara del disco de freno (2), un anillo de fricción (3) que tiene dos discos de anillo de fricción (3a, 3b) y una pluralidad de elementos de conexión en forma de pasador (4) para conectar la cámara del disco de freno (2) y el anillo de fricción (3), un conducto de enfriamiento (5) se forma entre los discos de anillo de fricción (3a, 3b), los discos de anillo de fricción (3a, 3b) tienen superficies de fricción respectivas (3a1,3b1) en sus superficies planas exteriores y superficies de canales de enfriamiento respectivas (3a2,3b2) en sus superficies planas internas, el anillo de fricción (3) tiene una pluralidad de regiones de recepción (7) para recibir los elementos de conexión en forma de pasador (4), la cámara del disco de freno (2) se funde a los elementos de conexión (4) en una etapa separada por medio de fundición, un ancho (A) de un espacio (8) existe entre la cámara del disco de freno (2) y el anillo de fricción (3) resultante del hecho de que, durante la fundición de la cámara del disco de freno (2), al menos una sección (3d) de una superficie lateral (3c) del diámetro interior del anillo de fricción (3) que está cerrado en sí mismo en la dirección circunferencial se usa como parte de un molde de fundición (9),
caracterizado porque
el espacio (8) tiene un ancho (A) de 0,1 - 1,5 mm, que una extensión axial (X) de la parte de la región de recepción (7) del anillo de fricción (3) que se extiende desde la superficie del canal de enfriamiento (3a2) en la dirección del canal de enfriamiento (5) es de 4 - 7,5 mm, preferentemente de 5,5 mm, y que los elementos de conexión (4) son esencialmente cilíndricos, sin resaltes que sobresalen hacia fuera, o son cónicos y tienen un ángulo de cono de 0,6° - 3,6°, preferentemente 1,6° - 2,6°, y que los elementos de conexión (4) tienen un diámetro de 3 - 6,5 mm.
2. Disco de freno de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque
el espacio (8) tiene un ancho (A) de 0,57 - 1,0 mm, preferentemente 0,7 mm.
3. Disco de freno de acuerdo con la reivindicación 1 o 2,
1 caracterizado porque
21 - 42, preferentemente 27 - 32, se proporcionan elementos de conexión (4) para conectar la cámara del disco de freno (2) y el anillo de fricción (3).
4. Disco de freno de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3,
caracterizado porque
los elementos de conexión (4) tienen un diámetro de 4 - 5,5 mm, preferentemente 5 mm.
5. Disco de freno de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4,
caracterizado porque
los elementos de conexión (4) tienen cada uno una longitud de 20 - 30 mm, preferentemente 22 - 26 mm.
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