ITMI952055A1 - BRAKE DISC WITH COOLING AXIS WITH INCLINED AXIS - Google Patents

Abstract

Un disco per freno è costituito da una corona circolare avente un profilo interno (1) sagomato, per il fissaggio sul mozzo di una ruota, ed una pluralità di fori passanti (2), l'asse di detti fori (2) formando col piano del disco un angolo (a) minore di 90° e maggiore di 0°, preferibilmente compreso tra 25° e 65°, ed ancor più preferibilmente di 45°. L'asse dei fori (2) è orientato in direzione sostanzialmente tangenziale al disco, ed il senso di inclinazione dei fori (2) lungo il disco è alternato in modo che su ciascuna faccia del disco sia sostanzialmente uguale il numero di fori (2) che passano sulla relativa pastiglia del freno con angolo acuto e quelli che passano con angolo ottuso. In questo modo si ottengono i vantaggi di una maggiore superficie di dissipazione, un costante flusso d'aria attraverso i fori (2) ed un maggior potere frenante.A brake disc consists of a circular crown having an internal profile (1) shaped, for fixing on the hub of a wheel, and a plurality of through holes (2), the axis of said holes (2) forming with the plane of the disc an angle (a) less than 90 ° and greater than 0 °, preferably between 25 ° and 65 °, and even more preferably 45 °. The axis of the holes (2) is oriented in a direction substantially tangential to the disc, and the direction of inclination of the holes (2) along the disc is alternated so that on each face of the disc the number of holes (2) is substantially equal that pass on the related brake pad with acute angle and those that pass with obtuse angle. In this way the advantages of a greater dissipation surface, a constant flow of air through the holes (2) and a greater braking power are obtained.

Description

Descrizione dell'invenzione industriale dal titolo: "DISCO PER FRENO CON FORI DI RAFFREDDAMENTO AD ASSE INCLINATO" Description of the industrial invention entitled: "DISC FOR BRAKE WITH COOLING HOLES WITH INCLINED AXIS"

La presente invenzione riguarda i dischi utilizzati nei freni a disco montati sui veicoli a motore, tipicamente motocicli ed autovetture, ed in particolari i dischi autoventilati provvisti di fori di raffreddamento. The present invention relates to discs used in disc brakes mounted on motor vehicles, typically motorcycles and passenger cars, and in particular to self-ventilated discs provided with cooling holes.

Come è noto, l'efficacia di un freno a disco viene seriamente compromessa dal surriscaldamento del disco, che può arrivare a causare un deterioramento del disco stesso. Per tale motivo sono state studiate diverse soluzioni per aumentare, a parità di diametro, la superficie del disco tramite la quale il calore può essere eliminato per irraggiamento o per convezione . As is known, the effectiveness of a disc brake is seriously compromised by overheating of the disc, which can lead to deterioration of the disc itself. For this reason, various solutions have been studied to increase, with the same diameter, the surface of the disc through which the heat can be eliminated by radiation or convection.

Una prima soluzione, adottata soprattutto sulle vetture ad alte prestazioni, è quella di un disco doppio costituito da due sottili dischi paralleli uniti, solitamente per saldatura, tramite corti perni ortogonali ai piani dei due dischi. In questo modo si ottiene una pluralità di canali radiali di raffreddamento nei quali l'aria tende a fluire per l'effetto centrifugo dovuto alla rotazione del disco. Tali canali radiali sono eventualmente messi in comunicazione con le facce laterali mediante fori assiali, ossia con asse ortogonale al piano del disco. Esempi di tale tipo di disco sono descritti nei brevetti FR 2.678.694 ed FR 2.700.373. A first solution, adopted above all on high-performance cars, is that of a double disc consisting of two thin parallel discs joined, usually by welding, by means of short pins orthogonal to the planes of the two discs. In this way, a plurality of radial cooling channels are obtained in which the air tends to flow due to the centrifugal effect due to the rotation of the disc. These radial channels are optionally put into communication with the lateral faces by means of axial holes, ie with an axis orthogonal to the plane of the disc. Examples of this type of disc are described in patents FR 2,678,694 and FR 2,700,373.

Questo tipo di struttura presenta tuttavia notevoli inconvenienti in termini di peso ed ingombro assiale, nonché di elevato costo di produzione per la sua complessità. Sussiste inoltre il rischio di scarsa uniformità della resistenza meccanica del disco a causa dei riscaldamenti localizzati che si verificano durante la saldatura. However, this type of structure has considerable drawbacks in terms of weight and axial bulk, as well as high production cost due to its complexity. There is also the risk of poor uniformity of the mechanical strength of the disc due to localized heating that occurs during welding.

Una soluzione assai più semplice ed economica consiste in un disco singolo nel quale vengono ricavati, solitamente per tranciatura, una pluralità di fori assiali passanti. In questo modo si riducono il costo e l'ingombro del disco ma anche la sua efficacia. Infatti la superficie di raffreddamento ricavata nel corpo del disco è pari solamente a A much simpler and cheaper solution consists of a single disc in which a plurality of through axial holes are obtained, usually by blanking. This reduces the cost and size of the disc but also its effectiveness. In fact, the cooling surface obtained in the body of the disc is equal only to

dove "n" è il numero di fori, "h" lo where "n" is the number of holes, "h" lo

spessore del disco, e "d" il diametro dei fori (supposto che siano tutti uguali). Inoltre, poiché l'asse dei fori è a 90° rispetto al piano del disco che è anche il piano di rotazione, non si ha flusso d'aria attraverso il foro per effetto centrifugo né per effetto del vento relativo che investe il disco in movimento. disc thickness, and "d" the diameter of the holes (assuming they are all the same). Furthermore, since the axis of the holes is at 90 ° with respect to the plane of the disc which is also the plane of rotation, there is no air flow through the hole due to the centrifugal effect or to the effect of the relative wind that hits the moving disc. .

Scopo della presente invenzione è quindi quello di fornire un disco per freno che superi i limiti dei dischi di tipo noto. The object of the present invention is therefore to provide a brake disc which exceeds the limits of known discs.

Tale scopo viene conseguito per mezzo di un disco per freno avente le caratteristiche riportate nella rivendicazione 1. This object is achieved by means of a brake disc having the characteristics reported in claim 1.

Un primo vantaggio essenziale del disco per freno secondo la presente invenzione è quello di presentare una maggiore superficie di raffreddamento a parità di numero e dimensione dei fori rispetto ad un disco singolo tradizionale, pur conservando costo ed ingombro limitati. Ciò si traduce ovviamente in una maggiore efficacia frenante ed una maggiore resistenza all'uso gravoso. A first essential advantage of the brake disc according to the present invention is that of having a greater cooling surface with the same number and size of the holes compared to a traditional single disc, while maintaining limited cost and size. This obviously translates into greater braking efficiency and greater resistance to heavy use.

Un secondo sensibile vantaggio del presente disco deriva dal flusso d'aria che si instaura attraverso i fori col duplice risultato di aumentare la asportazione di calore per convezione e di ottenere un effetto di pulizia dei fori. In questo modo viene anche ridotta la rumorosità del freno grazie alla eliminazione della polvere, sia delle pastiglie che atmosferica, che causa i tipici "fischi". A second significant advantage of the present disc derives from the air flow which is established through the holes with the double result of increasing the removal of heat by convection and of obtaining a cleaning effect of the holes. In this way the noise of the brake is also reduced thanks to the elimination of dust, both from the pads and atmospheric, which causes the typical "whistles".

Ancora un altro vantaggio della particolare conformazione del disco in oggetto deriva dalla incidenza ad angolo acuto con cui il foro passa sulla pastiglia, con tendenza ad una maggiore asportazione del materiale di consumo di quest' ultima. Questo produce un incremento del potere frenante a parità di pressione delle pastiglie sul disco, ossia una più veloce dissipazione dell'energia cinetica del mezzo. Still another advantage of the particular shape of the disc in question derives from the acute angle incidence with which the hole passes on the pad, with a tendency to a greater removal of the consumable material of the latter. This produces an increase in the braking power at the same pressure of the pads on the disc, i.e. a faster dissipation of the kinetic energy of the vehicle.

Questi ed altri vantaggi e caratteristiche del disco per freno secondo la presente invenzione risulteranno evidenti agli esperti del ramo dalla seguente dettagliata descrizione di una sua forma realizzativa con riferimento agli annessi disegni in cui: These and other advantages and characteristics of the brake disc according to the present invention will become evident to those skilled in the art from the following detailed description of an embodiment thereof with reference to the attached drawings in which:

la Fig.1 è una vista laterale di un disco per freno secondo l'invenzione; Fig.1 is a side view of a brake disc according to the invention;

la Fig.2 è una vista in sezione del suddetto disco secondo la linea A-A di fig.l; e Fig.2 is a sectional view of the aforesaid disc along the line A-A of fig. And

la Fig.3 è una vista in sezione del suddetto disco secondo la linea B-B di fig.l. Fig.3 is a sectional view of the aforementioned disc along the line B-B of fig.l.

Facendo riferimento a tali figure, si vede che un disco per freno secondo la presente invenzione ha una tradizionale forma a corona circolare con un profilo interno 1 sagomato, per il fissaggio sul mozzo di una ruota, ed una pluralità di fori passanti 2. L'aspetto innovativo di tale disco consiste nel fatto che i fori 2 non sono assiali né radiali, ossia il loro asse forma col piano del disco un angolo a minore di 90° e maggiore di 0°. Ciò permette di ottenere i vantaggi sopra menzionati di maggiore superficie di dissipazione, costante flusso d'aria attraverso i fori 2 ed incidenza ad angolo acuto sulle pastiglie. Tali vantaggi possono essere ottenuti senza ricorrere a strutture o procedimenti costruttivi complessi, ma semplicemente forando il disco con una normale punta cilindrica disposta in posizione inclinata rispetto al piano del disco ed orientata in direzione sostanzialmente tangenziale. With reference to these figures, it can be seen that a brake disc according to the present invention has a traditional circular crown shape with a shaped internal profile 1, for fixing on the hub of a wheel, and a plurality of through holes 2. An innovative aspect of this disc consists in the fact that the holes 2 are neither axial nor radial, ie their axis forms an angle less than 90 ° and greater than 0 ° with the plane of the disc. This allows to obtain the above mentioned advantages of greater dissipation surface, constant air flow through the holes 2 and acute angle incidence on the pads. These advantages can be obtained without resorting to complex structures or construction processes, but simply by drilling the disc with a normal cylindrical tip arranged in an inclined position with respect to the plane of the disc and oriented in a substantially tangential direction.

Ovviamente il numero e la distribuzione dei fori illustrati in fig.l sono riportati a puro titolo di esempio, e possono essere liberamente modificati secondo le esigenze. In particolare, può essere preferibile alternare il senso di inclinazione dei fori lungo il disco cosicché su ciascuna faccia sia sostanzialmente uguale il numero di fori che passano sulla relativa pastiglia con angolo acuto e quelli che passano con angolo ottuso. In questo modo si evita un consumo delle pastiglie troppo differente tra un lato e l'altro del disco, e si ottiene anche un comportamento aerodinamico "simmetrico" poiché l'aria fluisce attraverso i fori 2 sia dal lato destro verso il sinistro che viceversa. Obviously, the number and distribution of the holes illustrated in Fig. 1 are given purely by way of example, and can be freely modified according to requirements. In particular, it may be preferable to alternate the direction of inclination of the holes along the disc so that on each face the number of holes that pass on the relative pad with an acute angle and those that pass with an obtuse angle are substantially equal. In this way a too different wear of the pads is avoided between one side of the disc and the other, and a "symmetrical" aerodynamic behavior is also obtained since the air flows through the holes 2 both from the right side to the left and vice versa.

È anche possibile evitare l'effetto di maggiore asportazione di materiale dalle pastiglie realizzando i fori 2 in direzione sostanzialmente radiale anziché tangenziale. In questo caso risulta superfluo alternare il senso di inclinazione dei fori in direzione radiale. Selezionando un qualsiasi altro orientamento dei fori in una direzione compresa tra quella tangenziale e quella radiale è possibile determinare un maggiore o minore effetto di asportazione di materiale dalle pastiglie. It is also possible to avoid the effect of greater removal of material from the pads by making the holes 2 in a substantially radial rather than tangential direction. In this case it is superfluous to alternate the direction of inclination of the holes in the radial direction. By selecting any other orientation of the holes in a direction between the tangential and the radial, it is possible to determine a greater or lesser effect of material removal from the pads.

Per quanto riguarda l'entità della inclinazione dei fori 2, nell'esempio illustrato in fig.2 si ha a=45°, valore che l'inventore considera un buon compromesso tra l'aumento della superficie del mantello laterale del foro e l'aumento della superficie dei risultanti fori ellittici di estremità sulle facce del disco. È chiaro che tale valore può essere variato liberamente secondo specifiche esigenze costruttive, fermo restando che il valore della superficie di dissipazione ottenuto tramite l'inclinazione dei fori è pari a As regards the extent of the inclination of the holes 2, in the example illustrated in fig. 2 we have a = 45 °, a value that the inventor considers a good compromise between the increase in the surface of the lateral mantle of the hole and the increasing the surface area of the resulting elliptical end holes on the faces of the disc. It is clear that this value can be freely varied according to specific construction requirements, it being understood that the value of the dissipation surface obtained through the inclination of the holes is equal to

Nel caso illustrato di a=45° l'incremento di superficie di dissipazione risulta del 41,4%, a parità di diametro e numero dei fori, ma la inclinazione può variare indicativamente tra' 65° e 25° con un incremento di superficie tra il 10,31 ed il 136,6% rispettivamente. Valori di inclinazione superiori a 65° portano ad un incremento di superficie troppo ridotto per essere efficace, mentre angoli inferiori a 25° danno luogo a fori ellittici di estremità che riducono eccessivamente la superficie delle facce del disco, con possibile diminuzione della resistenza dello stesso. In the illustrated case of a = 45 °, the dissipation surface increase is 41.4%, with the same diameter and number of holes, but the inclination can indicatively vary between 65 ° and 25 ° with an increase in surface between 10.31 and 136.6% respectively. Values of inclination higher than 65 ° lead to a surface increase which is too small to be effective, while angles lower than 25 ° give rise to elliptical end holes which excessively reduce the surface of the disk faces, with a possible decrease in the resistance of the same.

È chiaro che la forma realizzativa del disco per freno secondo l'invenzione sopra descritta ed illustrata costituisce solo un esempio suscettibile di numerose variazioni. Ad esempio, i fori 2 possono anche avere sezione differente da quella circolare, e chiaramente il disco può essere realizzato in qualsiasi materiale quale tipicamente acciaio, ghisa, carbonio, etc. It is clear that the embodiment of the brake disc according to the invention described and illustrated above constitutes only an example susceptible of numerous variations. For example, the holes 2 can also have a section different from the circular one, and clearly the disc can be made of any material such as typically steel, cast iron, carbon, etc.

Eventuali aggiunte e/o modifiche potranno pertanto essere apportate al disco per freno oggetto della presente invenzione senza tuttavia uscire dall'ambito di protezione dell'invenzione. Any additions and / or modifications may therefore be made to the brake disc object of the present invention without however departing from the scope of protection of the invention.

Claims (4)

RIVENDICAZIONI 1. Disco per freno costituito da una corona circolare avente un profilo interno {1} sagomato, per il fissaggio sul mozzo di una ruota, ed una pluralità di fori passanti (2), caratterizzato dal fatto che l'asse di detti fori (2) forma col piano del disco un angolo (a) minore di 90° e maggiore di 0°, preferibilmente compreso tra 25° e 65°. CLAIMS 1. Brake disc consisting of a circular crown having an internal profile {1} shaped, for fixing on the hub of a wheel, and a plurality of through holes (2), characterized in that the axis of said holes (2 ) forms an angle (a) less than 90 ° and greater than 0 ° with the plane of the disc, preferably between 25 ° and 65 °. 2. Disco per freno secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l'asse dei fori (2) è orientato in direzione sostanzialmente tangenziale al disco. 2. Brake disc according to claim 1, characterized in that the axis of the holes (2) is oriented substantially tangential to the disc. 3. Disco per freno secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che il senso di inclinazione dei fori (2) lungo il disco è alternato in modo che su ciascuna faccia del disco sia sostanzialmente uguale il numero di fori (2) che passano sulla relativa pastiglia del freno con angolo acuto e quelli che passano con angolo ottuso. 3. Brake disc according to claim 2, characterized in that the direction of inclination of the holes (2) along the disc is alternated so that on each face of the disc the number of holes (2) passing over the relative brake pad with acute angle and those that pass with obtuse angle. 4. Disco per freno secondo una delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto che l'angolo (a) di inclinazione dei fori (2) .è di 45°. Brake disc according to one of claims 1 to 3, characterized in that the angle (a) of inclination of the holes (2) is 45 °.