ES2319307T3 - Procedimiento de concepcion de sistema de frenado con bajo nivel de ruido. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de concepción de un sistema de frenado que comprende unos subconjuntos primero y segundo que comprende entre otras las etapas de: - determinar las frecuencias de resonancia del modo propio de uno y otro subconjunto; - identificar, sobre la base de las frecuencias de resonancia de los modos propios, el o los subconjuntos que intervienen en la generación del ruido; - intervenir en al menos uno de dichos subconjuntos en juego con el fin de alejar las frecuencias de resonancia de los dos subconjuntos de manera que la relación (R) entre la frecuencia de resonancia más alta y la frecuencia de resonancia más baja sea al menos igual a 1,12, efectuándose la modificación de una frecuencia de resonancia de un modo propio mediante disminución o aumento de la masa de un subconjunto; caracterizado: - porque el primer subconjunto comprende un disco de freno, y comprendiendo un segundo subconjunto una chapa, una pinza (2) de freno, al menos un pistón (8) montado con deslizamiento en la pinza (2), una primera pastilla (10) de freno capaz de ser aplicada contra las caras del disco de freno mediante el pistón, y - porque la etapa de intervención en el primer subconjunto consiste entre otras en modificar la forma de las aletas (20) del disco de freno.
Description
Procedimiento de concepción de sistema de
frenado con bajo nivel de ruido.
La presente invención se refiere a un
procedimiento de concepción de sistema de frenado con bajo nivel de
ruido y a un sistema obtenido mediante tal procedimiento, en
particular un sistema de frenado que comprende un freno de disco
para vehículo automóvil.
Un freno de disco de un tipo conocido comprende
una pinza, una chapa montada fija en un portamangueta del vehículo,
estando montada la pinza de forma deslizante con respecto a esta
chapa, el freno de disco comprende igualmente unas guarniciones de
freno destinadas a entrar en contacto con las caras de un disco de
freno solidario a una rueda, el sistema de frenado comprende
igualmente el disco de freno.
Durante una acción de frenado, las pastillas de
freno entran en contacto con las caras del disco de freno. El
conjunto del freno de disco es entonces puesto en vibración y es
susceptible de generar un ruido de rechinamiento (squeal en
terminología anglosajona) comprendido entre 1 kHz y 15 kHz. Queda
claro que la aparición de un ruido durante un frenado es una fuente
de inquietud para el conductor del automóvil ya que el sistema de
frenado constituye un órgano de seguridad y que todo ruido puede
hacer temer un mal funcionamiento. Por otra parte, los progresos
realizados para hacer silencioso el motor hacen los ruidos
provocados por el sistema de frenado cada vez más audibles, e
implican que estos deben ser reducidos e incluso si es posible
suprimidos. Además, este ruido es una fuente de incomodidad para el
conductor y los pasajeros del vehículo.
Cada elemento tiene varios modos propios a los
que corresponde una frecuencia de resonancia. La aparición del
rechinamiento proviene del hecho de que una frecuencia de resonancia
de un modo propio está cerca de la frecuencia del ruido llamado de
rechinamiento. Con el fin de reducir o incluso de suprimir este
ruido, es conocido entonces aislar cada uno de los elementos del
sistema, determinar la frecuencia propia de cada uno de los modos
propios de estos elementos, y después determinar cuáles son los
elementos cuyas frecuencias están cerca de la del ruido y
seguidamente modificar cada uno de los elementos de manera que las
frecuencias de resonancia estén alejadas de la frecuencia del
ruido.
Siempre ha parecido que el método que consiste
en efectuar un estudio elemento por elemento era el más simple y el
más eficaz. Este procedimiento de análisis y de supresión o de
reducción del ruido es muy utilizado en el campo de los sistemas de
frenado. No obstante, parece que este procedimiento de concepción no
proporciona en todos los casos una satisfacción plena, ya que
ciertos frenos así concebidos generan un ruido de rechinamiento.
Es, por consiguiente, un objetivo de la presente
invención ofrecer un procedimiento de concepción de sistemas de
frenado silenciosos.
Es igualmente el objetivo de la presente
invención ofrecer un procedimiento de concepción de sistemas de
frenado silenciosos que sea fácil de poner en funcionamiento.
Es igualmente un objetivo de la presente
invención ofrecer unos sistemas de frenado en particular unos frenos
de disco silenciosos.
Estos objetivos se alcanzan mediante un
procedimiento que consiste en no trabajar más elemento por elemento
sino en estudiar y analizar la reacción de subconjuntos y en
desplazar la o las frecuencias de resonancia de los modos propios
de los subconjuntos que intervienen en la generación del ruido.
En efecto, los inventores han resaltado que, de
manera sorprendente, es suficiente limitarse al estudio de los
subconjuntos y no a cada uno de los elementos de manera aislada que
constituyen el sistema de frenado.
La invención tiene entonces por ventaja
simplificar el estudio ya que necesita la determinación de un número
más bajo de frecuencias de resonancia, la concepción es entonces
más rápida.
La presente invención tiene entonces por objeto
un procedimiento de concepción de un sistema de frenado que
comprende unos subconjuntos primero y segundo que comprende entre
otras las etapas de:
- determinar las frecuencias de resonancia del
modo propio de uno y otro subconjunto;
- identificar, sobre la base de las frecuencias
de resonancia de los modos propios, el o los subconjuntos que
intervienen en la generación del ruido;
- intervenir en al menos uno de dichos
subconjuntos en juego con el fin de alejar las frecuencias de
resonancia de los dos subconjuntos de manera que la relación entre
la frecuencia de resonancia más alta y la frecuencia de resonancia
más baja sea al menos igual a 1,12, efectuándose la modificación de
una frecuencia de resonancia de un modo propio por disminución o
aumento de la masa de un subconjunto, véase el documento
EP-A-1058020.
La invención está definida por todas las
características de la reivindicación 1.
La presente invención tiene igualmente por
objeto un procedimiento caracterizado porque la relación es
preferentemente superior a 1,15.
La presente invención tiene igualmente por
objeto un procedimiento caracterizado porque el segundo subconjunto
comprende igualmente un pivote de las ruedas que soporta el
freno.
La presente invención tiene igualmente por
objeto un procedimiento caracterizado porque las aletas tienen una
sección transversal de forma trapezoidal.
La presente invención se comprenderá mejor con
ayuda de los dibujos en los anexos en los que:
- la figura 1 es una vista en corte de un
detalle de un sistema de frenado;
- la figura 2 es un diagrama que representa las
etapas del procedimiento de concepción según la presente
invención;
- la figura 3 es una vista parcial de un disco
de freno obtenido gracias al procedimiento según la presente
invención.
Por razones de simplificación, a continuación se
describirá un sistema de frenado dotado de un freno de disco, sin
embargo de manera habitual los sistemas de frenado comprenden dos
frenos de disco y dos frenos de tambor o cuatro frenos de disco o
cuatro frenos de tambor. Queda claro que el procedimiento de
concepción según la presente invención se aplica a estos sistemas
de frenado y que es suficiente aplicar este procedimiento a los
diferentes
frenos.
frenos.
De manera habitual, los frenos llevados por el
mismo eje son idénticos, por consiguiente el freno obtenido según
la presente invención para un lado del eje es utilizable para el
otro lado del eje.
En la figura 1, se puede ver un sistema de
frenado que comprende al menos un freno de disco. El freno de disco
representado es de tipo de freno deslizante, pero la presente
invención se aplica por supuesto igualmente a los sistemas de
frenado que comprenden unos frenos fijos. El freno 2 de disco
comprende una chapa (no representada) montada fija en un
portamangueta de una rueda, una pinza 6 montada de manera deslizante
en la chapa, un pistón 8 montado con deslizamiento estanco en la
pinza 6 y destinado a aplicar unas pastillas primera y segunda 10,
12 de freno contra unas pistas primera y segunda 14, 16 de fricción
de un disco 18 de freno solidario en rotación a una rueda.
Durante una orden de frenado, el pistón se
desplaza en dirección del disco 18 de freno para aplicar la primera
pastilla 10 contra la primera cara 14 del disco 18, y después por
reacción la pinza se desplaza aplicando la segunda pastilla 12
contra la segunda cara 16 del disco 18, provocando entonces la
ralentización del movimiento del disco y por consiguiente de la
rueda.
Es el contacto entre el disco en rotación y las
pastillas lo que es susceptible de provocar el rechinamiento o
squeal.
En la figura 2, se puede ver un diagrama que
representa las principales etapas de un procedimiento de concepción
de un sistema de frenado según la presente invención. Cuando las
formas de los diferentes elementos que constituyen el sistema de
frenado han sido determinadas, el procedimiento consiste:
- En la etapa 100, en definir dos subconjuntos
estructurales; por ejemplo, en el caso de un freno de disco, los
inventores han definido como primer subconjunto el disco y como
segundo subconjunto la pinza, la chapa y la pastilla interior
10.
- En la etapa 200, en determinar las frecuencias
de resonancia de los modos propios de cada uno de los
subconjuntos.
- En la etapa 300, en verificar si los valores
de frecuencia de resonancia están suficientemente alejados para que
los subconjuntos no entren en resonancia. Los inventores han
determinado que, para obtener los mejores resultados, la relación R
entre la frecuencia de resonancia más alta y la frecuencia de
resonancia más baja debe ser superior a 1,12 y preferentemente
superior a 1,15.
- En la etapa 400, si las frecuencias de
resonancia están demasiado cerca, en modificar la frecuencia de
resonancia de uno de los subconjuntos o de cada uno de los
subconjuntos.
La modificación de los subconjuntos consiste en
hacer más ligero o más pesado uno u otro o los dos subconjuntos.
En un primer ejemplo, el sistema de frenado
comprende un freno de disco constituido por un primer subconjunto
formado por el disco y un segundo subconjunto formado por la chapa,
la pinza y la pastilla. Un modo propio del disco tiene una
frecuencia de resonancia de 2,1 kHz y un subconjunto
chapa-pinza-pastilla tiene una
frecuencia de resonancia de 1,9 kHz. Los inventores han modificado
el disco de manera que la frecuencia de resonancia de dicho modo
propio se desplace a 2,5 kHz. Para esto, la masa del disco ha sido
aumentada 500 gramos. La relación R es entonces igual a 1,31.
En un segundo ejemplo, teniendo un modo propio
del disco una frecuencia de resonancia de 3,6 kHz y teniendo un
subconjunto chapa-pinza-pastilla una
frecuencia de resonancia de 3,9 kHz, los inventores han modificado
el conjunto chapa-pinza-pastilla de
manera que la frecuencia de resonancia de dicho modo propio se
desplace a 3,24 kHz aumentando la masa de la pinza 500 gramos. La
relación R es igual a 1,20.
En la figura 3, se puede ver un ejemplo de
modificaciones proporcionadas a un disco de freno para aumentar la
masa y por lo tanto reducir la frecuencia de resonancia de un modo
propio.
El disco comprende unas aletas 20 de
refrigeración que conectan las caras primera y segunda del disco de
freno. Habitualmente estas aletas tienen una sección rectangular.
Según la invención, éstas tienen una sección trapezoidal de manera
que aumentan el volumen y por lo tanto la masa. En el ejemplo
representado, la sección aumenta en la dirección radial hacia el
exterior del disco. Pero queda claro que se puede prever al
contrario una disminución de esta sección de las aletas en la
dirección radial hacia el exterior.
Además el disco comprende en su parte central un
sombrero 22 dotado de orificios de pasos para unos tornillos de
fijación a una rueda. De manera conocida, el sombrero 22 está
conectado a al menos una de las pistas de fricción mediante una
parte anular llamada conexión 30. Se puede entonces prever modificar
la conexión para aumentar o reducir la masa del disco de freno.
La mayor parte de los discos de freno comprende
un canal 24 de refrigeración anular practicado en la base de la
pista de fricción a la que está conectada el sombrero y que rodea el
sombrero, se puede igualmente pensar en modificar la forma de este
canal para modificar la masa del disco, por ejemplo haciendo variar
su espesor y/o su profundidad.
Queda claro que se puede prever aumentar o
reducir la masa de las pastillas de freno modificando por ejemplo
el tamaño de la placa portaguarnición, del pistón realizando por
ejemplo un pistón de material plástico si se desea reducir la masa
o añadiendo una masa en el interior del cuerpo hueco del pistón y/o
de la chapa.
Queda claro que la presente invención se aplica
igualmente a sistemas de frenado que comprenden frenos de disco que
comprenden varios pistones y/o varios discos.
Queda igualmente claro que el procedimiento de
concepción según la presente invención se aplica igualmente a la
concepción de los frenos de tambor.
Queda claro que el procedimiento de puesta a
punto puede ser aplicado a todos los frenos de un vehículo
automóvil.
Queda igualmente claro que el procedimiento
según la presente invención puede aplicarse a la concepción de
sistemas de frenado hidráulico, electrohidráulico, enteramente
eléctrico o híbrido.
La presente invención se aplica principalmente
al sector del automóvil, en particular a los coches
particulares.
Claims (5)
1. Procedimiento de concepción de un sistema de
frenado que comprende unos subconjuntos primero y segundo que
comprende entre otras las etapas de:
- determinar las frecuencias de resonancia del
modo propio de uno y otro subconjunto;
- identificar, sobre la base de las frecuencias
de resonancia de los modos propios, el o los subconjuntos que
intervienen en la generación del ruido;
- intervenir en al menos uno de dichos
subconjuntos en juego con el fin de alejar las frecuencias de
resonancia de los dos subconjuntos de manera que la relación (R)
entre la frecuencia de resonancia más alta y la frecuencia de
resonancia más baja sea al menos igual a 1,12, efectuándose la
modificación de una frecuencia de resonancia de un modo propio
mediante disminución o aumento de la masa de un subconjunto;
caracterizado:
- porque el primer subconjunto comprende un
disco de freno, y comprendiendo un segundo subconjunto una chapa,
una pinza (2) de freno, al menos un pistón (8) montado con
deslizamiento en la pinza (2), una primera pastilla (10) de freno
capaz de ser aplicada contra las caras del disco de freno mediante
el pistón, y
- porque la etapa de intervención en el primer
subconjunto consiste entre otras en modificar la forma de las
aletas (20) del disco de freno.
2. Procedimiento según la reivindicación
precedente, caracterizado porque la relación (R) es superior
a 1,15.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque el segundo subconjunto comprende
igualmente un pivote de las ruedas que soporta el freno.
4. Procedimiento según la reivindicación
precedente, caracterizado porque las aletas (20) tienen una
sección transversal de forma trapezoidal.
5. Sistema de frenado caracterizado
porque se obtiene con ayuda de un procedimiento según una cualquiera
de las reivindicaciones precedentes.
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