ES2594757T3 - Disco de freno de material compuesto - Google Patents

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Abstract

Disco de freno de material compuesto para un automóvil, que comprende un pote de disco de freno (2) y al menos un anillo de freno (3, 3') correspondiente, que están unidos entre sí mediante un proceso de ensamblaje, engranando en una zona de ensamblaje (6) un perfil de diente del anillo de freno (8) del lado interior en un perfil de diente del pote de disco de freno (7), presentando los flancos de diente del pote de disco de freno (10) del perfil de diente del pote de disco de freno (7), así como los flancos de diente del anillo de freno (11) del perfil de diente del anillo de freno (8) diferentes ajustes en la zona de ensamblaje (6), caracterizado porque el pote de disco de freno (2) presenta antes del proceso de ensamblaje una forma base cónica y un diámetro de referencia del dentado que se ensancha hacia su extremo abierto (21).

Description

DESCRIPCION
Disco de freno de material compuesto
5 La presente invencion se refiere a un disco de freno de material compuesto, en particular para un automovil, que comprende un pote de disco de freno y un anillo de freno segun la reivindicacion 1 y un procedimiento para la fabricacion de un disco de freno de material compuesto de este tipo segun la reivindicacion 4.
Un disco de freno de material compuesto generico se conoce p.ej. por el documento DE-A-101 25 111.
10
Actualmente se usan discos de freno de fundicion realizados en una pieza, en los que tanto el anillo de freno como el pote de disco de freno estan hechos de un material de fundicion. El inconveniente de esta forma de realizacion en una pieza es el peso elevado, no suspendido. Para reducir ahora el peso, se usan tambien cada vez mas discos de freno de material compuesto, que presentan un pote de un material de aluminio y un anillo de freno de fundicion gris. 15 Gracias a este emparejamiento de materiales puede reducirse el peso de un disco de freno de material compuesto de este tipo, aunque los diferentes coeficientes de dilatacion termica del material del pote de disco de freno y del anillo de freno conducen a problemas. Por lo tanto, en el mercado se imponen cada vez mas los discos de freno de material compuesto, cuyo pote de disco de freno esta hecho de acero o de otro material que contiene hierro. Preferentemente se usa chapa de acero, para conseguir una reduccion de peso ventajosa del disco de freno de 20 material compuesto.
Por el documento DE 10 2009 012 216 A1 se conoce un disco de freno de material compuesto de este tipo con un pote de disco de freno de chapa de acero y un anillo de freno. El anillo de freno esta realizado en dos partes de dos anillos de friccion, que estan unidos entre si mediante botones de union y que estan dispuestos a distancia entre si. 25 Gracias a la distancia entre los dos anillos de friccion, se forman canales entre los anillos de friccion, por los que puede fluir el aire del entorno pudiendo evacuar asi calor. Uno de los anillos de friccion esta provisto de un perfil de diente en el lado interior, en el que esta introducido el perfil de diente del pote de disco de freno. Para el aseguramiento y la fijacion en la direccion axial, en el pote de disco de freno estan realizados elementos de fijacion y bridas. Gracias a las bridas y los elementos de fijacion puede conseguirse un alojamiento flotante del anillo de 30 friccion en el pote de disco de freno, de modo que queda cierto juego en la direccion axial y radial. De este modo pueden compensarse por ejemplo diferentes dilataciones termicas del anillo de friccion y del pote de disco de freno.
La presente invencion pretende resolver el problema de indicar para un disco de freno de material compuesto del tipo generico una forma de realizacion mejorada o al menos una forma de realizacion alternativa, que se caracteriza 35 en particular por un posicionamiento sencillo, con centrado de los componentes de las piezas a ensamblar, el pote de disco de freno y el anillo de freno.
Segun la invencion, este problema se resuelve mediante los objetos de las reivindicaciones independientes. En las reivindicaciones dependientes se indican formas de realizacion ventajosas.
40
La invencion esta basada en la idea general de proveer un pote de disco de freno antes del proceso de ensamblaje al menos en su extremo abierto de un perfil de diente de pote de disco de freno y configurar el al menos un anillo de freno de tal modo que, antes del proceso de ensamblaje, el mismo este provisto de un perfil de diente del anillo de freno en el lado interior, presentando los flancos de diente del pote de disco de freno del perfil de diente del pote de 45 disco de freno, asi como los flancos de diente del anillo de freno del perfil de diente del anillo de freno diferentes ajustes en la zona de ensamblaje.
El perfil de diente del pote de disco de freno presenta preferentemente flancos de diente de pote del disco de freno en forma de arco de circulo, mientras que el perfil de diente del anillo de freno presenta flancos de diente del anillo 50 de freno en forma de evolvente.
Si los dos perfiles de diente presentan una sobremedida uno respecto al otro, los dos componentes pueden ensamblarse mediante sobremedida, por lo que existe una tension entre las distintas piezas a ensamblar, que permite una fijacion del pote de disco de freno y del anillo de freno. Gracias a una configuracion de este tipo de los 55 flancos de diente del anillo de freno y del pote de disco de freno se consigue un posicionamiento sencillo, con centrado de los componentes de las piezas a ensamblar mediante el principio del centrado de flancos, pudiendo experimentar los flancos de diente del anillo de freno y/o los flancos de diente del pote de disco de freno una deformacion elastica y plastica durante el proceso de ensamblaje. Dicho dentado no es un dentado de insercion, como esta descrito por ejemplo en DIN 5480, puesto que en al menos un perfil de diente se produce una
deformacion elastica y plastica. Por lo tanto, se trata sobre todo de una construccion con centrado de flancos, con el objetivo de conseguir estados de tension definidos, tambien bajo diferentes cargas por pares y en caso de solapaduras diferentes del pote de disco de freno y del anillo de freno.
5 En una variante ventajosa de la solucion segun la invencion esta dispuesta una rendija entre las cabezas de diente y los pies de diente de los perfiles de diente en todos los intervalos de temperatura de funcionamiento, de modo que las cabezas de diente y los pies de diente no presentan ningun porcentaje del area de contacto y los pares se transmiten por lo tanto sobre todo mediante los flancos de diente, existiendo el caracter basico de un centrado de flancos.
10
El pote de disco de freno presenta en el estado no montado una forma base conica, presentando el pote de disco de freno un diametro de referencia del dentado que se ensancha hacia su extremo abierto. De este modo puede compensarse la elasticidad creciente y puede conseguirse un porcentaje del area de contacto homogeneo, tambien en la direccion axial.
15
Ademas, es ventajoso que el arco de circulo de los flancos de diente del lado del pote esten concebidos en comparacion con la forma del flanco de diente en el anillo de freno de tal modo que se obtenga un diagrama de contacto lo mas ancho posible mediante los flancos de diente, para que la presion superficial sea lo mas reducida posible y quede distribuida de la forma mas homogenea posible. Por diagrama de contacto ha de entenderse aqui la
20 zona de contacto entre los flancos de diente en el estado montado.
Durante el proceso de ensamblaje, al menos el pote de disco de freno experimenta en la zona de ensamblaje una deformacion elastica, asi como una deformacion elastica y plastica. De este modo se consigue una utilizacion de material mas grande y mas eficiente que en el caso de una concepcion elastica convencional. La deformacion 25 elastica y plastica puede comprobarse mediante fuerzas de insercion a presion mas elevadas en el primer ensamblaje en comparacion con un segundo proceso de ensamblaje repetido.
Otras caracteristicas y ventajas importantes de la invencion resultan de las reivindicaciones dependientes, de los dibujos y de la descripcion de las figuras correspondientes con ayuda de los dibujos.
30
Se entiende que las caracteristicas anteriormente indicadas y las que a continuacion se explicaran no solo pueden usarse en la combinacion respectivamente indicada, sino tambien en cualquier otra combinacion o por si solas, sin abandonar el marco de la presente invencion.
35 En los dibujos estan representados ejemplos de realizacion preferibles y se explicaran mas detalladamente en la descripcion expuesta a continuacion, refiriendose los mismos signos de referencia a los mismos componentes o a componentes similares o que tienen la misma funcion.
40
45
Muestran, respectivamente en una representacion esquematica:
la Figura 1
la Figura 2 la Figura 3 la Figura 4 la Figura 5
un disco de freno de material compuesto de dos partes segun la invencion con un pote de disco de freno y dos anillos de freno;
una zona de ensamblaje del pote de disco de freno y de un anillo de freno; un diente del pote de disco de freno;
un desarrollo de la fuerza de insercion a presion en el primer ensamblaje y en un ensamblaje repetido; un extremo abierto del pote de disco de freno con un chaflan circunferencial.
Como esta representado en la Figura 1, un disco de freno de material compuesto 1 presenta un pote de disco de freno 2 y al menos un anillo de freno 3, 3’. Cuando estan previstos dos anillos de freno 3, 3’, los anillos de freno 3, 3’ 50 pueden estar unidos entre si mediante varios botones de union 4 y pueden estar dispuestos uno a distancia del otro, de modo que se forman varios canales 5 entre los anillos de freno 3, 3’, por los que puede fluir el aire del entorno pudiendo evacuarse de este modo el calor de friccion que se genera. En una zona de ensamblaje 6, el pote de disco de freno 2 presenta un perfil de diente del pote de disco de freno 7 orientado hacia el exterior, que tiene una union funcional con un perfil de diente del anillo de freno 8 en el lado interior del al menos un anillo de freno 3, de modo 55 que pueden transmitirse pares entre el pote de disco de freno 2 y el al menos un anillo de freno 3.
En la Figura 2 esta representada la zona de ensamblaje 6, en la que el pote de disco de freno 2 esta unido con el al menos un anillo de freno 3. Aqui puede verse que el pote de disco de freno 2 esta realizado con paredes finas, al menos en la zona de ensamblaje 6, pudiendo estar situado un grosor de pared de partida del pote de disco de freno
2 al menos en la zona de ensamblaje 6 antes del proceso de ensamblaje en el estado no montado entre 1,5 mm y 5 mm. Es preferible un grosor de pared de partida de 2,5 mm. Ademas, la zona de ensamblaje 6 puede presentar una longitud de ensamblaje entre 10 y 15 mm y preferentemente de 12,5 mm. Una longitud de ensamblaje de este tipo puede aplicarse ademas con un diametro de ensamblaje de 160 mm a 200 mm. Por diametro de ensamblaje se 5 entiende aqui el diametro de referencia del dentado 7, 8. En una forma de realizacion de este tipo, con las longitudes de ensamblaje y los diametros de ensamblaje anteriormente descritos, se presenta por lo tanto una relacion de longitud de ensamblaje a diametro de ensamblaje claramente superior a 1:10. Esto representa una relacion extrema para las uniones de arbol y cubo habituales y puede aplicarse tambien para otras longitudes de ensamblaje y diametros de ensamblaje.
10
Varios dientes del pote de disco de freno 9 engranan en el perfil de diente del anillo de freno 8, apoyandose solo respectivamente un flanco de diente del pote de disco de freno 10 del lado exterior en un flanco de diente del anillo de freno 11, de modo que los pares se transmiten sobre todo mediante los flancos de diente 10, 11.
15 La Figura 3 muestra una configuracion posible del diente del pote de disco de freno 9 con el flanco de diente del pote de disco de freno 10 circular en el lado exterior. Aqui, tanto el flanco de diente del pote de disco de freno 10 del lado exterior como el flanco de diente del pote de disco de freno 10’ del lado interior pueden presentar una forma circular. Una cabeza de diente del pote de disco de freno 12 esta realizada de forma aplanada, al igual que un pie de diente del pote de disco de freno 13. Como punto de referencia 14, que sirve como centro de circulo para los flancos de 20 diente del pote de disco de freno 10, 11 circulares correspondientes, puede usarse un punto en la zona del pie de diente del pote de disco de freno 13, en el lado interior o en el lado exterior.
En la Figura 4 puede verse que un desarrollo de la fuerza de insercion a presion 15 en una primera compresion del pote de disco de freno 2 con el al menos un anillo de freno 3 requiere una fuerza mas elevada que un desarrollo de 25 la fuerza de insercion a presion 16 en una segunda compresion del pote de disco de freno 2 con el al menos un anillo de freno 3. Ademas, se indica en un diagrama de fuerza-recorrido 17 representado en la Figura 4 la fuerza en la ordenada 18, mientras que en la abscisa 19 se indica el recorrido. Ademas, esta representado tambien un desarrollo de la fuerza de insercion a presion 20 al retirar el pote de disco de freno 2 a presion del al menos un anillo de freno 3 entre la primera compresion y la segunda compresion. Los desarrollos de la fuerza de insercion a presion 30 15, 16 representados en el diagrama de fuerza y recorrido 17 de la primera y segunda compresion del pote de disco de freno 2 con el al menos un anillo de freno 3 permiten llegar a la conclusion de que al menos el pote de disco de freno 2 experimenta en la primera compresion con el al menos un anillo de freno 3 ademas de una deformacion elastica, tambien una deformacion elastica y plastica.
35 Un extremo abierto 21 representado en la Figura 5 del pote de disco de freno 2 puede presentar un chaflan 22, que esta dispuesto en el lado exterior del pote de disco de freno 2. Este chaflan 22 puede estar realizado de forma circunferencial en los flancos de diente del pote de disco de freno 10, los cabezas de diente del pote de disco de freno 12 y/o en los pies de diente del pote de disco de freno 13. Gracias a este chaflan 22, el pote de disco de freno 2 puede unirse o ensamblarse mas facilmente con el al menos un anillo de freno 3.
40
Gracias al disco de freno 1 segun la invencion pueden conseguirse las siguientes ventajas:
- un posicionamiento sencillo, con centrado de los componentes de las piezas a ensamblar 2, 3,
- una reduccion del peso en comparacion con los discos de freno de fundicion realizados en una pieza,
45 - una utilizacion del material especialmente efectiva gracias a la deformacion elastica y plastica al
ensamblar el pote de freno 2 con el al menos un disco de freno 3, 3’.

Claims (4)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Disco de freno de material compuesto para un automovil, que comprende un pote de disco de freno (2) y al menos un anillo de freno (3, 3’) correspondiente, que estan unidos entre si mediante un proceso de ensamblaje,
    5 engranando en una zona de ensamblaje (6) un perfil de diente del anillo de freno (8) del lado interior en un perfil de diente del pote de disco de freno (7), presentando los flancos de diente del pote de disco de freno (10) del perfil de diente del pote de disco de freno (7), asi como los flancos de diente del anillo de freno (11) del perfil de diente del anillo de freno (8) diferentes ajustes en la zona de ensamblaje (6), caracterizado porque el pote de disco de freno (2) presenta antes del proceso de ensamblaje una forma base conica y un diametro de referencia del dentado que 10 se ensancha hacia su extremo abierto (21).
  2. 2. Disco de freno de material compuesto segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el perfil de diente del pote de disco de freno (7) presenta flancos de diente del pote de disco de freno (10) en forma de un arco de circulo, mientras que el perfil de diente del anillo de freno (8) presenta flancos de diente del anillo de freno (11) en
    15 forma de evolvente.
  3. 3. Disco de freno de material compuesto segun las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque los perfiles de diente (7, 8) correspondientes presentan cabezas de diente (12) y pies de diente (13), estando dispuesta una rendija entre las cabezas de diente (12) y los pies de diente (13) de los perfiles de diente (7, 8) correspondientes
    20 en todos los intervalos de temperatura de funcioanmeinto.
  4. 4. Procedimiento para la fabricacion de un disco de freno de material compuesto, comprendiendo el disco de freno de material compuesto (1) un pote de disco de freno (2) y al menos un anillo de freno (3, 3’) correspondiente, presentando los flancos de diente del pote de disco de freno (10) del perfil de diente del pote de
    25 disco de freno (7) asi como los flancos de diente del anillo de freno (11) del perfil de diente del anillo de freno (8) diferentes ajustes en la zona de ensamblaje (6), uniendose el pote de disco de freno (2) y el al menos un anillo de freno (3, 3’) mediante un proceso de ensamblaje entre si, engranando en una zona de ensamblaje (6) un perfil de diente del anillo de freno (8) del lado interior en un perfil de diente del pote de disco de freno (7), deformandose el perfil de diente del anillo de freno (8) del lado interior y/o el perfil de diente del pote de disco de freno (7) al menos en 30 la zona de los flancos de diente (10, 11) correspondientes de forma elastica y plastica por el proceso de ensamblaje.
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