Dispositivo (10; 70) para endurecer guarniciones de fricción (12,

52) para dispositivos de freno o de embrague de vehículos, que comprende al menos un elemento de transmisión de calor (18, 38, 48, 58, 68, 78) que puede ponerse en posición de aplicación a al menos una guarnición de fricción (12) y que puede calentarse a una temperatura de endurecimiento de la guarnición (12), caracterizado porque el elemento de transmisión de calor (18, 38, 48, 58, 68, 78) puede llenarse de un material acumulador de calor que está concebido para la cesión y/o la absorción de calor latente en el rango de la temperatura de endurecimiento, a cuyo fin dicho material presenta una temperatura de transición de fase en el rango de la temperatura de endurecimiento

Dispositivo para endurecer guarniciones de fricción con acumulador de calor latente.

La presente invención concierne a un dispositivo y a un procedimiento para endurecer guarniciones de fricción, especialmente para mecanismos de freno o embrague de vehículos.

Antecedentes tecnológicos

Para la fabricación de guarniciones de fricción, especialmente para mecanismos de freno o embrague de vehículos, se compacta una masa bruta en forma de polvo, que contiene aglutinante, en un molde de prensado, bajo la acción de la temperatura, por medio de un proceso de prensado, y a continuación se somete dicha masa a un proceso de endurecimiento.

Típicamente, las guarniciones de fricción indeformables después de recorrido del proceso de prensado en caliente son extraídas de los moldes de prensado y alimentadas a un horno continuo para su endurecimiento. Según la naturaleza del proceso de prensado y la composición de la guarnición de fricción prensada, se sujetan las guarniciones de fricción durante el endurecimiento o bien se las endurece en estado libre en una corriente de aire calentada. Durante el proceso de endurecimiento se reticulan los aglutinantes contenidos en la guarnición de fricción y éstos proporcionan así la resistencia o la compresibilidad final necesarias de la guarnición de fricción.

Durante el proceso de endurecimiento se calientan a una temperatura de endurecimiento las guarniciones de fricción y las placas de soporte prensadas casi siempre con las guarniciones de fricción durante el proceso de prensado y se las mantiene a esa temperatura de endurecimiento durante un intervalo de tiempo de endurecimiento prefijado. Dado que el aire es un conductor del calor relativamente malo, una operación de endurecimiento, en la que las guarniciones de fricción quedan rodeadas únicamente por una corriente de aire calentada, requiere un tiempo de endurecimiento relativamente largo.

Estado de la técnica

Se conoce por el documento DE 101 45 442 A1, por ejemplo, un endurecimiento de guarniciones de fricción en el que las guarniciones se sujetan por separado en un llamado bastidor de sujeción para su endurecimiento. Es conocido también el recurso de sujetar las guarniciones de fricción entre placas calentables y transmitir el calor generado o absorbido por las placas de calentamiento haciéndolo pasar directamente de estas placas de calentamiento a las guarniciones de fricción.

Se conoce por el documento DE 44 45 882 A1 un dispositivo correspondiente al preámbulo de la reivindicación 1 para el tratamiento térmico de superficies de fricción, en el que una superficie de calentamiento de un grupo de calentamiento puede ponerse en posición de aplicación a la guarnición de fricción y puede calentarse a una temperatura de endurecimiento de la guarnición de fricción. El grupo de calentamiento presenta cartuchos de calentamiento que están concebidos para entregar calor en el rango de la temperatura de endurecimiento.

Asimismo, se conoce por el documento DE 41 23 723 A1 una prensa hidráulica para el prensado de conformación en caliente de guarniciones de fricción, que comprende unas partes de molde superior e inferior con unas placas de calentamiento superior e inferior que poseen cada una de ellas un elemento de calentamiento.

Asimismo, es conocido el recurso de disponer las guarniciones de fricción entre electrodos que se conectan a su vez a una fuente de corriente conmutable. De este modo, se pueden exponer las guarniciones de fricción a una tensión eléctrica y se pueden calentar uniformemente de dentro a fuera por medio de una corriente eléctrica que circula por la guarnición. El endurecimiento por medio de placas de contacto directamente calentables o a través de la alimentación de una corriente generadora de calor posibilita ciertamente un calentamiento bien controlable y uniforme de las guarniciones de fricción hasta la temperatura de endurecimiento; sin embargo, tales equipos de endurecimiento con calentamiento activo son relativamente costosos, tienen a veces un alto coste de mantenimiento, requieren determinadas medidas de seguridad y son solo condicionalmente adecuados para una producción en serie barata debido a un rendimiento limitado.

Problema de la invención

Frente a esto, la presente invención se basa en el problema de mejorar un dispositivo para endurecer las guarniciones de fricción de la clase citada al principio en el sentido de que se logre un calentamiento controlado, uniforme y constante de guarniciones de fricción durante el proceso de endurecimiento.

Invención y efectos ventajosos

El problema que sirve de base a la invención se resuelve con un dispositivo según la reivindicación 1 y con un procedimiento según la reivindicación 16. Otras formas de realización ventajosas de la invención están indicadas en las reivindicaciones subordinadas.

El dispositivo según la invención para endurecer guarniciones de fricción, especialmente guarniciones de fricción de mecanismos de freno o de embrague de vehículos, dispone de al menos un elemento de transmisión de calor que puede ponerse en posición de aplicación a al menos una guarnición de freno y que puede calentarse hasta una temperatura de endurecimiento de la guarnición. Este elemento de transmisión de calor se puede llenar de un material acumulador de calor que, en el rango de la temperatura de endurecimiento de la guarnición de fricción, está concebido para ceder o absorber calor latente por variación del estado de agregación.

Por consiguiente, el elemento de transmisión de calor lleno del material acumulador de calor tiene la función de un acumulador de calor latente. Típicamente, el material acumulador de calor presenta en el rango de la temperatura de endurecimiento una transición de fase de primer orden, preferiblemente un punto de fusión. La cantidad de calor necesaria para endurecer la guarnición es aportada directamente a través del elemento de transmisión de calor a la guarnición de fricción sujeta típicamente entre dos elementos de transmisión de calor.

Los elementos de transmisión de calor tienen aquí una conductividad calorífica netamente superior a la de, por ejemplo, el aire y posibilitan así un calentamiento rápido y uniforme de las guarniciones de fricción hasta la temperatura de endurecimiento deseado.

Típicamente, los elementos de transmisión de calor se calientan en forma pasiva hasta una temperatura prefijada durante cierto periodo de tiempo, por ejemplo por medio de una corriente de aire caliente, de modo que el material acumulador de calor hace transición casi completamente de un primer estado de agregación típicamente sólido a un segundo estado de agregación típicamente líquido. Después de un calentamiento del elemento de transmisión de calor y una licuación del material acumulador de calor se pone la guarnición de fricción en una posición de aplicación al elemento de transmisión de calor, con lo que la cantidad de calor almacenada en el elemento de transmisión de calor puede ser alimentada a la guarnición de fricción conservando y manteniendo sustancialmente a la vez la temperatura de endurecimiento.

En caso de una cesión de calor a la guarnición de fricción, el material acumulador de calor experimenta típicamente una transición de fase en la que se libera calor latente y se le cede al elemento de transmisión de calor o a la guarnición de fricción. Debido a la liberación de este calor latente se impide efectivamente que la temperatura del elemento de transmisión de calor o la temperatura del material acumulador de calor descienda hasta un nivel por debajo de la temperatura de endurecimiento. De este modo, se pueden efectuar sobre todo un calentamiento rápido y uniforme en guarniciones de fricción situadas en posición de aplicación hasta la temperatura de endurecimiento y una retención duradera de las guarniciones de fricción en el rango de la temperatura de endurecimiento.

El dispositivo según la invención es adecuado especialmente para su utilización en hornos continuos en los que los propios elementos de transmisión de calor son calentados por aire caliente circundante. Dado que en tales hornos de aire caliente solo con dificultad puede conseguirse un ajuste de temperatura exacto, los elementos de transmisión de calor según la invención con el material acumulador de calor posibilitan el ajuste exacto de una temperatura prefijada para el proceso de endurecimiento, la cual se mantiene sustancialmente constante incluso en el caso de fluctuaciones de corta duración del aire caliente circundante y especialmente...

1. Dispositivo (10; 70) para endurecer guarniciones de fricción (12, 52) para dispositivos de freno o de embrague de vehículos, que comprende al menos un elemento de transmisión de calor (18, 38, 48, 58, 68, 78) que puede ponerse en posición de aplicación a al menos una guarnición de fricción (12) y que puede calentarse a una temperatura de endurecimiento de la guarnición (12), caracterizado porque el elemento de transmisión de calor (18, 38, 48, 58, 68, 78) puede llenarse de un material acumulador de calor que está concebido para la cesión y/o la absorción de calor latente en el rango de la temperatura de endurecimiento, a cuyo fin dicho material presenta una temperatura de transición de fase en el rango de la temperatura de endurecimiento.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque la al menos una guarnición de fricción (12, 52) puede sujetarse entre el al menos un elemento de transmisión de calor (18) y un elemento de base (16).

3. Dispositivo según la reivindicación 2, caracterizado porque están previstos varios elementos de transmisión de calor (18, 38, 48, 58, 68, 78) dispuestos en serie para sujetar al menos una guarnición de fricción (12, 52) entre elementos de transmisión de calor contiguos (18, 38, 48, 58, 68, 78).

4. Dispositivo según una o más de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el elemento de transmisión de calor (18, 38, 48, 58, 68, 78) está configurado como una placa con al menos una cavidad (24, 26, 28) para recibir el material acumulador de calor.

5. Dispositivo según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el elemento de transmisión de calor (18, 38, 48, 58, 68, 78) está configurado como un perfil hueco.

6. Dispositivo según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque la cavidad está configurada como una abertura (24, 26, 28) que puede cerrarse por medio de una tapa y que está destinada a recibir el material acumulador de calor.

7. Dispositivo según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque el tamaño y/o la geometría de la cavidad (24, 26, 28) están adaptados a la capacidad calorífica del material acumulador de calor y/o al tamaño y/o la geometría de la guarnición de fricción (12, 52).

8. Dispositivo según una o más de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizado porque la cavidad (24, 26, 28) está configurada como una abertura soldable del elemento de transmisión de calor (18, 38, 48, 58, 68, 78).

9. Dispositivo según una o más de las reivindicaciones 2 a 7, caracterizado porque se puede ejercer por medio de un dispositivo de sujeción (40), bajo la acción de éste sobre al menos un elemento de transmisión de calor (18, 38, 48, 58, 68, 78), una compresión - prefijada por el recorrido de regulación del elemento de transmisión de calor (18, 38, 48, 58, 68, 78) - sobre la al menos una guarnición de fricción (12, 52) sujeta entre elementos de transmisión de calor contiguos (18, 38, 48, 58, 68, 78) o entre el elemento de transmisión de calor (18) y el elemento de base (16).

10. Dispositivo según la reivindicación 9, caracterizado porque, para fijar el recorrido de regulación, está previsto un elemento distanciador (30, 34) entre elementos de transmisión de calor contiguos (68, 78) y/o entre el elemento de transmisión de calor (18) y el elemento de base (16).

11. Dispositivo según una o más de las reivindicaciones 9 ó 10, caracterizado porque, para fijar el recorrido de regulación, el dispositivo de sujeción presenta al menos un tope (90, 92, 94, 96) para al menos un elemento de transmisión de calor (18, 38, 48, 58, 68, 78).

12. Dispositivo según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque entre elementos de transmisión contiguos (18, 38) se pueden disponer al menos dos guarniciones de fricción (12) una junto a otra.

13. Dispositivo según una o más de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizado porque el al menos un elemento de transmisión de calor (18, 38, 48, 58, 68, 78) dispone de al menos un perno de guía (32, 36, 72, 74, 76, 86, 88) que está configurado para encajar en al menos un agujero alargado (62, 64, 66, 80, 82, 84) del dispositivo de sujeción (40).

14. Dispositivo según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el al menos un elemento de transmisión de calor (18, 38, 48, 58, 68, 78) está concebido para liberar la guarnición de fricción (12, 52) al anular una compresión bajo la acción de la fuerza de peso del mismo.

15. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque como material acumulador de calor están previstos cinc, estaño, aluminio, aleaciones con constituyentes de cinc, estaño y/o aluminio y/o materiales acumuladores de calor a base de sal o de parafina.

16. Procedimiento para endurecer al menos una guarnición de fricción (12, 52) a una temperatura de endurecimiento empleando al menos un elemento de transmisión de calor (18, 38, 48, 58, 68, 78) que puede llenarse de un material acumulador de calor, presentando el material acumulador de calor una temperatura de transición de fase en el rango de la temperatura de endurecimiento, con los pasos siguientes:

- calentamiento del elemento de transmisión de calor (18, 38, 48, 58, 68, 78) hasta que el material acumulador de calor haya pasado al menos parcialmente de una primera fase a una segunda fase,

- disposición de la guarnición de fricción (12, 52) en una posición de contacto con el al menos un elemento de transmisión de calor (18, 38, 48, 58, 68, 78),

- aportación de una cantidad de calor del elemento de transmisión de calor (18, 38, 48, 58, 68, 78) a la guarnición de fricción (12, 52) aprovechando un calor latente liberado por la transición de la segunda fase a la primera fase del material acumulador de calor, manteniéndose sustancialmente constante la temperatura del elemento de transmisión de calor (18, 38, 48, 58, 68, 78).

17. Procedimiento según la reivindicación 16, caracterizado porque la temperatura del elemento de transmisión de calor (18, 38, 48, 58, 68, 78) durante el calentamiento por la absorción de energía calorífica del material acumulador de calor al pasar de la primera a la segunda fase está limitada sustancialmente por la temperatura de endurecimiento.

18. Procedimiento según la reivindicación 16 ó 17, caracterizado porque el elemento de transmisión de calor (18, 38, 48, 58, 68, 78) está concebido como un elemento de transmisión de calor pasivo y es calentado externamente, en particular por medio de aire en un horno.

19. Procedimiento según una o más de las reivindicaciones 16 a 18, caracterizado porque la al menos una guarnición de fricción (12, 52) es comprimida en un grado prefijado durante el proceso de endurecimiento bajo la acción de una compresión prefijada por un recorrido de regulación del elemento de transmisión de calor (18, 38, 48, 58, 68, 78) y aplicable a través del al menos un elemento de transmisión de calor (18, 38, 48, 58, 68, 78).

20. Procedimiento según una o más de las reivindicaciones 16 a 19, caracterizado porque el calentamiento del al menos un elemento de transmisión de calor (18, 38, 48, 58, 68, 78) tiene lugar en un horno continuo y la disposición de la guarnición de fricción (12, 52) en la posición de aplicación al elemento de transmisión de calor tiene lugar fuera del horno continuo.