UNA BANDA DE FRENADO, UN DISCO VENTILADO DE FRENO DE DISCO Y UNA CAJA DE MUESTRAS PARA LA PRODUCCION DE UN NUCLEO DE DISCO DE FRENO.

Una banda (14) de frenado para un disco (10) de freno de disco,

que comprende dos placas (16, 18) coaxiales con un eje (Z-Z), enfrentadas cada una con la otra, y separadas para formar un espacio (20) para un flujo de aire desde el eje (Z-Z) hacia el lado exterior de la banda (14), teniendo las placas (16, 18) superficies (22) enfrentadas desde las que se extienden, transversalmente, elementos (24, 26, 28) a modo de pilares, para conectar las placas (16, 18), estando los elementos (24, 26, 28) a modo de pilares distribuidos en anillos circulares o filas concéntricas con las placas (16, 18) de modo que están distribuidos uniformemente por el espacio (20), teniendo estos elementos (24, 26) a modo de pilares que están dispuestos en filas interiores de la banda secciones transversales rómbicas, siendo las secciones transversales consideradas en un área sustancialmente paralela a la dirección del flujo de aire a través del espacio (20), teniendo los elementos rómbicos a modo de pilar una superficie o pared lateral que comprende cuatro caras al menos parcialmente planas, caracterizada:

porque las secciones transversales rómbicas de los elementos (24, 26) a modo de pilares que están en filas interiores de la banda (14) son simétricas con respecto a un eje transversal a la dirección de flujo,

porque extremos radiales de las secciones transversales de filas adyacentes, consideradas en un área sustancialmente paralela a la dirección del flujo de aire a través del espacio (20), están sustancialmente alineados sobre un círculo común,

porque cada uno de los elementos (24, 26, 28) a modo de pilares de cada fila tiene sustancialmente la misma extensión radial en dicha sección transversal,

porque los elementos (24, 26, 28) a modo de pilares interconectan las placas (16, 18) sobre un área no mayor del 15%-25%, con preferencia el 20% del total del área superficial enfrentada de cada placa, y

porque cada elemento (24, 26, 28) adecuado para la conexión entre las placas (16, 18) se extiende desde una placa hasta la otra (16, 18) mientras permanece en el interior del espacio (20)

Una banda de frenado, un disco ventilado de freno de disco y una caja de muestras para la producción de un núcleo de disco freno.

La presente invención se refiere a una banda de frenado y a un disco ventilado para freno de disco, en particular aunque no exclusivamente para aplicaciones en el campo de la automoción.

Un aspecto adicional de la presente invención se refiere a una caja de muestras para la producción de un núcleo de disco para freno de disco.

Como es conocido, un disco del tipo especificado anteriormente está constituido por dos porciones coaxiales. Una primera porción, la campana de soporte, se destina a la conexión con el cubo de rueda de un vehículo, y el resto, la porción periférica, conocida como banda de frenado, se destina a cooperar con los calibradores de freno de disco con el fin de ejercer la fuerza de frenado sobre el vehículo.

Más en particular, la presente invención se refiere a un llamado disco ventilado, es decir, un disco en el que la banda de frenado está constituida por dos placas coaxiales, enfrentadas, separadas de modo que forman un espacio. Las dos placas están conectadas por elementos a modo de pilares que se extienden a través del espacio entre las dos placas. De ese modo, se crean conductos de ventilación entre las placas y el aire circula a través de los conductos en una dirección desde el lado interno de la banda de frenado hacia el lado externo, ayudando con ello a disipar al ambiente el calor generado en la banda durante cada operación de frenado.

Se conocen elementos a modo de pilares de diversas formas, de varios tamaños, y distribuidos de varias maneras alrededor del espacio de la banda de frenado. Se conocen discos para freno de disco en los que los elementos a modo de pilares se encuentran distribuidos en una disposición quincuncial y en tres filas. Además, la forma de la sección transversal de cada elemento a modo de pilar, tomada según un área sustancialmente paralela a la dirección del flujo de aire a través del espacio, varía de fila en fila. En particular, los elementos de la fila interior tienen una sección transversal que es ahusada hacia el lado exterior de la banda de frenado.

Un disco de ese tipo se encuentra descrito, por ejemplo, en el documento US-4.865.167.

También son conocidos discos con elementos a modo de pilares de diferentes magnitudes radiales, que están redondeados hacia el interior de la banda de frenado. Un disco de ese tipo se encuentra descrito, por ejemplo, en el documento US-6.152.270.

Se conocen otros discos provistos de elementos a modo de pilares a partir de los documentos EP-A-0318687, EP-A-0989321, DE-1164455, EP-1122456 y DE-A-4210449, que divulga el preámbulo de la reivindicación 1.

Aunque estos discos conocidos son satisfactorios desde muchos puntos de vista, tienen desventajas conside-rables.

En primer lugar, se ha observado una pobre eficacia de ventilación o, en otras palabras, una pobre capacidad de enfriamiento, debido a la resistencia ofrecida al flujo de aire en el interior del espacio presente en la banda de frenado, cuya resistencia está causada por la forma conocida de los elementos que conectan las placas.

Además, se ha observado una pobre resistencia de la banda de frenado a los esfuerzos térmicos y, en algunos casos extremos, a los esfuerzos mecánicos, estando esta pobre resistencia causada principalmente por la disposición geométrica conocida de los elementos que conectan las placas.

También se conoce el hecho de que se producen discos para frenos de disco mediante fundición, y los conductos de ventilación entre las dos placas se forman durante la fundición, con el uso de un núcleo. El núcleo, a su vez, se forma mediante la inyección de arena para núcleos, es decir, un aglomerado de arena y de resinas, en una caja de muestras.

Esta última está constituida por dos semi-carcasas que, cuando se acoplan, definen en el interior de las mismas una cavidad que reproduce, entre otras cosas, la estructura interna del disco y, en particular, el espacio entre las dos placas. Las dos semi-carcasas tienen por consiguiente elementos sobresalientes para definir cavidades en el núcleo que, cuando se funde el disco, formarán los elementos a modo de pilares que conectan las dos placas.

Durante la producción del núcleo, la arena para núcleos se inyecta en las dos semi-carcasas acopladas haciéndola fluir desde el diámetro más interno hasta el diámetro más externo. Cuando la arena empieza a fluir a través de la cavidad que definirá el espacio entre las dos placas, los elementos sobresalientes y, en particular, la fila interna, provocan en consecuencia una obstrucción para el flujo de arena.

La etapa de moldeo de núcleo resulta así crítica, debido a las obstrucciones mencionadas en lo que antecede. De hecho, la arena que se encuentra en las proximidades de los elementos a modo de pilares de la fila más externa y, en particular, en la zona que se enfrenta hacia el exterior en relación con el disco, no tiene la compacidad necesaria para resistir la fundición del metal derretido. Durante la fundición, el flujo de metal derretido puede, de hecho, socavar las zonas menos compactas del núcleo y sustituirlas, dando lugar a protuberancias indeseadas que afectan negativamente a las posteriores etapas de procesamiento y al funcionamiento del disco.

Las protuberancias pueden ocasionar obstrucciones en la primera etapa de procesamiento posterior, en la que el disco es agarrado y posicionado mediante elementos contenedores que están insertados en el espacio entre las placas. Además, las protuberancias pueden conducir, por ejemplo, a un desequilibrio en las masas del disco de modo que se debe eliminar una cantidad mayor de material en la etapa de equilibrado al final del ciclo de procesamiento. Finalmente, cuando el disco está en uso, la presencia de estas protuberancias puede constituir una obstrucción para el flujo de aire a través de los conductos de ventilación dando lugar a perturbaciones del flujo con la consiguiente reducción de la eficacia de enfriamiento.

Queda claro a partir de lo que antecede que, para impedir las desventajas mencionadas anteriormente, existe la necesidad particular en este campo de conseguir un correcto grado de compacidad en cada porción del núcleo que será utilizado posteriormente durante la fundición de un disco para freno de disco.

El objeto de la presente invención consiste en diseñar y proporcionar una banda de frenado, un disco ventilado para freno de disco, y una caja de muestras para la producción del núcleo de disco para freno de disco, que satisfagan los requisitos mencionados en lo que antecede y que, al mismo tiempo, eviten los problemas mencionados con referencia a la técnica anterior.

Este objeto se ha conseguido por medio de una banda de frenado para un disco de freno de disco de acuerdo con la reivindicación 1, por medio de un disco ventilado para freno de disco de acuerdo con la reivindicación 16, y por medio de una caja de muestras para la producción de un núcleo de disco para freno de disco de acuerdo con la reivindicación 19.

Características y ventajas adicionales de la banda, del disco y de la caja de muestras de acuerdo con la invención quedarán claras a partir de la siguiente descripción de una realización preferida de los mismos, dada a título de ejemplo no limitativo con referencia a los dibujos anexos, en los que:

La figura 1 es una vista en perspectiva, parcialmente en corte, de un disco para freno de disco de acuerdo con la presente invención;

La figura 2 es una vista frontal, parcialmente en corte, del disco de la figura 1;

La figura 3 es un corte a través del disco, tomado por la línea III-III de la figura 2;

La figura 4 es un corte a través de una posible variante del disco de la figura 3;

La figura 5 es un corte diametral a través de una caja de muestras de acuerdo con la presente invención;

La figura 6 muestra la caja de muestras de la figura 5 en una condición operativa diferente;

La figura 7 es un corte diametral a través de un núcleo producido mediante la caja de muestras de las figuras 5 y 6;

La figura 8 muestra, en corte diametral, un disco para freno de disco en la etapa de su producción por fundición;

La figura 9 es una vista en perspectiva, parcialmente en corte, de un detalle de la caja de muestras;

La figura 10 es una vista lateral, parcialmente en corte, del detalle de la figura...

1. Una banda (14) de frenado para un disco (10) de freno de disco, que comprende dos placas (16, 18) coaxiales con un eje (Z-Z), enfrentadas cada una con la otra, y separadas para formar un espacio (20) para un flujo de aire desde el eje (Z-Z) hacia el lado exterior de la banda (14), teniendo las placas (16, 18) superficies (22) enfrentadas desde las que se extienden, transversalmente, elementos (24, 26, 28) a modo de pilares, para conectar las placas (16, 18), estando los elementos (24, 26, 28) a modo de pilares distribuidos en anillos circulares o filas concéntricas con las placas (16, 18) de modo que están distribuidos uniformemente por el espacio (20), teniendo estos elementos (24, 26) a modo de pilares que están dispuestos en filas interiores de la banda secciones transversales rómbicas, siendo las secciones transversales consideradas en un área sustancialmente paralela a la dirección del flujo de aire a través del espacio (20), teniendo los elementos rómbicos a modo de pilar una superficie o pared lateral que comprende cuatro caras al menos parcialmente planas, caracterizada:

porque las secciones transversales rómbicas de los elementos (24, 26) a modo de pilares que están en filas interiores de la banda (14) son simétricas con respecto a un eje transversal a la dirección de flujo,

porque extremos radiales de las secciones transversales de filas adyacentes, consideradas en un área sustancialmente paralela a la dirección del flujo de aire a través del espacio (20), están sustancialmente alineados sobre un círculo común,

porque cada uno de los elementos (24, 26, 28) a modo de pilares de cada fila tiene sustancialmente la misma extensión radial en dicha sección transversal,

porque los elementos (24, 26, 28) a modo de pilares interconectan las placas (16, 18) sobre un área no mayor del 15%-25%, con preferencia el 20% del total del área superficial enfrentada de cada placa, y

porque cada elemento (24, 26, 28) adecuado para la conexión entre las placas (16, 18) se extiende desde una placa hasta la otra (16, 18) mientras permanece en el interior del espacio (20).

2. Una banda de frenado de acuerdo con la reivindicación 1, en la que los elementos (24, 26) a modo de pilares tienen superficies planas enlazadas que delimitan las secciones transversales rómbicas.

3. Una banda de frenado de acuerdo con la reivindicación 1, en la que las dos placas (16, 18) están conectadas por medio de elementos (24, 28) a modo de pilares, dispuestos a lo largo de al menos una fila interna y una fila externa que son concéntricas cada una con la otra.

4. Una banda de frenado de acuerdo con la reivindicación 3, en la que los elementos (28) a modo de pilares de la fila externa tienen una sección transversal sustancialmente en forma de gota en un área sustancialmente paralela a la dirección del flujo de aire a través del espacio (20).

5. Una banda de frenado de acuerdo con la reivindicación 4, en la que la sección transversal sustancialmente en forma de gota de los elementos (28) a modo de pilares de la fila externa es ahusada hacia el eje (Z-Z) de las placas (16, 18).

6. Una banda de frenado de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 3 a 5, en la que se proporcionan una o dos filas intermedias adicionales de elementos (26) a modo de pilares.

7. Una banda de frenado de acuerdo con la reivindicación 1, en la que los elementos (24) a modo de pilares de la fila interna tienen, en un área sustancialmente paralela a la dirección del flujo de aire a través del espacio (20), una diagonal de la sección transversal rómbica, transversal a la dirección de flujo, que tiene unas dimensiones de entre 6 mm y 7 mm.

8. Una banda de frenado de acuerdo con la reivindicación 1, en la que los elementos (26) a modo de pilares de dicha al menos una fila intermedia tienen, en un área sustancialmente paralela a la dirección del flujo de aire a través del espacio (20), una diagonal de la sección transversal rómbica, transversal a la dirección de flujo, que tiene unas dimensiones de entre 7 mm y 8 mm.

9. Una banda de frenado de acuerdo con la reivindicación 1, en la que los elementos (26) a modo de pilares de la al menos una fila intermedia están desviados en relación a los (24, 28) de la fila interna y de la fila externa.

10. Una banda de frenado de acuerdo con la reivindicación 1, en la que los elementos (24, 26, 28) a modo de pilares están distribuidos según una disposición quincuncial entre las dos placas (16, 18).

11. Una banda de frenado de acuerdo con la reivindicación 1, en la que los elementos (24, 26) a modo de pilares de las filas interior e intermedia tienen, en una dirección radial, extremos con radios de enlace variables desde 1,5 mm hasta 2,5 mm, preferiblemente 2 mm.

12. Una banda de frenado de acuerdo con la reivindicación 1, en la que los elementos (28) a modo de pilares de la fila exterior tienen, en una dirección radial, un primer extremo con un radio de enlace variable desde 1,5 hasta 2,5 mm, preferiblemente 2 mm, y un segundo extremo con un radio de enlace variable desde 4 mm hasta 5 mm, preferiblemente 4,5 mm.

13. Una banda de frenado de acuerdo con la reivindicación 1, en la que los elementos (24) a modo de pilares de la fila interna tienen, en una dirección transversal a la dirección de flujo, radios de enlace variables desde 3 mm hasta 3,5 mm entre las superficies planas.

14. Una banda de frenado de acuerdo con la reivindicación 1, en la que los elementos (26) a modo de pilares de la al menos una fila intermedia tienen, en una dirección transversal a la dirección de flujo, radios de enlace variables desde 3,5 mm hasta 4 mm entre las superficies planas.

15. Una banda de frenado de acuerdo con la reivindicación 1, en la que los elementos (24, 26, 28) a modo de pilares están conectados a las placas (16, 18) con radios de enlace variables desde 3 mm hasta 4 mm, preferiblemente 3,5 mm.

16. Un disco (10) de freno de disco, que comprende una banda (14) de frenado de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

17. Un disco de freno de disco de acuerdo con la reivindicación 16, en el que la banda (14) de frenado no tiene elementos para su conexión a una campana (12) que tengan un primer extremo fijado a la banda (14) de frenado y un segundo extremo asociado deslizantemente a la campana (12).

18. Un disco de freno de disco de acuerdo con la reivindicación 16, en el que una placa (16) de la banda (14) de frenado está conectada a una campana (12).

19. Una caja (34) de muestras para la producción de un núcleo (44) para un disco (10) de freno de disco, que comprende dos semi-carcasas (36, 38) que, ya acopladas, definen una cavidad (40), y de las que al menos una tiene elementos (52) que se proyectan hacia la otra a través de la cavidad (40) para producir en el núcleo (44) cavidades para la formación de elementos (24) a modo de pilares que se extienden para conectar placas (16, 18) que constituyen una banda (14) de frenado del disco, como se define en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15.

20. Una caja de muestras de acuerdo con la reivindicación 19, en la que los elementos (52) sobresalientes están distribuidos alrededor de un anillo circular o fila concéntrica con la respectiva semi-carcasa (36).

21. Una caja de muestras de acuerdo con la reivindicación 20, en la que cada una de las dos semi-carcasas (36, 38) comprende elementos (54, 56) sobresalientes adicionales que se extienden a través de una porción de la profundidad de la cavidad (40) entre las dos semi-carcasas.

22. Una caja de muestras de acuerdo con la reivindicación 21, en la que los elementos (54, 56) sobresalientes adicionales de una semi-carcasa tienen una superficie (58) para contactar con respectivos elementos (54, 56) sobresalientes adicionales de la otra semi-carcasa.

23. Una caja de muestras de acuerdo con la reivindicación 21 o la reivindicación 22, en la que los elementos (54, 56) sobresalientes adicionales están distribuidos alrededor de al menos un anillo circular o una fila concéntrica con la respectiva semi-carcasa.