Banda (14) de frenado de un disco (10) para un freno del disco de tipo ventilado,

extendiéndose dicha banda (14) de frenado entre un diámetro interno (D1), próximo al eje de rotación (X-X) del disco, y un diámetro externo (D2) alejado de dicho eje de rotación (X-X) del disco, comprendiendo dicha banda (14) de frenado dos placas (16, 18) encaradas mutuamente y que definen un espacio intermedio (22), estando dichas placas (16, 18) enlazadas mutuamente mediante unos medios o miembros (20) de disipación de calor y conexión, estando conformados al menos algunos de dichos medios de conexión como pequeñas columnas que se proyectan de una placa hacia la placa opuesta en forma de pilares (20), estando agrupados dichos pilares (20) en al menos una fila o hilera (30) dispuesta circunferencialmente, teniendo al menos algunos de dichos pilares (20) de dicha al menos una hilera (30) una sección en forma sustancialmente de rombo o diamante, en un plano sustancialmente paralelo al flujo de aire a lo largo de los conductos de ventilación, con cuatro vértices (35) unidos mediante cuatro lados (36), caracterizada porque dichos lados que definen dicha sección son cóncavos para formar una forma de estrella.

Banda de frenado de un disco para un freno de disco de tipo ventilado.

Es el objeto de la presente invención una banda de frenado de un disco para un freno de disco de tipo ventilado.

Como es conocido, los discos para frenos de disco comprenden una tapa o cubo, adaptado para asociar el disco a un cubo de un vehículo, del cual se extiende una porción anular que se denomina banda de frenado, destinada a cooperar con las pastillas de una zapata. En el caso de discos de tipo ventilado, la banda de frenado se obtiene por medio de dos placas encaradas respectivamente y conectadas mutuamente mediante miembros de conexión, por ejemplo en forma de pilares o lengüetas. Las superficies externas de las dos placas definen superficies de frenado opuestas, mientras que las superficies internas definen, junto con los pilares o las lengüetas, conductos de ventilación para la refrigeración del disco que son atravesados por aire de acuerdo a una dirección centrífuga durante el movimiento de giro del propio disco.

Es conocido que la acción de frenado ejercida por las pastillas contra las superficies de frenado del disco genera calor, con el consecuente aumento de la temperatura del disco, hasta que el propio disco se vuelve incandescente en el caso de un funcionamiento particularmente intenso. Debido a la elevada temperatura que alcanza el disco durante la acción de frenado, el disco se deforma, y el contacto entre pastillas y superficies de frenado se deteriora. Además, el material de fricción de las pastillas experimenta un tipo de vitrificación y polución por el material del disco.

Se ha encontrado además que la temperatura más elevada se alcanza en una porción anular central de las superficies de frenado, esto es, en una porción anular central de las superficies externas de las placas respectivas. Durante la vida del disco, tal área es fácilmente proclive a la formación de grietas.

Con el fin de obviar los inconvenientes expuestos anteriormente, es particularmente acuciante en este campo, por lo tanto, la necesidad de aumentar la eficiencia de dispersión del calor generado por la acción de frenado, de modo que se limite las temperaturas alcanzadas por el disco durante y después de la acción de frenado, por un lado, y la necesidad de aumentar la resistencia mecánica de estas porciones centrales de banda de frenado, por el otro lado.

Se conocen soluciones de los documentos WO 2004/102028, y asimismo de los documentos WO 2002/064992; US7.066.306; US7.267.210; US 2006 0243546; US 2004 0124047; US6.367.599; US5.542.503; US4.865.167, WO 2004/102029, que muestra todas las características del preámbulo de la reivindicación 1, y DE 11 64 455. Aunque son satisfactorias desde varios puntos de vista, estas soluciones conocidas no permiten alcanzar un compromiso entre la resistencia mecánica deseada en el área anular central de la banda de frenado y la necesidad en conflicto de maximizar, en la misma área, el flujo de aire capaz de eliminar el aumento de temperatura altamente localizado provocado por la acción de frenado.

El problema que subyace en la presente invención es proporcionar una banda de frenado de un disco para un freno de disco de tipo ventilado que tenga unas características estructurales y funcionales tales que satisfagan la necesidad anteriormente mencionada, a la vez que obvien los inconvenientes reportados anteriormente con referencia al estado de la técnica anterior.

Tal problema se resuelve mediante una banda de frenado de un disco para un freno de disco de tipo ventilado de acuerdo con la reivindicación 1, y un disco de acuerdo con la reivindicación 18.

De acuerdo con un modo ventajoso de realización, una banda de frenado tiene más filas o hileras de pilares, estando dispuestos dichas más hileras de pilares de manera concéntrica mutuamente, y en la cual la hilera dispuesta en la proximidad del borde radialmente externo de la banda alejado del eje de giro de la banda (X-X) tiene al menos algunos de los pilares con una sección transversal sustancialmente triangular, con la base orientada hacia la parte externa del disco y lados en el conducto de ventilación que tienen un perfil cóncavo, en donde dicha sección triangular extiende los lados cóncavos de la misma al solapar con la fila o hilera contigua en la dirección radial.

Características adicionales, y las ventajas de la banda de frenado de un disco para un freno de disco de tipo ventilado de acuerdo con la invención, quedarán claras a partir de la descripción que se ofrece a continuación de modos de realización ejemplarizantes, ofrecidos a modo de ejemplo no limitativo, con referencia a las figuras adjuntas, en las cuales:

las figs. 1a y 1b ilustran dos vistas en perspectiva en sección parcial de un disco para un freno de disco;

la fig. 2 ilustra una vista parcial en planta en sección parcial del disco para un freno de disco de la fig. 1;

la fig. 3 ilustra un detalle aumentado del disco de la fig. 2;

la fig. 4 ilustra una vista en sección de acuerdo con la línea IV-IV del disco de la fig. 2;

la fig. 5 ilustra una vista en perspectiva en sección parcial de un pilar;

las figs. 6a y 6b ilustran dos vistas en perspectiva en sección parcial de un disco para un freno de disco de acuerdo con un modo de realización adicional, que no está de acuerdo con la presente invención;

la fig. 7a ilustra un detalle aumentado del disco de la fig. 6;

la fig. 7b ilustra una vista frontal en sección de un detalle de las hileras de pilares de acuerdo con una solución adicional, que está de acuerdo con la presente invención;

las figs. 8a, 8b y 8c, 8d ilustran los resultados teóricos para la distribución de temperatura en un disco para un freno de disco, de acuerdo con la fig. 6a (8a, 8b) comparada con las soluciones del estado de la técnica de acuerdo con las figs. 8c, 8d;

la fig. 9a ilustra los resultados teóricos para la distribución de velocidad de aire dentro de los conductos de ventilación en un disco para un freno de disco de acuerdo con la fig. 6a (campo de movimiento) , en comparación con la solución del estado de la técnica de acuerdo con la fig. 9b.

Con referencia a las figuras anteriormente mencionadas, un disco para un freno de disco de tipo ventilado se indica generalmente con el numero 10. Una tapa o cubo se indica con el número 12, y una banda de frenado se indica con el número 14.

Un eje alrededor del cual gira el disco se indica con la referencia X-X. Por dirección axial al disco o banda de frenado se entiende una dirección paralela al eje X-X. La dirección radial al disco o banda de frenado, esto es, una dirección perpendicular a la dirección axial o eje X-X, se indica generalmente con la referencia Z-Z. Finalmente, por dirección T-T tangencial o circunferencial al disco se entiende una dirección tangente a una circunferencia que tiene su centro en el eje X-X y que descansa en un plano perpendicular al mismo (por ejemplo, la fig. 4) .

La banda 14 de frenado se extiende entre un diámetro interno D1, próximo al eje de rotación X-X del disco, y un diámetro externo D2, alejado de dicho eje de rotación X-X del disco (por ejemplo, la fig. 3) .

La banda de frenado comprende dos placas 16 y 18, enlazadas mediante medios de conexión, por ejemplo en forma de pilares 20. Un espacio intermedio 22 se define entre las dos placas 16 y 18, que está dividido en conductos de ventilación por los medios de conexión.

De las dos placas, la que está en el mismo lado en el que se extiende la tapa se ha indicado como 16, con relación a un plano medio 24 del espacio intermedio entre las dos placas, mientras que la otra que está en el lado opuesto a aquel en el que se extiende la tapa ha sido indicada con el número 18, en relación al plano medio 24 mencionado anteriormente del espacio intermedio entre las dos placas.

De acuerdo con un modo de realización, un pilar de conexión 20 entre dos placas 16, 18 de una banda 14 de frenado de un disco 10 para un freno de disco de tipo ventilado tiene, en un plano sustancialmente paralelo al flujo de aire a lo largo del conducto de ventilación, una sección sustancialmente en forma de rombo o diamante con cuatro vértices unidos mediante cuatro lados, en donde dichos lados, que definen dicha sección, son cóncavos, en otras palabras, vienen a formar una forma de estrella cuyos radios interfieren más que linealmente, al extenderse ventajosamente en una... [Seguir leyendo]

1. Banda (14) de frenado de un disco (10) para un freno del disco de tipo ventilado, extendiéndose dicha banda (14) de frenado entre un diámetro interno (D1) , próximo al eje de rotación (X-X) del disco, y un diámetro externo (D2) alejado de dicho eje de rotación (X-X) del disco, comprendiendo dicha banda (14) de frenado dos placas (16, 18) encaradas mutuamente y que definen un espacio intermedio (22) , estando dichas placas (16, 18) enlazadas mutuamente mediante unos medios o miembros (20) de disipación de calor y conexión, estando conformados al menos algunos de dichos medios de conexión como pequeñas columnas que se proyectan de una placa hacia la placa opuesta en forma de pilares (20) , estando agrupados dichos pilares (20) en al menos una fila o hilera (30) dispuesta circunferencialmente, teniendo al menos algunos de dichos pilares (20) de dicha al menos una hilera (30) una sección en forma sustancialmente de rombo o diamante, en un plano sustancialmente paralelo al flujo de aire a lo largo de los conductos de ventilación, con cuatro vértices (35) unidos mediante cuatro lados (36) , caracterizada porque dichos lados que definen dicha sección son cóncavos para formar una forma de estrella.

2. La banda (14) de frenado de acuerdo con la reivindicación 1, en la que todos los mencionados pilares (20) de la misma hilera (30) o fila tienen una sección romboidal con lados cóncavos.

3. La banda (14) de frenado de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, en la que están provistas más filas o hileras (26; 28; 30) de pilares, estando dispuestas dichas más hileras de forma mutuamente concéntrica, en la que cada pilar está desalineado con relación a los pilares más próximos de las hileras contiguas en una disposición al tresbolillo.

4. La banda (14) de frenado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicha sección romboidal tiene al menos una porción lateral cóncava en forma de un arco de círculo, preferiblemente con un radio

(R) en el intervalo entre 5 mm y 20 mm, y preferiblemente con un radio (R) de 12 mm.

5. La banda (14) de frenado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicha sección romboidal tiene todos los lados cóncavos, con al menos una porción en forma de un arco de círculo, preferiblemente con un radio (R) en el intervalo entre 5 mm y 20 mm, y preferiblemente con un radio (R) de 12 mm.

6. La banda (14) de frenado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicha sección romboidal tiene un vértice convexo, entre al menos dos de dichos lados cóncavos, con al menos una porción en forma de un arco de círculo, preferiblemente con un radio (Rv) en un intervalo entre 1 mm y 4 mm, preferiblemente con un radio (Rv) de 2, 5 mm.

7. La banda (14) de frenado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicha sección romboidal tiene lados y vértices formados sólo por líneas curvas, dichos lados cóncavos y dichos vértices convexos preferiblemente en forma de arcos de un círculo mutuamente unidos, de modo que se eviten bordes y longitudes rectilíneas.

8. La banda (14) de frenado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicha sección romboidal es simétrica con relación a un eje radial (Z-Z) transversal al eje de rotación (X-X) de la banda y preferiblemente simétrica con relación a un eje tangencial (T-T) dispuesto ortogonalmente a este eje radial (Z-Z) y asimismo al eje de rotación (X-X) .

9. La banda (14) de frenado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicha sección romboidal se extiende en la dirección radial en una altura preseleccionada (LR) y en la dirección tangencial en una anchura preseleccionada (LT) , y en la que dicha altura (LR) está entre 1, 5 y 2 veces la anchura (LT) , preferiblemente LR = 1, 7 LT.

10. La banda (14) de frenado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que están provistas más filas o hileras (26; 28; 30) de pilares, estando provistas dichas más hileras de forma mutuamente concéntrica, y en la que la hilera (26) , dispuesta en la proximidad del diámetro externo (D2) , alejada de dicho eje de rotación (X-X) del disco tiene al menos algunos de los pilares con una sección transversal triangular con una base (32) que está orientada hacia la parte externa del disco, y lados (34) en el conducto de ventilación que tienen un perfil cóncavo.

11. La banda (14) de frenado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dichas secciones triangulares extienden los lados (34) de las mismas al solaparse con la fila o hilera contigua en la dirección radial (O) , preferiblemente solapando u.

10. 30%, preferiblemente solapando un 20%.

12. La banda (14) de frenado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dichos lados (34) , en dichas secciones circulares, comprenden al menos una longitud que consiste en un arco de circunferencia.

13. La banda (14) de frenado de un disco para un freno de disco de tipo ventilado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dichos pilares (20) están agrupados en al menos tres hileras que comprenden

al menos una hilera externa (26) , definida por pilares que tienen una sección triangular, una hilera intermedia (30) con pilares que tienen la mencionada sección en forma de estrella, y una hilera interna (28) próxima al eje (X-X) del disco, teniendo los pilares de dicha hilera interna (28) una sección sustancialmente romboidal en un plano paralelo al flujo del aire a lo largo de los conductos de ventilación.

14. La banda (14) de frenado de un disco para un freno de disco de tipo ventilado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que las secciones de los pilares de al menos dos hileras (28, 30) en el mismo plano paralelo al flujo de aire, preferiblemente las secciones de todas las hileras (26, 28, 30) , tienen la misma extensión radial.

15. La banda (14) de frenado de un disco para un freno de disco de tipo ventilado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dichas hileras (26, 28, 30) no se solapan mutuamente con el disco en la 15 dirección radial (Z-Z) .

16. La banda (14) de frenado de un disco para un freno de disco de tipo ventilado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el número de pilares es el mismo en todas las hileras (26, 28, 30) .

17. La banda (14) de frenado de un disco para un freno de disco de tipo ventilado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el cociente entre el diámetro externo (D2) de la banda y el espesor máximo de

un espacio intermedio (22) entre las dos placas (16, 18) , medido en la dirección paralela al eje del disco (X-X) , se encuentra en un intervalo entre 15 y 32, preferiblemente entre 21 y 25, preferiblemente 23.

18. Disco para un freno de disco (10) de un tipo ventilado, que comprende una tapa (12) y una banda (14) de frenado de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 17.

(Técnica anterior) (Técnica anterior) Fig. 8c Fig. 8d

(Técnica anterior) Fig. 9a Fig. 9b