Un disco de freno está configurado con un anillo de fricción y una cubeta de disco unida al anillo de fricción a través de elementos de unión.

Los elementos de unión se componen aquí de material cerámico. Aquí pueden utilizarse por ejemplo óxido de aluminio u óxido de circonio.

Disco de freno.

Estado de la técnica

La invención se refiere a un disco de freno, en especial a un disco de freno ventilado con un anillo de fricción y una parte soporte unida al anillo de fricción a través de elementos de unión, en especial cubeta de disco. Del documento DE 43 32 951 A1 se conoce un disco de freno ventilado, que presenta un anillo de fricción y una parte soporte unida al anillo de fricción con elementos de unión. Los elementos de unión están configurados en especial como pasadores, pernos, etc. y están dispuestos distribuidos por el perímetro de la parte soporte. Los elementos de unión penetran en escotaduras en la pared perimétrica del anillo de fricción. Además de esto se conoce del documento publicado DE 10 2007 054 393 A1 un disco de freno, en el que también el anillo de fricción fabricado con diferentes materiales y la cubeta de disco están unidos con elementos de unión, en especial pasadores. En todos estos discos de freno conocidos del estado de la técnica se transmite a la cubeta de disco a través de los elementos de unión, de forma negativa, el calor que se produce sobre el anillo de fricción. Además de esto la insuficiente movilidad de los elementos de unión puede provocar ruidos en el anillo de fricción y, dado el caso, pueden aparecer deformaciones en el anillo de fricción o incluso en la cubeta. Debido a que los discos de freno están expuestos a las condiciones ambientales, en especial en invierno a sal y humedad, la movilidad de los pasadores está bastante limitada a causa de la corrosión. Debido a que hasta ahora en la práctica sólo se han utilizado pasadores de acero inoxidables o pasadores de acero fino como elemento de unión, el problema de corrosión no puede descartarse por completo hasta el momento.

Ventajas de la invención

El disco de freno conforme a la invención con las particularidades características de la reivindicación 1 tiene la ventaja, frente a esto, de que las condiciones de montaje dadas del disco de freno no tienen que modificarse, pero se evitan los inconvenientes citados anteriormente. Mediante la utilización de materiales cerámicos para los elementos de unión puede evitarse una corrosión de contacto entre el elemento de unión y el anillo de fricción o la cubeta de disco. Asimismo puede mantenerse el calor en el anillo de fricción y de este modo entregarse el calor producido al frenar desde el anillo de fricción, directamente, de nuevo al entorno. Una transferencia de calor a la cubeta de disco se reduce mucho de este modo. Aparte de esto es posible configurar el elemento de unión con buenas características de deslizamiento en el anillo de fricción. Por medio de esto el anillo de fricción puede moverse de forma especialmente sencilla, a causa de la dilatación térmica, sobre el elemento de unión. Debido a que los materiales cerámicos son muy apropiados para fundirse con materiales metálicos, puede adaptarse la calidad superficial del elemento de unión para el anillo de fricción y para la cubeta de disco individualmente. De este modo es posible configurar el vástago del elemento de unión, es decir, la región que penetra en el anillo de fricción de forma muy lisa con buenas características de deslizamiento. A diferencia de esto es posible configurar la cabeza del elemento de unión con superficies más rugosas o con un micro-perfilado, de tal modo que exista una unión íntima de calor muy buena entre la cubeta de disco, compuesta por materiales metálicos o de aluminio, durante la colada. Asimismo es posible de forma sencilla adaptar los elementos de unión en casos individuales de sufrir esfuerzos, en especial a los requisitos en cuanto a módulo de elasticidad y resistencia a la flexión.

Dibujos

En la figura 1 se ha representado un disco de freno en una vista en planta,

la figura 2 muestra un corte parcial A-A a través del disco de freno según la figura 1 y

la figura 3 un corte según la figura 1.

Descripción del ejemplo de ejecución

En la figura 1 se ha designado con 10 un disco de freno, que se compone de una cubeta de disco 11 y de un anillo de fricción 12. De forma conocida la cubeta de disco 11 se ha fijado de un modo no representado aquí sobre un cubo de un vehículo, en donde los tornillos para fijar penetran los taladros 13 de la cubeta de disco 11. A través de un gran número de elementos de unión moldeados en la pared perimétrica 15 de la cubeta de disco 11, en forma de pasadores 16, pernos, etc., la cubeta de disco 11 está unida al anillo de fricción 12. El anillo de fricción 12 se compone de dos mitades de anillo de fricción 12a y 12b (figura 2), que están unidas entre sí mediante un gran número de almas 17 distribuidas por el perímetro y que discurren en especial en dirección radial, de tal modo que se obtiene un disco de freno ventilado. Por segmentos están configuradas almas soporte 18 en la región del perímetro interior del anillo de fricción 12. Estas almas soporte 18 presentan un taladro pasante 19 para alojar los pasadores 16. También podría pensarse sin embargo en taladros ciegos. Los taladros 19 están configurados en las figuras en el eje longitudinal central del anillo de fricción 12. Sin embargo, también sería posible un dislocamiento de estos taladros 19.

El anillo de fricción 12 se compone de hierro fundido, mientras que la cubeta de disco 11 se compone de metal ligero, en especial aluminio o magnesio. El pasador 16 se compone de material cerámico: Para la fabricación primero se fabrica el anillo de fricción 12 compuesto por hierro fundido y los pasadores 16 se insertan en el taladro 19. A continuación se funde la cubeta de disco 11. Aquí se funden también las cabezas de los pasadores 16 en la pared exterior 15 de la cubeta de disco 11.

El anillo de fricción 12 está montado de forma flotante sobre la cubeta de disco 11. Para esto los pasadores 16 tienen que estar dispuestos en los taladros 19 con un juego relativamente reducido, de tal modo que el anillo de fricción 12 pueda moverse de forma insignificante sobre el pasador 16. Esto es necesario, ya que durante el proceso de frenado el anillo de fricción 12 se calienta y se dilata de forma insignificante hacia fuera de la cubeta de disco 11 en dirección radial. De una forma especialmente ventajosa el vástago de los pasadores 16 está fabricado con una superficie lo más lisa posible. Por medio de esto el vástago de los pasadores 16 presenta una buena capacidad de deslizamiento en los taladros 19. A diferencia de esto, la cabeza de los pasadores 16 tiene una superficie relativamente rugosa en comparación con el vástago. La cabeza puede presentar asimismo un llamado micro-perfilado. Mediante esta configuración de la superficie de la cabeza es posible una unión íntima de material muy buena, durante el proceso de colada, entre el pasador 16 compuesto de material cerámico y la cubeta de disco 11 compuesta de materiales metálicos. En el caso de utilizarse materiales cerámicos puede adaptarse de este modo el pasador 16, de forma sencilla, a la calidad superficial necesaria, en especial también por segmentos. Ahora es importante que mediante la selección de materiales cerámicos apropiados, en la utilización, sea posible adaptarse a los respectivos requisitos en el caso de vehículos de motor de personas, camiones o vehículos de competición. De este modo el módulo de elasticidad y la resistencia a la flexión puede responder de forma sencilla a los requisitos correspondientes.

Es especialmente ventajoso que como material cerámico se utilice una cerámica de óxido de aluminio o una cerámica de óxido de circonio. En el caso de la cerámica de óxido de aluminio se trata de un material cerámico, que se compone de una base de óxido de aluminio (99,7%) de alta pureza con aditivos escasos de óxido de magnesio. Esta cerámica de óxido de aluminio (Al₂O₃) presenta una densidad de 3,9 g/cm³, una dureza de 400 HV, una resistencia a la presión de 2.800 N/mm², una resistencia a la flexión a una temperatura ambiente de 340 Mpa y un módulo de elasticidad de 380 GPa. En el caso de óxido de circonio puede tratarse de un material cerámico, que se compone de una base de óxido de circonio de alta pureza, que puede estabilizarse parcialmente con diferentes óxidos. En el caso de la designación ZrO₂-3Y se trata de cerámica de óxido de circonio de óxido de circonio de alta pureza, que está parcialmente estabilizado con 3 moles de Y₂O₃. Sus características son densidad de 6,03 g/cm³, una dureza de 1.300 HV, una resistencia a la presión de 4.000 N/mm²...

1. Disco de freno (10), en especial un disco de freno ventilado con un anillo de fricción (12) y una parte soporte (11), en donde sobre el perímetro de la parte soporte (11) se dispone de varios elementos de unión (16) unidos a la parte soporte (11), que penetran en la pared perimétrica (18) del anillo de fricción (12), caracterizado porque los elementos de unión (16) se componen de material cerámico.

2. Disco de freno según la reivindicación 1, caracterizado porque la densidad del material cerámico es de 3,9 a 6 g/cm³.

3. Disco de freno según la reivindicación 1 y/o 2, caracterizado porque la resistencia a la flexión del material cerámica es de 340 a 120 Mpa.

4. Disco de freno según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el material cerámico es óxido de aluminio (Al₂O₃).

5. Disco de freno según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el material cerámico es óxido de circonio (ZrO₂).

6. Disco de freno según la reivindicación 5, caracterizado porque el material cerámico es ZrO₂-3Y20A.

7. Disco de freno según la reivindicación 5, caracterizado porque el material cerámico es ZrO₂-3Y.

8. Disco de freno según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el material cerámico es carburo de silicio.

9. Disco de freno según la reivindicación 8, caracterizado porque el material cerámico es LPS-SiC.