Rotor de freno.

Rotor de freno (10, 32, 38) con:

- una zona central interior (12) que presenta un tramo de buje (16) con un orificio pasante concéntrico (20) para el alojamiento del árbol que se trata de frenar,

y un primer tramo de brida (18) contiguo al tramo de buje (16),

- una zona exterior (14) de forma anular dispuesta de modo concéntrico con respecto a la zona interior central (12), que presenta un segundo tramo de brida (22) y un tramo de frenado (24) con una superficie de fricción,

estando realizada la zona interior central (12) para poder transmitir unos pares de giro elevados desde la zona exterior (14) de forma anular al árbol que se trata de frenar, estando optimizada la zona exterior (14) de forma anular en cuanto a sus propiedades tribológicas,

caracterizado

porque la zona central interior (12) está fabricada de una primera composición de materiales a base de un duroplástico reforzado con fibra,

porque la zona exterior (14) de forma anular está fabricada de una segunda composición de materiales de un duroplástico reforzado con fibra, y

porque la parte radial exterior del primer tramo de brida (18) y la cara radial interior del segundo tramo de brida (22) están unidos entre sí mediante una unión entre materiales.

Rotor de freno La invención se refiere a un rotor de freno.

Los rotores de freno se suelen unir generalmente a prueba de torsión con el árbol que se trata de frenar, pero desplazables axialmente, donde para efectuar el frenado se aprisiona el rotor de freno entre dos forros de fricción con mayor o menor intensidad según el efecto de frenado deseado, con el fin de reducir así la velocidad de giro del árbol que se trata de frenar. Esta clase de rotores de freno pueden emplearse por ejemplo como frenos de husillo en máquinas textiles, como frenos de inmovilización en servomotores eléctricos o como sistemas de acoplamiento en la construcción de maquinaria.

Por el documento DE 60 2005 000 056 T2 se conoce un disco de freno para vehículos sobre carril que presenta un buje dotado de una placa de soporte. Sobre la placa de soporte están dispuestas dos placas de fricción de frenado en forma de corona que son las que forman las superficies de fricción por contacto propiamente dichas. Las placas de fricción de frenado están unidas a la placa de soporte mediante elementos de unión adecuados, tales como por ejemplo bulones roscados, remaches, pegamento, con un acoplamiento positivo o de presión.

Por el documento DE 103 58 320 A1 se conocen ya cuerpos de fricción que de forma general presentan un soporte o una placa de soporte, sobre la cual está dispuesto por lo menos un forro de fricción. Tanto el soporte como el por lo menos un forro de fricción dispuesto sobre él consiste en materiales de fricción, endurecidos a base de fibras de refuerzo, aglutinantes termoendurecibles y materiales de relleno convencionales, de modo que el cuerpo de fricción está realizado formando una sola pieza. Esta clase de cuerpos de fricción se pueden emplear como forros de freno, de embrague u otros forros de fricción.

En el documento WO 2008/033137 A1 se describe un freno de ascensor con un buje de freno de material compuesto. El disco de freno empleado para esto presenta una zona interior central de una primera composición de materiales de un material plástico reforzado que presenta un tramo de buje con un orificio pasante concéntrico para alojar el árbol que se trata de frenar, así como una zona exterior de forma anular dispuesta de forma concéntrica sobre la zona interior central, de una segunda composición de materiales que presenta un tramo de freno con una superficie de fricción. La zona central interior y la zona anular exterior están unidas para ello entre sí con una unión entre materiales, donde la superficie de separación entre la zona interior y la zona exterior forma una superficie radial lateral entre el disco de soporte que forma la zona interior central y el disco de freno de forma anular que forma la zona exterior anular. El disco de freno anular está colocado sobre el disco de soporte interior que está optimizado en cuanto a sus propiedades tribológicas.

El documento DE 3050284 C2 muestra otro disco de freno que presenta un soporte de forro en forma de disco de material plástico que lleva pegados los elementos de fricción.

En un rotor de freno que está fabricado de una sola pieza de un material duroplástico reforzado con fibra, su composición de materiales está optimizada para obtener un coeficiente de rozamiento elevado y según la aplicación también un coeficiente de rozamiento mediano, donde en el caso de que se trate de una solicitación mecánica muy elevada, puede llegar a producirse la rotura del rotor, ya que la zona del buje del rotor de freno presenta una resistencia correspondientemente reducida. Esto se debe a que un material de fricción que tenga una elevada compresibilidad, alta dilatación durante los ensayos de resistencia con unos valores de fricción elevados y que por lo tanto tenga escasa tendencia a ser excitada para oscilar, no puede alcanzar por este motivo valores altos de resistencia.

La invención tiene por lo tanto como objetivo crear un rotor de freno que en su zona de acoplamiento con un árbol presente una elevada resistencia, y que tenga una zona de contacto con un cuerpo de freno presentando un elevado coeficiente de rozamiento.

Este objetivo se resuelve por medio del rotor de freno según la reivindicación 1. Unas realizaciones y perfeccionamientos ventajosos de la invención se describen en las reivindicaciones subordinadas.

En particular se proporciona un rotor de freno con una zona interior central de una primera composición de materiales, de un duroplástico reforzado con fibra, que presenta un tramo de buje con un orificio pasante central para el alojamiento de un árbol que se trata de frenar, así como una zona exterior de forma anular dispuesta de forma concéntrica alrededor de la zona interior central, de una segunda composición de materiales de un duroplástico reforzado con fibra, que presenta un tramo de frenado con una superficie de fricción, estando la zona interior central y la zona exterior de forma anular unidas entre sí por unión entre materiales, pudiendo presentar la zona interior central una alta resistencia interna y la zona anular exterior puede presentar un coeficiente de rozamiento μ elevado o mediano dependiendo de la futura aplicación.

De acuerdo con la invención se crea por lo tanto un rotor de freno en el que un tramo radial interior y un tramo radial exterior de forma anular del rotor de freno están fabricados en un material de soporte similar, concretamente un duroplástico reforzado con fibra, pero donde la composición de materiales del tramo radial exterior contiene adicionalmente materiales de fricción que se ocupan de que la superficie del tramo exterior presente un coeficiente de rozamiento μ mediano o elevado. Los dos tramos están unidos entre sí por unión entre materiales, con lo cual el tramo interior está optimizado para obtener una alta resistencia interior y el tramo exterior está optimizado a un coeficiente de rozamiento μ mediano o alto según la aplicación. A pesar de las diferentes propiedades de la zona interior y de la zona exterior del rotor de freno, se puede fabricar sin embargo un rotor integral de un material de soporte común.

Para la realización de una zona interior central de resistencia optimizada se prefiere que la primera composición de duroplástico reforzado con fibra presente una densidad de 1, 0 a 2, 5 g/cm3, preferentemente de 1, 6 a 2, 3 g/cm3 y en especial de 2, 1 g/cm3, una resistencia a la tracción de 50 a 200 N/mm2, preferentemente de 80 a 160 N/mm2, y en particular de 140 N/mm2, una resistencia a la flexión de 70 a 300 N/mm2, preferentemente de 220 a 260 N/mm2, y en particular de 240 N/mm2, y una resistencia a la compresión de 120 a 375 N/mm2, preferentemente de 300 a 350 N/mm2, y en particular de 325 N/mm2.

Para la optimización de la composición de materiales de la zona exterior de forma anular contigua a la zona interior central es ventajoso si la segunda composición de materiales del duroplástico reforzado con fibra presenta una densidad de 1 a 2 g/cm3, preferentemente de 1, 4 a 1, 8 g/cm3 y en particular de 1, 6 g/cm3, una resistencia a la tracción de 10 a 100 N/mm2, preferentemente de 10 a 50 N/mm2 y en particular de 29 N/mm2, una resistencia a la flexión de 10 a 100 N/mm2, preferentemente de 50 a 90 N/mm2 y en particular de 68 N/mm2, y una resistencia a la compresión de 50 a 150 N/mm2, preferentemente de 70 a 110 N/mm2 y en particular de 86 N/mm2.

En una realización sencilla y preferida de la invención la primera y segunda composición de materiales del duroplástico reforzado con fibra contiene plásticos fenólicos, tales como por ejemplo resina fenólica, resina fenólica/melamina o resina epoxídica a base de resina fenólica, o aminoplásticos, resina epoxídica y/o poliacrilatos reticulados. La composición del duroplástico reforzado con fibra puede contener también compuestos aminoplásticos/de resina fenólica modificados que estén unidos entre sí ambos por puentes de metileno (-CH 2-) , o puentes de metilenéter, o también resinas epoxídicas, poliacrilatos reticulados y otros polímeros reticulados.

Con el fin optimizar el rotor de freno también en cuanto a su resistencia a la tracción y su resistencia a la flexión, la primera y segunda composición de materiales del duroplástico reforzado con fibra contiene de un 10 a un 60% en peso, preferentemente del 20 al 50% en peso de fibras de refuerzo, referidas al peso total del rotor de freno.

Aquí es conveniente si la primera y la segunda composición de materiales del duroplástico reforzado con fibra contienen fibras de refuerzo orgánicas y/o inorgánicas, para lo cual la primera y la segunda composición de materiales del duroplástico reforzado con fibra contienen como fibras de refuerzo fibras de vidrio, fibras cerámicas, fibras de óxido... [Seguir leyendo]

1. Rotor de freno (10, 32, 38) con:

- una zona central interior (12) que presenta un tramo de buje (16) con un orificio pasante concéntrico (20) para el alojamiento del árbol que se trata de frenar, y un primer tramo de brida (18) contiguo al tramo de buje (16) ,

- una zona exterior (14) de forma anular dispuesta de modo concéntrico con respecto a la zona interior central (12) , que presenta un segundo tramo de brida (22) y un tramo de frenado (24) con una superficie de fricción,

estando realizada la zona interior central (12) para poder transmitir unos pares de giro elevados desde la zona exterior

(14) de forma anular al árbol que se trata de frenar, estando optimizada la zona exterior (14) de forma anular en cuanto a sus propiedades tribológicas,

caracterizado

porque la zona central interior (12) está fabricada de una primera composición de materiales a base de un duroplástico reforzado con fibra,

porque la zona exterior (14) de forma anular está fabricada de una segunda composición de materiales de un duroplástico reforzado con fibra, y

porque la parte radial exterior del primer tramo de brida (18) y la cara radial interior del segundo tramo de brida (22) están unidos entre sí mediante una unión entre materiales.

2. Rotor de freno (10, 32, 38) según la reivindicación 1, caracterizado porque la primera composición de materiales del duroplástico reforzado con fibra presenta una densidad de 1, 0 a 2, 6 g/cm3, preferentemente de 1, 6 a 2, 3 g/cm3 y en particular de 2, 1 g/cm3, una resistencia a la tracción de 50 a 200 N/mm2, preferentemente de 80 a 160 N/mm2 y en particular de 140 N/mm2, una resistencia a la flexión de 70 a 300 N/mm2, preferentemente de 220 a 260 N/mm2 y en particular de 240 N/mm2, y una resistencia a la compresión de 120 a 375 N/mm2, preferentemente de 300 a 350 N/mm2 y en particular de 325 N/mm2.

3. Rotor de freno (10, 32, 38) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la segunda composición de materiales del duroplástico reforzado con fibra presenta una densidad de 1 a 2 g/cm3, preferentemente de 1, 4 a 1, 8 g/cm3 y en particular de 1, 6 g/cm3, una resistencia a la tracción de 10 a 100 N/mm2, preferentemente de 10 a 50 N/mm2 y en particular de 29 N/mm2, una resistencia a la flexión de 10 a 100 N/mm2, preferentemente de 50 a 90 N/mm2 y en particular de 68 N/mm2, y una resistencia a la compresión de 50 a 150 N/mm2, preferentemente de 70 a 110 N/mm2 y en particular de 86 N/mm2.

4. Rotor de freno (10, 32, 38) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la primera y segunda composición de materiales del duroplástico reforzado con fibra contienen plásticos fenoplásticos tales como resina fenólica, resina de fenol/melamina o resina epoxídica a base de resina fenólica.

5. Rotor de freno (10, 32, 38) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la primera y segunda composición de materiales del duroplástico reforzado con fibra contienen de un 10 a un 60% en peso, preferentemente de un 20 a un 50% en peso de fibras de refuerzo, referidas al peso total del rotor de freno (10, 32, 38) .

6. Rotor de freno (10, 32, 38) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la primera y segunda composición de materiales del duroplástico reforzado con fibra contienen fibras de refuerzo orgánicas y/o inorgánicas.

7. Rotor de freno (10, 32, 38) según la reivindicación 4, caracterizado porque la primera y la segunda composición de materiales del duroplástico reforzado con fibra contiene como fibra de refuerzo fibras de vidrio, fibras cerámicas, fibras de óxido de aluminio, fibras de carbono, fibras de aramida y/o fibras metálicas, además de fibras de celulosa y fibras minerales.

8. Rotor de freno (10, 32, 38) según la reivindicación 6 o 7, caracterizado porque las fibras de refuerzo presentan una longitud de fibras media de 3 a 15 mm, preferentemente de 5 a 10 mm.

9. Rotor de freno (10, 32, 38) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la segunda composición de materiales del duroplástico reforzado con fibra contiene además de las fibras de refuerzo y de un duroplástico, como materiales aditivos agentes antifricción tales como grafito, disulfuro de molibdeno, sulfato de bario, carbonato de calcio o mezcla de estos, abrasivos a base de óxidos, nitruros o carburos y materiales de carga tales como sulfato de bario o sulfato de calcio así como caucho natural o caucho sintético vulcanizado o sin vulcanizar.

10. Rotor de freno (10, 32, 38) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la superficie periférica interior del orificio pasante (20) en el tramo del buje (16) está dotado de elementos de arrastre (28) para el asiento a prueba de torsión sobre un árbol que se trata de frenar.

11. Rotor de freno (10, 32, 38) según la reivindicación 10, caracterizado porque los elementos de arrastre están 5 formados por un dentado complementario para alojar un dentado del árbol que se trata de frenar.

12. Rotor de freno (10, 32, 38) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque tanto la zona central interior (12) como la zona exterior (14) en forma de anillo presentan en la zona límite de la transición de la unión de materiales entre la primera y la segunda composición de materiales un espesor menor que el del tramo del buje (16) de la zona central interior (12) y del tramo de frenado (24) de la zona exterior (14) en forma de anillo.

13. Rotor de freno (10, 32, 38) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la zona central interior (12) presenta en su lado periférico una o varias prolongaciones de arrastre (36) radiales orientadas hacia el exterior, que están acopladas con encaje geométrico con una o varias prolongaciones de arrastre orientadas en dirección radial hacia el interior de la zona exterior (14) de forma anular.

14. Rotor de freno (10, 32, 38) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la zona central

interior (12) y la zona exterior (14) de forma anular están unidas entre sí con encaje geométrico mediante unas estructuras irregulares (42) en la zona de transición (40) desde la primera a la segunda composición de materiales del duroplástico reforzado con fibra.