ES2856331T3 - Sistema de montura y retención de pastillas de freno de disco - Google Patents

Abstract

Un sistema de retención de pastillas de freno, que comprende: una característica de recepción de pastillas de freno de una montura de pinza (4) dispuesta para recibir una pinza de freno (3), una característica de retención de la pastilla de freno lateral dispuesta para permitir que un dispositivo de aplicación de freno de la pinza de freno (3) haga avanzar la pastilla de freno (6) hacia un disco de freno (2) mientras retiene la pastilla de freno (6) contra el movimiento radial hacia fuera de la pastilla de freno (6), en el que la característica de recepción de pastilla de freno está dispuesta para recibir una pastilla de freno (6) en una dirección radialmente hacia dentro a través de una abertura (7) de la pinza de freno (3) montada en dicha montura de pinza (4) de un freno de disco (1), en el que la característica de retención lateral de la pastilla de freno consiste en unas ranuras de guiado de la pastilla de freno (12) dispuestas en las superficies de apoyo de la pastilla de freno de unas bocinas de montura (10) de la montura de pinza (4) que recibe la pinza de freno (3), caracterizado por que las características de recepción de la pastilla de freno son ranuras de instalación/extracción (11) dispuestas en las superficies de apoyo de la pastilla de freno de las bocinas de montura (10) de la montura de pinza (4), estando ubicada la característica de recepción de la pastilla de freno dentro de una periferia axialmente exterior de partes de apoyo de la pastilla de freno de la montura de pinza (4).

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema de montura y retención de pastillas de freno de disco

ANTECEDENTES Y COMPENDIO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a frenos de disco para vehículos y, en particular, a un sistema para montar, retirar y retener pastillas de freno en frenos de disco, tales como frenos de disco accionados por aire utilizados en vehículos comerciales.

Los frenos de disco operados neumáticamente se han desarrollado e implementado en vehículos comerciales desde al menos la década de 1970, y están comenzando a reemplazar los frenos de tambor debido a las ventajas en áreas tales como la refrigeración, la resistencia a la decoloración y el mantenimiento. La publicación de patente alemana N.° DE 4032886 A1, y en particular la figura 1 de este documento, describe un ejemplo de tal freno de disco accionado por aire. En este diseño, una cámara de diafragma neumático (actuador neumático) está unida a una cara trasera de la carcasa de la pinza del freno de disco y aplica una fuerza de actuación del freno, a través de una varilla del actuador lineal, a una palanca del actuador del freno dentro de la pinza. La palanca del actuador del freno, a su vez, transfiere y multiplica la fuerza aplicada por la varilla del actuador a uno o más ejes, que fuerzan las pastillas de freno contra un disco o rotor de freno. Los términos "disco de freno", "rotor" y "rotor de freno" se utilizan indistintamente en la presente memoria.

Como se muestra en la figural del documento DE 4032886 A1, el actuador está ubicado en el interior de la pinza de freno, en gran parte porque las llantas de las ruedas de los vehículos comerciales están dimensionadas para proporcionar únicamente un espacio libre adecuado para los frenos de tipo tambor históricamente empleados en tales vehículos. Debido a que la envolvente de espacio resultante entre la rueda y su árbol es limitada, el actuador debe ubicarse en el espacio adyacente a la rueda. Por la misma razón, las pastillas de freno deben configurarse para ajustarse al espacio radial disponible limitado y, por lo tanto, normalmente se han ubicado y retenido en una de las pinzas de freno o soporte/montura de la pinza de freno utilizando pasadores de suspensión transversales y/o usando tiras de metal de tipo de resorte de láminas dispuestas sobre el radio exterior de las pastillas de freno. Las pastillas de freno también se han retenido al capturar las pastillas de freno entre el bastidor de montura de la pinza y la parte de la pinza de freno que se extiende a ambos lados del disco de freno. (Como reconocerá un experto en la materia, la misma función de soporte de la pastilla de freno puede ser proporcionada por un soporte/montura de la pinza de freno diseñado para soportar las pastillas de freno o por una montura de soporte de la pastilla de freno que está separada de la estructura de montura de la pinza. Para mayor comodidad en esta descripción, los términos soporte de pinza, montura de pinza de freno y soporte de pastilla de freno pueden intercambiarse sin tener la intención de limitar la estructura de soporte del par de freno a ninguna estructura específica de soporte de pastillas de freno y pinza de freno). El documento US 5,564,532 da a conocer un sistema de retención de pastillas de freno y un soporte de pastillas de freno con ranuras horizontales para retener la pastilla de freno contra el movimiento radialmente hacia fuera de la pastilla de freno.

Los frenos de disco accionados por aire de vehículos comerciales convencionales han requerido típicamente la instalación de mecanismos de retención de pastillas de freno auxiliares y/o el uso de la propia pinza de freno para retener las pastillas de freno durante el mantenimiento. Ambos enfoques, y en particular el uso de la pinza de freno como medio de retención, requieren el desmontaje del mecanismo de retención de la pastilla y/o la extracción de la pinza de freno para reemplazar pastillas de freno gastadas e instalar pastillas de freno nuevas. Como resultado, el reemplazo de las pastillas de freno en diseños anteriores de frenos de disco accionados por aire ha sido un proceso laborioso y, por lo tanto, costoso.

Otro problema de las pastillas de freno de la técnica anterior es la tendencia de la pastilla de freno a girar y/o vibrar durante el funcionamiento del freno. Como se ilustra en la figura6, cuando se aplica una pastilla de freno l0 l contra una superficie de fricción de un disco de freno (no ilustrado) que gira en la dirección DR, la rotación del disco de freno induce movimiento y fuerzas de reacción entre la pastilla de freno 101 y sus superficies de apoyo de montura (no se ilustra para mayor claridad). Específicamente, en el borde delantero 102 de la pastilla de freno, la pastilla de freno intenta moverse hacia arriba en la dirección LU en respuesta a las fuerzas de fricción a lo largo de la cara de la pastilla de freno (ilustradas aquí por flechas de fuerza a través de la cara de la pastilla de freno 101). En el borde trasero 103 de la pastilla de freno, la pastilla de freno intenta moverse hacia abajo en la dirección TD. Sin embargo, debido a que la pastilla de freno 101 está restringida por superficies de apoyo de montura adyacentes, el movimiento general de la pastilla de freno es generalmente una rotación alrededor de un eje paralelo al eje de rotación del disco de freno. Este movimiento puede ser unilateral durante la aplicación del freno, o puede manifestarse como una oscilación de moderada a severa de la pastilla de freno en su montura, aumentando significativamente el desgaste de las superficies de apoyo de montura y de la pastilla de freno contiguas.

Para evitar una rotación y/o vibración no deseada de la pastilla de freno dentro de su montaje (por ejemplo, rotación alrededor de la dirección de aplicación del freno), la placa de refuerzo de la pastilla de freno y las bocinas del soporte de montura adyacente que soportan las pastillas de freno en la dirección circunferencial requieren un altura radial relativamente alta para minimizar la cantidad de rotación de la pastilla de freno antes de que una esquina de la placa de refuerzo haga contacto con la bocina de montura adyacente (un movimiento denominado "patada de la pastilla" o "giro de la pastilla"). Esta estructura relativamente alta, a su vez, requeriría que la pinza de freno, que está instalada sobre las pastillas de freno y el soporte de montaje, haga que sus correspondientes superficies interiores opuestas radialmente fuera de borda de las bocinas de montura estén lo suficientemente aliviadas para acomodar las esquinas exteriores de la pastilla de freno y/o las bocinas de montura. Un problema con este adelgazamiento es que debido a que el radio exterior máximo de la pinza de freno generalmente está restringido por un espacio muy estrecho hacia el interior de la llanta de la rueda adyacente, los brazos de la pinza de freno se colocan a horcajadas sobre el disco de freno entre el lado de aplicación y el lado de reacción de la pinza pueden terminar siendo más delgados de lo deseado en esta región para acomodar tanto la bocina alta de la montura del soporte como la llanta de la rueda ajustada. Esto puede provocar esfuerzos de tracción y flexión muy elevadas en la zona delgada y una reducción no deseada de la vida útil y de la resistencia a la fatiga.

La presente invención aborda estos y otros problemas proporcionando una disposición de retención y montaje de la pastilla de freno que proporciona una mayor facilidad de instalación y extracción de la pastilla de freno in situ, sin necesidad de desmontar la pinza de freno u otro trabajo significativo de desmontaje del freno. Esta solución es de particular importancia en las aplicaciones de frenos de disco accionados por aire de vehículos comerciales con grandes limitaciones de espacio, en donde previamente el mantenimiento de las pastillas de freno sin un trabajo significativo de desmontaje de la pinza de freno no se creía comercialmente práctico.

En una realización de la presente invención, las bocinas de soporte de la pastilla de la montura de la pinza de freno están provistas de una ranura vertical estrecha dispuesta para permitir que la pastilla de freno, que tiene características de espesor correspondiente en sus lados laterales, se deslice en la dirección radialmente hacia dentro hacia abajo de la ranura, hasta que la pastilla de freno alcance la posición instalada. Las bocinas tienen además ranuras laterales en o cerca de sus bases que se extienden paralelas al eje de rotación del disco de freno, dispuestas para recibir las características laterales de la pastilla de freno, de tal manera que la pastilla de freno puede avanzar hacia el disco de freno cuando es empujada hacia adelante por el actuador de la pinza de freno. Durante el servicio, la pastilla de freno se retiene positivamente en el freno mediante la combinación de: (i) las ranuras laterales en las bocinas de montura, lo que evita que la pastilla de freno se levante de la pinza y la rotación indebida de la pastilla de freno (es decir, torsión o "vuelco" de la pastilla en la pinza cuando el disco de freno giratorio intenta levantar un extremo de la pastilla de freno mientras empuja hacia abajo el otro extremo de la pastilla de freno); (ii) el disco de freno, que evita que la pastilla de freno avance hasta salir de las ranuras laterales de la bocina de montura; y (iii) por el dispositivo de aplicación de freno, que evita que la pastilla de freno se retire hasta alcanzar las ranuras verticales de la bocina de montura y se deslice hacia fuera por la parte superior de la pinza.

Esta disposición también facilita los cambios de pastillas de freno fáciles y rápidos, ya que todo lo que se requiere para quitar las pastillas de freno después de la extracción de la rueda es retirar completamente el dispositivo de aplicación del freno, deslizar axialmente la placa de refuerzo de la pastilla de freno para alcanzar la ranura vertical de la bocina de montura y luego simplemente sacar la pastilla de freno de una abertura en la parte superior de la pinza de freno aún instalada. A continuación, se puede insertar una nueva pastilla de freno en la ranura vertical hasta que las características laterales de la placa de refuerzo estén alineadas con las ranuras laterales, seguido de hacer avanzar el dispositivo de aplicación del freno una distancia suficiente detrás de la pastilla de freno para evitar que se salga de las ranuras laterales.

La presente invención también proporciona la capacidad de reducir significativamente la altura de las bocinas de montura, permitiendo de ese modo que el grosor de la pinza de freno en regiones de alto esfuerzo sea más grueso para aumentar la resistencia y la vida útil de la pinza. La geometría de las ranuras relativamente compactas y las características de acoplamiento correspondientes en las placas de refuerzo de la pastilla de freno aseguran que la cantidad de rotación de la pastilla de freno dentro del soporte sea significativamente limitada en comparación con las disposiciones de la técnica anterior. Por consiguiente, debido a que ya no es necesario proporcionar bocinas de montura relativamente altas para limitar la rotación de la pastilla (ya que las ranuras ahora limitan la rotación de la pastilla), las bocinas pueden hacerse más cortas. Con la reducción de la altura de la bocina, la holgura adicional recién encontrada entre la bocina y la superficie interior de la pinza de freno en las regiones sobre las bocinas permite que la pinza se haga más gruesa en estas áreas de alta carga. La adición de material de pinza en estas regiones proporciona un área de sección transversal de carga adicional, con la correspondiente reducción en los niveles de esfuerzo local y un aumento de la resistencia a la fatiga de la pinza.

Preferiblemente, la pastilla de freno, la montura y/o la pinza de freno pueden estar provistas de características de amortiguación de vibraciones, tales como ménsulas cargadas por resorte en las extensiones laterales de la placa de refuerzo o un miembro de resorte que se acopla con lengüetas en la superficie superior de la placa de refuerzo y en la pinza o montura de la pinza.

Otros objetos, ventajas y características novedosas de la presente invención resultarán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada de la invención cuando se considere junto con los dibujos adjuntos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La figura 1 es una vista oblicua de un freno de disco según una realización de la presente invención.

La figura 2 es una vista oblicua del soporte de montura de la pinza y la pastilla de freno de la figura 1.

Las figuras 3a, 3b y 3c son vistas lateral, frontal y superior, respectivamente, de la pastilla de freno de las figuras 1 y 2. La figura 3d es una vista detallada de una realización de una característica de retención de pastilla mostrada en la figura 3b.

Las figuras 4a y 4b son vistas en alzado y frontal, respectivamente, del soporte de montura de pinza de las figuras 1 y 2. La figura 4c es una vista en sección transversal del soporte de montura de la pinza de las figuras 1 y 2 que muestran una realización de las ranuras de retención y guía de la pastilla de freno de la bocina de montura.

La figura 5 es una vista detallada de una característica de retención de pastilla que incluye un dispositivo de precarga según una realización de la presente invención.

La figura 6 es una vista esquemática de movimientos y fuerzas resultantes de la aplicación de una pastilla de freno a un disco de freno giratorio.

Las figuras 7a y 7b son vistas de una realización alternativa de una pastilla de freno con características de retención de pastilla en una superficie inferior de la pastilla de freno.

Las figuras 8a y 8b son vistas de una realización alternativa de una pastilla de freno con características de retención de pastilla asimétricas y que se adaptan a la rotación.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LOS DIBUJOS

En la realización mostrada en la figura 1, un freno de disco 1 de un vehículo comercial incluye un disco de freno 2, una pinza de freno 3 montada a horcajadas sobre el disco de freno 2. La pinza 3 está fijada a un soporte de montura de pinza 4 que, a su vez, está fijado a un eje del vehículo, típicamente a través de una placa de torsión o una cruceta de freno (no ilustrada). La pinza 3 es accionada por un actuador 5, en esta realización un actuador de freno por resorte que está controlado por presión neumática del vehículo. El actuador 5 actúa sobre un mecanismo de aplicación de la pastilla de freno contenido dentro de la pinza 3 para presionar las pastillas de freno 6 contra el disco de freno 2 con el fin de reducir la velocidad del vehículo. La presente invención no se limita a un actuador neumático (por ejemplo, se puede usar un actuador accionado eléctricamente) ni a un tipo particular de disposición de pinza de freno/montura (por ejemplo, un soporte fijo y una pinza deslizante con un mecanismo de aplicación de la pastilla de freno de un solo lado, o un soporte fijo y una pinza fija con mecanismos de aplicación de la pastilla de freno de dos lados). En esta realización, la pinza 3 está provista de una abertura 7 que es lo suficientemente ancha en la dirección circunferencial A y en la dirección axial B para permitir que las pastillas de freno 6 se retiren e inserten sin quitar la pinza 3 de la montura de soporte 4.

La figura 2 muestra una vista oblicua del soporte y la pastilla de freno del lado de aplicación del freno de la figura 1, con el disco de freno 2, la pinza 3, el actuador 5 y la pastilla de freno opuesta 6 retiradas para mayor claridad. En esta vista y en las figuras 4a-4c, se ilustran los orificios 8 en la montura 4 para recibir los pernos de montaje de la pinza y el eje, así como las superficies laterales de acoplamiento de las pastillas de freno 9 en las bocinas de montura 10. Se apreciará que el soporte no necesita ser un soporte porta-pinza, es decir, la pinza puede estar montada en un componente separado del soporte, siendo sostenidas las pastillas de freno únicamente por el soporte.

Cada uno de las bocinas de montura 10 en esta realización tiene una ranura de instalación/extracción de pastillas de freno vertical 11 y una ranura de guía de pastillas de freno horizontal 12 en la parte inferior de cada bocina de montura 10. Se apreciará que no es necesario ubicar las ranuras o acanaladuras en las ubicaciones axiales más lejanas en la montura de soporte 4 lejos del disco de freno 2, o precisamente en la parte inferior de las bocinas de montura 10, siempre que la pastilla de freno 6 que se use en el freno no podrá escapar de la montura de soporte 4 durante el uso en servicio y tiene características de retención de la pastilla con una altura vertical correspondiente a la altura de las ranuras horizontales 12. En una realización alternativa, la ranura de instalación/extracción vertical 11 puede omitirse, siempre que se proporcione suficiente espacio en la abertura de la pinza en la dirección del eje de rotación del disco de freno para permitir que la pastilla de freno se inserte radialmente hacia dentro en el freno, de tal modo que las características de retención de la pastilla de freno puedan alcanzar y entrar en las ranuras horizontales 12.

La figura 2 y las figuras 3a-3d muestran la pastilla de freno 6, que comprende una placa de refuerzo de pastilla de freno 14 y material de pastilla de freno 15 fijado al lado del disco de freno de la pastilla de freno 6. El material de pastilla de freno 15 está dispuesto para encajar entre las bocinas de montura 10 sin acoplarse con las ranuras 11 o 12 para asegurar el movimiento libre hacia y desde el disco de freno 2 y verticalmente dentro y fuera de la pinza durante la instalación o extracción de la pastilla de freno. La pastilla de freno 6 también está provista de características de retención de pastilla 16 en las esquinas inferiores de los lados laterales de la placa de refuerzo 14. En esta realización, las características de retención 16 están dispuestas como extensiones en forma de lengüeta de la placa de refuerzo 14. Preferiblemente, las lengüetas tienen un espesor en la dirección de aplicación del freno correspondiente al espesor de la placa de refuerzo 14, de modo que no se necesita ningún mecanizado especial u otro conformado para la reducción de la anchura. En cualquier caso, cualquiera que sea el grosor de las características de retención de pastilla 16, las ranuras verticales 11 deben tener un espesor axial y una anchura circunferencial lo suficientemente grande para acomodar el paso vertical de las características de retención de pastilla 16 durante la inserción y extracción de la pastilla de freno 6. De manera similar, las ranuras laterales o axiales 12 deben tener una altura vertical y un ancho circunferencial lo suficientemente grande como para acomodar el paso horizontal de las características de retención de pastilla 16 durante la aplicación y liberación del freno en servicio y durante el movimiento lejos del disco de freno 2 durante la extracción de la pastilla de freno 6. Preferiblemente, las ranuras laterales 12 están ubicadas hacia la porción radialmente interior del soporte 4 de la pinza, donde el soporte es más rígido.

Además de la disposición preferida con características de retención de pastillas macho que se extienden lateralmente hacia las ranuras de recepción laterales hembras, las ranuras hembra en los lados laterales de la placa de refuerzo de la pastilla de freno pueden disponerse para recibir las proyecciones macho correspondientes desde la montura de la pinza después de que la pastilla de freno se inserta el freno de disco a lo largo de las ranuras orientadas radialmente. Alternativamente, las ranuras de recepción laterales hembra se pueden colocar directamente en el cuerpo de la pinza, con o sin las características correspondientes en la montura de la pinza. A continuación, se comentan más disposiciones de ejemplo de características de retención de pastilla.

También visible en las figuras 3b y 3c es una ranura 18 en la pastilla de freno 6 para recibir un sensor de indicación de desgaste de la pastilla de freno (no ilustrado).

La figura 3d muestra una vista detallada de la región de la pastilla de freno 6 resaltada en el área C de la figura 3b. En esta región, la característica de retención de pastilla de freno 16 está provista de un bisel, chaflán o contorno redondeado 19 en su borde inferior para facilitar la inserción y extracción sin atascos de la pastilla de freno y para evitar desarrollar un punto de contacto que concentre el esfuerzo entre la característica de retención 16 y la montura de soporte 4 dentro de la ranura 12. Preferiblemente, se proporciona una característica de acoplamiento correspondiente en el soporte para reducir la concentración de esfuerzo. La característica 16 de retención de la pastilla también está provista de un bisel 20, preferiblemente establecido en un ángulo correspondiente a un ángulo similar en la parte superior de la ranura horizontal 12. El bisel superior 20 está dispuesto para presentar una superficie de apoyo más grande y, por lo tanto, presiones y esfuerzos de contacto más bajos, a medida que las fuerzas de aplicación del freno se transfieren desde la pastilla de freno 6 a la montura de soporte 4 durante la aplicación del freno, un momento en el que el disco de freno 2 impulsa la pastilla de freno 6 para que gire en la montura de soporte 4. La inclusión del bisel 20 proporciona una superficie plana para absorber fuerzas sobre un área de contacto más amplia con el fin de minimizar el desgaste de los componentes, evitando así preferiblemente el contacto de punta o borde entre la pastilla de freno 6 y la montura de soporte 4 que puede ocurrir con superficies rectilíneas opuestas.

El ángulo del bisel puede ajustarse para asegurar que la presión de contacto generada durante la carga máxima de la pastilla de freno esté por debajo de los límites de elasticidad de la placa de refuerzo de la pastilla de freno y los materiales de montura del soporte. Si las cargas que se soportarán durante la aplicación de los frenos son relativamente bajas, un ángulo de bisel poco profundo del orden de 95-110 grados puede ser suficiente para proporcionar un área suficiente de contacto en la parte superior del bisel para que el nivel de esfuerzo (fuerza/área) esté por debajo el límite elástico de los componentes. En el caso de cargas más altas o el uso de materiales con menor límite elástico, puede ser necesario un ángulo mayor, del orden de 110-165 grados para proporcionar un área de contacto suficientemente grande sobre la cual se distribuye la carga con el fin de permanecer por debajo de los límites de elasticidad. Un ángulo entre 140-160 grados, preferiblemente 150 grados, proporciona una gran área de contacto al tiempo que minimiza la cantidad de "elevación" o rotación de la pastilla durante la aplicación del freno.

Un beneficio significativo de las disposiciones de retención de pastilla de la presente invención es evidente en esta realización. En la técnica anterior, debido a la necesidad de mantener al menos holguras mínimas entre las caras opuestas planas de las pastillas de freno de borde recto convencionales y sus superficies opuestas de apoyo de bocina de montura, las bocinas de montura y las caras de la placa de montaje de la pastilla de freno tenían que ser relativamente altas en para minimizar el grado en el que la pastilla de freno podría girar alrededor de la dirección axial B cuando se aplicó el freno. Con el estado actual de la técnica, debido a la distancia desde las esquinas diagonalmente opuestas de la pastilla de freno, las tolerancias típicas entre la placa de refuerzo de la pastilla de freno y las bocinas de montura darían como resultado un grado relativamente grande de rotación no deseada de la pastilla dentro de la montura, a menos que se dispongan bocinas de montura altas para minimizar el desplazamiento angular de la pastilla de freno. En la presente invención, debido a que las características de retención interactúan con ranuras horizontales relativamente pequeñas 12, incluso con los mismos requisitos mínimos de holgura de la pastilla de freno/bocina de montura que en un freno anterior convencional, la pastilla de freno 6 no puede girar casi tan lejos como una pastilla de freno convencional antes de que las superficies superiores de las características de retención de pastilla 16 se encuentren con la parte superior de la ranura horizontal 12 y detengan el desplazamiento angular de la pastilla de freno 6.

Por ejemplo, una pastilla de freno y una disposición de retención típicas de la técnica anterior permitirían un movimiento del orden de 4 mm, lo que provocaría grandes vibraciones de desplazamiento y un desgaste acelerado de las superficies de apoyo de la placa de refuerzo de la pastilla y las bocinas de montura. Con la presente invención, estos movimientos se pueden reducir en un 75% o más. Los experimentos con configuraciones de muestra han demostrado que los movimientos están limitados a tan solo 0,75 mm. Como consecuencia, debido a que la gestión de la rotación de la pastilla se ha transferido desde los bordes superiores de las bocinas de montura a las ranuras horizontales 12, las bocinas de montura no necesitan ser tan altas como se conocía anteriormente para controlar la rotación de la pastilla de freno en la medida deseada. Esto, a su vez, permite evitar un adelgazamiento no deseado de la pinza de freno en las regiones por encima de la parte superior de las bocinas de montura, permitiendo así que estas regiones muy cargadas y sometidas a esfuerzos tengan un área de sección transversal mayor para absorber estas cargas. Los esfuerzos más bajos corresponden directamente a un aumento de la resistencia de la pinza y una mayor resistencia a la fatiga de la pinza, a pesar del entorno muy restringido de la llanta de un vehículo comercial. La mejora en el volumen de material que soporta esfuerzos también puede permitir el reemplazo de aleaciones especiales costosas utilizadas para obtener suficiente resistencia en las secciones delgadas de la pinza con hierro fundido común, reduciendo significativamente los costes de material y de producción. Debe tenerse en cuenta que aunque la cantidad de "patada de la pastilla" puede ser menor en la presente invención, cuando se seleccionan los ángulos de bisel de las características de retención de la pastilla de freno y las ranuras laterales correspondientes, los ángulos pueden diferir ligeramente para adaptarse a la rotación de la pastilla cuando ésta está frenando, por ejemplo, el ángulo de la característica de retención de la pastilla puede ser ligeramente más obtuso que el bisel de la ranura lateral de la montura, de tal modo que cuando la pastilla gira en la montura, las caras de contacto hacen contacto a través de un área plana, en lugar de una sola línea de contacto.

Una ventaja adicional de la presente invención es que permite la eliminación de las características de enclavamiento de las ballestas de retención en la parte superior de la placa de refuerzo de las pastillas de freno, así como las estructuras asociadas radialmente por encima de las pastillas de freno para recibir y retener las ballestas (por ejemplo, un barra de sujeción de la pastilla), aumentando así la holgura radial sobre la pastilla de freno y permitiendo potencialmente una disminución en la mayor extensión radial de la pinza dentro de la envolvente de la rueda, o un aumento en el diámetro del disco de freno y la altura de la pastilla para aumentar el tamaño del área de barrido del freno donde el material de la pastilla de freno interactúa con la superficie del disco de freno.

Las características de retención de la pastilla de la presente invención también pueden estar provistas de elementos de resorte en o cerca de las características de retención de la pastilla para precargar o amortiguar deseablemente la pastilla en relación con la montura, para reducir el movimiento de la pastilla y reducir las vibraciones que pueden inducir ruido no deseado y desgaste de los componentes durante aplicación del freno. La figura 5 muestra una vista detallada de una disposición de ejemplo, en la que un elemento de resorte 22 está ubicado entre la característica de retención de pastilla 16 de la placa de refuerzo 14 de la pastilla de freno y la pared exterior de la ranura lateral 12. Tal elemento de precarga puede fijarse a cualquiera de la montura 4 o la placa de refuerzo de pastilla de freno 14, por ejemplo mediante remachado o pinzado, o puede ser un elemento separado insertado entre la montura 4 y la placa de refuerzo 14 cuando la pastilla 6 se inserta en el freno. Alternativamente, el elemento de precarga puede tener cualquiera de una serie de disposiciones adecuadas, tales como un miembro articulado provisto de un elemento de resorte que empuja el miembro articulado lateralmente hacia fuera para acoplarse con la superficie opuesta.

Una realización adicional de la presente invención se ilustra en las figuras 7a-7b. En esta realización, la retención de la pastilla se logra con unas lengüetas 16 ubicadas en un borde inferior o superficie de la placa de refuerzo 14 de la pastilla de freno, con una ranura rebajada en al menos un lado de la lengüeta que se acopla con una ranura rebajada correspondiente en la ranura de recepción horizontal 12. En esta realización, la ranura 12 se mecaniza en la superficie inferior de la montura de la pinza adyacente al tope vertical 10 de la pastilla, en lugar de lateralmente, a través de la cara del tope. Al igual que con las realizaciones de ejemplo anteriores, esta realización de lengüeta inferior se inserta verticalmente (es decir, radialmente hacia dentro) a lo largo de los lados exteriores de los topes 10, luego se hace avanzar en acoplamiento con las ranuras 12 hacia el disco de freno para retener positivamente la pastilla de freno.

Las figuras 8a y 8b ilustran otra realización de la presente invención, en la que las características de retención de la pastilla son asimétricas y también están configuradas para adaptarse a la rotación de la pastilla de freno inducida por el disco de freno con un movimiento mínimo de la pastilla y un desgaste mínimo de la superficie de apoyo y de la pastilla. La figura 8a muestra una placa de refuerzo 14 de la pastilla de freno con una lengüeta biselada 16 en el lado del borde delantero de la pastilla de freno, y una lengüeta curva 16A en el lado del borde trasero de la pastilla de freno. Esta configuración proporciona una serie de ventajas adicionales, incluida una configuración que evita intrínsecamente que las pastillas de freno se instalen en los lados incorrectos del disco de freno debido a la incompatibilidad de las ranuras correspondientes 12 en las que éstas se deslizan. La superficie curva también forma una disposición de cojinetes tipo "bola y casquillo'' o "cilindro y casquillo'' con su correspondiente ranura 12, proporcionando así una amplia área de superficie para el contacto entre la lengüeta de pastilla de freno 16A y la ranura 12 que reduce los esfuerzos de la superficie de contacto y el desgaste resultante de los componentes. La superficie curva también puede reducir aún más la cantidad de movimiento de la pastilla de freno ("patada de la pastilla") al limitar más fuertemente el intervalo de movimiento del borde trasero de la pastilla de freno, con la lengüeta curva 16A potencialmente actuando como un punto de rotación casi fijo alrededor del cual gira la lengüeta 16 del borde delantero. Esta configuración de borde trasero casi fija, que actúa esencialmente como un pivote, también proporciona una resistencia adicional contra el movimiento de la pastilla de freno cuando se vuelve tan grande como para inducir vibraciones de gran amplitud.

Como se muestra en la figura 8b, la lengüeta de borde trasero 16B puede ser una curva de radio grande, extendiendo aún más las cargas de fuerza de reacción sobre un área de contacto más amplia. La curvatura de la lengüeta del borde trasero no se limita a curvas de radio constante. Por ejemplo, las curvas pueden configurarse con radios decrecientes o crecientes, por ejemplo, para definir más el movimiento del borde trasero de la pastilla de freno durante la aplicación del freno. Alternativamente, las curvas pueden tener forma poligonal. Como ocurre con todas las realizaciones de la presente invención, estas formas pueden formarse económicamente, por ejemplo, mediante el mecanizado lateral de las ranuras 12 a través de las caras de las superficies de apoyo de la montura con herramientas adecuadas.

Al igual que con las realizaciones anteriores, puede ser preferible tener en cuenta la rotación de la pastilla al frenar en el diseño de la placa de refuerzo de la pastilla de freno y/o en las disposiciones de montura. Por ejemplo, cuando la característica de retención curvada está en el borde trasero de la pastilla de freno, para acomodar la "elevación" del borde delantero de la pastilla de freno durante la aplicación del freno (debido a que la característica de retención del borde delantero ocupa el espacio en su ranura lateral cuando su superficie biselada se encuentra con la parte superior biselada de la ranura lateral) puede ser deseable proporcionar un relieve muy pequeño o ángulo ahusado muy correspondiente en la parte recta del borde trasero de la pastilla de freno. Preferiblemente, la cantidad de espacio libre en la ranura lateral del borde delantero se mantiene lo suficientemente grande como para asegurar el movimiento libre de la pastilla hacia/lejos del disco de freno durante todas las condiciones de funcionamiento, pero lo suficientemente pequeña como para que cuando la pastilla gire alrededor de la característica de retención curvada en el borde trasero, la placa de refuerzo solo gire en el orden de tres grados o menos (es decir, el ángulo de relieve del borde trasero sería menor de aproximadamente 10 grados, y preferiblemente se mantendría en tres grados o menos, muy preferiblemente aproximadamente un grado).

Un método de instalación de pastillas de freno que ahorra tiempo y trabajo en una nueva realización de freno de la presente invención incluiría un primer paso de deslizar la pinza de freno, que aún no tiene pastillas, axialmente hacia fuera para colocar el freno con el fin de recibir la pastilla de freno externo. Un segundo paso implicaría insertar radialmente hacia dentro la pastilla de freno exterior hasta que las características de retención lateral de la pastilla de freno estén alineadas con las características de recepción laterales en el lado exterior del soporte de la pastilla de freno. Un tercer paso implicaría deslizar la pinza en la dirección axialmente hacia dentro para hacer avanzar la pastilla de freno exterior en acoplamiento con las características de recepción de la pastilla laterales exteriores del soporte, y para colocar la pinza para recibir la pastilla de freno interior. Un cuarto paso implicaría insertar radialmente hacia dentro la pastilla de freno interior hasta que las características de retención laterales de la pastilla de freno estén alineadas con las características de recepción laterales en el lado interior del soporte de la pastilla de freno. Un quinto paso implicaría hacer avanzar la aplicación del freno y/o ajustar los mecanismos en la dirección de aplicación del freno para hacer avanzar la pastilla de freno interior hacia su acoplamiento con las características de recepción de la pastilla laterales interiores del soporte y para colocar la pinza para la operación del freno. El grosor de las características de retención de las pastillas de freno y la disposición de las características de recepción correspondientes deben ser tales que siempre se garantice un acoplamiento de retención de las pastillas de freno suficiente, incluso cuando la pastilla de freno y el rotor de freno sean nuevos, es decir, en sus espesores máximos antes de su uso.

En el caso de reemplazar las pastillas de freno en, por ejemplo, un freno en servicio en el que las pastillas de freno ya están instaladas, el método de carga de las pastillas de freno anterior iría precedido de una operación de extracción de las pastillas de freno correspondiente, en la que: la aplicación del freno y/o los mecanismos de ajuste se retiran lo suficiente para permitir que la pastilla de freno interior se mueva lejos del disco de freno para alcanzar la posición de extracción de la pastilla de freno, la pastilla de freno interior se extraería radialmente hacia fuera a través de la abertura de la pinza, la pinza se movería en el dirección radialmente hacia fuera lo suficientemente lejos como para permitir que la pastilla de freno exterior se aleje del disco de freno para alcanzar su posición de extracción de la pastilla de freno, y la pastilla de freno exterior se extraería radialmente hacia fuera a través de la abertura de la pinza.

Claims (7)

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de retención de pastillas de freno, que comprende:

una característica de recepción de pastillas de freno de una montura de pinza (4) dispuesta para recibir una pinza de freno (3),

una característica de retención de la pastilla de freno lateral dispuesta para permitir que un dispositivo de aplicación de freno de la pinza de freno (3) haga avanzar la pastilla de freno (6) hacia un disco de freno (2) mientras retiene la pastilla de freno (6) contra el movimiento radial hacia fuera de la pastilla de freno (6), en el que la característica de recepción de pastilla de freno está dispuesta para recibir una pastilla de freno (6) en una dirección radialmente hacia dentro a través de una abertura (7) de la pinza de freno (3) montada en dicha montura de pinza (4) de un freno de disco (1), en el que la característica de retención lateral de la pastilla de freno consiste en unas ranuras de guiado de la pastilla de freno (12) dispuestas en las superficies de apoyo de la pastilla de freno de unas bocinas de montura (10) de la montura de pinza (4) que recibe la pinza de freno (3) , caracterizado por que las características de recepción de la pastilla de freno son ranuras de instalación/extracción (11) dispuestas en las superficies de apoyo de la pastilla de freno de las bocinas de montura (10) de la montura de pinza (4), estando ubicada la característica de recepción de la pastilla de freno dentro de una periferia axialmente exterior de partes de apoyo de la pastilla de freno de la montura de pinza (4) .

2. El sistema de retención de pastillas de freno de la reivindicación 1, en el que el sistema de retención de pastillas de freno no incluye un dispositivo de retención de pastilla de freno radialmente hacia fuera de la pastilla de freno (6).

3. El sistema de retención de pastillas de freno de la reivindicación 1, en el que la característica de recepción de la pastilla de freno tiene una superficie radialmente superior dispuesta en un ángulo no perpendicular a una dirección radialmente hacia fuera.

4. El sistema de retención de pastillas de freno de la reivindicación 3, en el que el ángulo no perpendicular de la característica de recepción de la pastilla de freno es un ángulo obtuso.

5. El sistema de retención de pastillas de freno de la reivindicación 4, en el que el ángulo obtuso está entre 95-165 grados.

6. El sistema de retención de pastillas de freno de la reivindicación 5, en el que el ángulo obtuso está entre 140-160 grados.

7. El sistema de retención de pastillas de freno de la reivindicación 6, en el que el ángulo obtuso es de 150 grados.