CN1147464A - 特别用于铁路车辆的具有制动盘的旋转架 - Google Patents

Abstract

特别用于铁路的可制动旋转架包括制动盘，每盘包括几个扇形块，扇形块牢固地连接到一起的连接件，将扇形块牢固地连接到旋转架的连接件和将旋转架两侧的盘固连在一起的连接件。旋转架至少包括一轮毂和一连接板，用于铁路车轮时连接板包括面向轮毂的刚性较大的第一径向区和面向轮面的刚性较小的第二径向区，两区各有多个通孔。制动盘按照朝向轮毂的径向区装于旋转架上，每个盘上的扇形数目为除1之外的奇数。旋转架可以是轮毂，也可以是轮子，特别是铁路车轮。

Description

特别用于铁路车辆的具有制动盘 的旋转架

本发明涉及一种特别用于铁路车辆的可制动的旋转架，该旋转架包括环状的制动盘和将其连接到一起的连接件，该可制动旋转架特别以轮毂或铁路车辆的车轮形式出现。现有的上述旋转架具有两种结构形式，一种形式为一简单的具有一个包括两个环状平坦摩擦面或轨道的盘的轮毂，另一种形式为铁路车辆的车轮，其表面上装有两个制动盘，每个盘同样具有一个环状的平坦的摩擦面或轨道。

制动盘和轮毂或轮子之间的连接是借助键和螺丝将部件组合在一起，因为在制动时盘会变热同时相对于轮毂或轮子盘会经受不同程度的膨胀，上述连接是弹性的或可在导向下移动。

当利用弹性连接时，不同的部件借助于薄且长可产生弹性变形的连接件刚性地连接于旋转架，但是因为该系统安装的空间很小，上述连接件弹性不足且薄弱，易疲劳而断裂。而假定采用可在导向下移动的连接件时，往复运动将产生磨损并随之引起的噪音，该磨损是不可修复的。

现有的另一种旋转架取代作为一个整体或利用螺钉将两半刚性连接到一起的制动盘，将盘分为两个扇形块，在扇形块之间留有可供其膨胀的空隙。每个盘的扇形块利用螺钉和部分为刚性，部分可以弹性变形的衬套连接到轮毂或车轮上。

但上述结构仍不能得到适当的效果，因为假如上述扇形块连接过紧，在制动时会因热量引起的膨胀而破裂，而假定它们的连接不紧因为在制动过程中闸瓦的作用首先传到一个扇形块然后传递到另一个扇形块将引起制动块的移动从而造成噪音和不可修复的磨损。

在从上现有系统中，特别是铁路车辆的车轮中，还存在这样一个缺陷，即当制动盘装于轮毂时，整个系统将变得很重，这显著地增加了非悬挂部分的质量从而导致运行中严重的磨损。

与之对应，在制动盘装于连接板和/或轮面的系统中，因为在弯道时盘不得不随着车轮在轮缘受推力条件下发生明显扭曲，从而因疲劳而断裂，的确存在由于上述盘的约束导致车轮因疲劳而破裂的现实可能性。假定为避免上述变形而增加车轮连接板的厚度，车轮将变得刚性过大，导致轮面轮缘的过度磨损，从而需过早地对其进行更换。

本发明的一个目的就是避免现有技术的上述缺点和一些上面没有提到的其它缺陷。

本发明的另一个目的是提供一种可制动的旋转架，如具有连接板的轮毂或铁路车辆的车轮，其寿命不受使用制动盘的影响。

本发明还有一个目的是提供一种具有制动部件，特别是制动盘形式的制动部件的旋转架，该部件可以十分容易地向旋转架上安装和由之拆卸，其制动作用有效，降低了机械疲劳，散热有效，重量轻且可以一直使用到摩擦极限。

本发明更进一步的目的是使上述制动盘结构简单、经济，同时易于安装在旋转架的外形轮廓之内，因此与车辆传动系统而言最大限度地降低了外形尺寸。

上述和其他目的被用于铁路车辆的可制动的旋转架有效地实现。该架具有一对环状制动盘，每个上述制动盘被安装于旋转架的一侧，每个制动盘包括几个扇形块，和将上述扇形块刚性连接的连接件，这包括用于将上述扇形块刚性地连接在旋转架上的连接件和将上述安装于旋转架两侧的制动盘相连的连接件，该旋转架至少包括一个轮毂和一个径向位于其外且与之刚性连接的连接板，上述连接板-当用于铁路车辆轮子时-包括一个朝向轮毂并具有较大刚性的第一径向区和一个面向轮面具有较小刚性的第二径向区，在上述两个径向区中均分别有一系列通孔，上述制动盘安装在旋转架上朝向轮毂的径向区间，上述每个制动盘上扇形块的数目为除1之外的奇数。

在铁路车辆的车轮上，连接板由两个具有不同刚性(利用不同厚度的材料或不同性质的材料实现)的径向区或带构成，使得在同等总质量条件下，车轮具有能承受由于车辆旋转传递过来的力的韧性，同时该轮子又具有一个朝向轮毂的适当的固定制动盘的区间，该区间具有足够的刚性，因此变形很小不致因疲劳而断裂，还具有一个刚性较小的面向轮面的区间，同时在相对的制动盘及它们的连接件中留有空隙使得在车辆任何运行条件下不会发生干扰。

两个制动盘被分割为相同数量的奇数个相对的扇形块。在每个扇形块前端的外侧具有制动面，而在相反的一侧具有冷却和连接用附属突起部，其中之一用于将盘借助螺栓固定在连接板面对轮毂的区域和相对的扇形块连接，其他的则沿径向向内或向外排列用于将其与相对的扇形块相连。

在各扇形块和连接板之间及相对的扇形块之间的螺栓或非螺栓的连接是借助上述各目的通孔，其中前者是借助朝向轮毂的径向区域上的通孔而后者则借助在刚性较小的区域，或在连接板不是轮子的一部分时借助其以外的通孔实现。

扇形块和其径向内侧的附属突起安置在连接板朝向轮毂区域的两侧，在扇形块之间每侧留有周向的空隙以阻止它们在热膨胀时相接触，扇形块和其轴向的外表面一起构成了闸瓦的摩擦轨道。

每个独立的制动盘的扇形块利用可以轴向滑动的部件，如布置在将扇形块隔开的周向空隙中相对的不通孔中的销子连接到一起，这些孔的深度大于销子的长度使得扇形块可以经受热膨胀。

除了保持制动时扇形块表面相互之间的平整，上述连接件可以使得每个扇形块的制动力可被传送到整个制动盘。在旋转中在扇形块径向内部附属突起中的连接螺栓将制动盘的制动力传递到旋转架。

将制动盘分割为几个扇形块使得它结构上更为经济，因为较小尺寸的部件可以制造得更为精密和便宜这个事实所带来的利益远胜过采用数量多的部件及由之引起的必须对各部件进行连接所带来的不利。

本发明的其他优点和特点在下面的说明中将变得更为明显。下面结合非限定形式的例子在附录A和B图中的两个实施例对本发明作进一步的说明。

图1A和1B为本发明具有制动盘的旋转架的侧视图，其中旋转架为铁路车辆的车轮。

图2A和2B为图1A和图1B所示具有制动盘的旋转架沿II-II线的剖视图。

图3A和3B为图1A和图1B所示具有制动盘的旋转架的局部视图。

以下说明中当涉及图标号时，所提的均为包括A和B两个实施例在内。

在图1和图2中，标号10表示作为整体的铁路车辆车轮。上述车轮10包括轮毂11，沿径向在其外部的连接板12，该板沿径向分为两个同心的环状带或区域，即刚性较大的区域13和刚性较小的区域14。在所述实施例中两个环状带或区域13和14的刚性依赖于材料的厚度，刚性较大的区域13较之区域14有较大的厚度。在此处没有说明的其他场合不同刚性的两个区域也可以采用两种具有不同弹性模数的材料来实现，而在某些场合也可采用一种折衷的方法即以具有不同厚度的不同材料来实现。

当在不同区域采用不同材料时，具有较大刚性的区域采用较之刚性较小区域的所用材料弹性模数较小的材料。在连接板外部为轮面15，其轮缘直接与钢轨(图中没有画出)相连。

在刚性较大的区域13由一系列，在本例中为三个，圆弧状扇形块17，18和19构成制动盘16。上述三个扇形块以各自的外表面为在机构(这里将不加以说明)的控制下各自对应的闸瓦20和21′的滑动提供了制动轨道。在车轮10的另一侧，图1中没有示出而仅在图2中可以部分看到，在精确的对应位置装有另一制动盘的三个扇形块。为简化起见，在此后的说明中这些扇形块将标以与其对应的可见扇形块的标号然后注上星号。同样相应于图中可见部件的其他位于车轮10不可见侧相应位置的部件均将以图1中同样的标号后加上星号来标注。

本发明中制动盘16上扇形块的数目必须是除1之外的奇数。以这种方式，后面将进一步加以说明，作用在制动盘16上扇形块组分17，18和19上的力量可以得到完全地平衡。

扇形块相互之间利用周向的空隙隔开，使得它们可以根据温度变化自由地伸缩，三个扇形块17，18和19在上述自由空隙中借助可沿轴向滑动的部件或销子21，22，23相连接，上述销子安置于朝向隔开扇形块的周向空隙中的孔32中，孔的深度比上述滑动部件要大。以这种方式形成了可在导向器上滑动的联动装置。

从图3可知，制动盘16的每个扇形块组分17，18，19，在相应于其径向内部曲向部的中心位置具有一个包括孔的附属件24。连接螺栓(在图1中分别以26，27和28标示)穿过相对应的内部附属件24将各自的扇形块17，18，19与相对应扇形块17′，18′和19′及连接板12牢固地连接到一起，而穿过位于径向外部的附属件25的连接螺栓(在图中分别标以29，30和31)。将位于车轮10一侧的扇形块17，18和19与另一侧的扇形块17′，18′和19′相连。

从图1和图2可知，制动盘16的每个扇形块组分在其邻近扇形块沿径向相对的曲线部分的端部分别具有用来将相对的扇形块固定到一起的连接件33，34，35和36，37，38。如图所示可在连接处与所有连接件一起加上适当的衬垫。

以下将对将制动力均匀地分布到制动盘的两半且进一步完全传递到车轮的机理加以说明。

当制动力F加到相对的扇形块对17-17′时，这对以26为枢轴的扇形块分别经连接件21和22(或21′和22′)向扇形块18-18′和19-19′传递力F₁，F₁′和F₂，F₂′。因为上述两对相对的扇形块对18-18′和19-19′分别以连接板12上的27和28为枢轴，力F₁，F₁′和F₂，F₂′经由扇形块18-18′和19-19′传递到连接件23和23′形成方向相反的力F₃，F₃′和F₄，F₄′。换句话说，力F₃，F₃′和F₄，F₄′为大小相等方向相反的矢量。以这种方式构成的制动盘16和16′为自锁的，且对闸瓦的力作为一个整体产生响应，而车轮则仍经由连接螺栓26，27和28制动。

每个盘16，16′扇形块的制动轨道上最好没有孔，且可以在制动时经受很大的热瞬态过程而不发生破裂，这在有孔的场合往往发生。但假定由于空间的原因存在上述孔时，如孔具有适当的锥度且在其与闸瓦接触区间具有周向的阻断可以得到同样的效果。采用这种方法时因受热材料可以自由地膨胀，孔口在制动时的热力集中现象被减轻。

扇形块装于车轮10的环形区域13，该区域的刚性使得车轮10的连接板12在车轮沿弯道运行时不发生显著挠曲从而保证了制动盘16和16′具有良好的平面性。

位于连接板12刚性较小的区域14的制动盘的附属件25可以选用适当的形状和数目，使相对的扇形块固定在一起且即便在沿弯道运行发生挠曲时上述扇形块和其连接件也不致于车轮发生冲突，从而不论影响此前达到的盘的平面性。

本发明的具有制动盘的旋转架的结构并不限于前述的实施例，可以在保持本发明的基本内容的条件下在工艺专家的能力范围内进行修改。

从上述说明和图形可以得知该车轮，除去为连接目的布置在扇形块的附属件，包括径向限制在闸瓦的摩擦面之内而轴向则限于车轮厚度之内的制动盘。这就导致了非常小的非悬挂质量同时保证了轮间的整个空间用来安装车辆的传动系统，而安装上述制动盘仅需轴向具有等于其厚度的空隙，而不须拆卸传动系统中任何精密的组件，因为扇形块可以沿轴向取出和装回，故传动系统可以有很大的径向和轴向尺寸。

因此本发明的轮子特别适用于采用空心轴传动系统的铁路车辆。甚至在运行过程中也可以很容易地安装这一特点由于其节约时间使得使用这种具有制动盘的旋转架十分便利对铁路系统中应用十分有利。

不仅如此由于只要车轮每一侧的扇形块的数量是除1之外的奇数，其大小可以任意确定。这就为使用的材料特别是其成形方法的选择提供了十分有利的条件。在该方面它相对于在同样工艺状态的部件相比小尺寸的部件易于成形，易于加工，且消除次品的价格较低并且可以利用通用的CVC(计算机数控车床)进行批量生产。

本发明的具有制动盘的旋转架特别是在列车高速运行时可满足安全的要求。

它可以进一步包括一个阻止扇形块相对于螺栓移动的装置，这可以利用前述的同一连接件36，37和38实现，但它们沿径向朝向相应于扇形块的圆周端的制动盘内表面处具有圆周面。

采用上述方法的具有制动盘的旋转架将是双倍安全的。

Claims (18)

1.一种特别用于铁路车辆的，具有制动盘的旋转架，设有一对环状的制动盘，上述一对制动盘的每个盘安置在所述旋转架的一侧，每个所述的制动盘包括几个扇形块，并包括将上述扇形块牢固地连接在一起的紧固件，将上述扇形块安装在旋转架上的紧固件和将安装在旋转架两侧的制动盘相连接的紧固件，其特征在于至少包括一个轮毂和一个径向位于轮毂外侧且与之刚性连接的连接板，所述制动盘被安装在旋转架上该连接板的位置，该连接板包括通孔，每个制动盘上的扇形块的数目为除1外的奇数，并且块间布置有周向间隙。

2.根据权利要求2所述的，特别用于铁路车辆的，具有制动盘的旋转架，其特征在于每个盘的扇形块间的连接件的形式为可在导向器上滑动的联动装置。

3.根据权利要求2所述的，特别用于铁路车辆的，具有制动盘的旋转架，其特征在于所述可在导向器上滑动联动装置包括安置在扇形块端部相对的盲孔中可轴向滑动的部件，如销子。

4.根据权利要求3所述的，特别用于铁路车辆的，具有制动盘的旋转架，其特征在于上述相对的盲孔的总深度大于上述销子的长度。

5.根据权利要求1所述的，特别用于铁路车辆的，具有制动盘的旋转架，其特征在于上述每个扇形块的摩擦轨道上没有周向的全孔。

6.根据权利要求1所述的，特别用于铁路车辆的，具有制动盘的旋转架，其特征在于在每个上述扇形块沿径向相对的曲线部分均具有附属件，其中至少有一个在内部且位于扇形块的中心位置。

7.根据权利要求6所述的，特别用于铁路车辆的，具有制动盘的旋转架，其特征在于穿过上述在扇形块中心位置的内部附属件和前述连接板的通孔将所述扇形块固定在旋转支架上的紧固件为螺栓。

8.根据权利要求1所述的，特别用于铁路车辆的，具有制动盘的旋转架，其特征在于将位于旋转架相对两侧的盘连接在一起的紧固件穿过上述扇形块的附属件并穿过前述连接板上的通孔或者设置在连接板之外。

9.根据权利要求1至8所述的，特别用于铁路车辆的，具有制动盘的旋转架，其特征在于所述旋转架为一个整体。

10.根据权利要求1至8所述的，特别用于铁路车辆的，具有制动盘的旋转架，其特征在于所述连接板包括面向轮毂的具有较大刚性的第一径向区，和在其相对方向具有较小刚性的第二径向区，在上述两个径向区各自具有一系列通孔，制动盘固定在旋转架具有较大刚性的第一径向区。

11.如权利要求10所述的，特别用于铁路车辆的，具有制动盘的旋转架，其特征在于将扇形块固定到旋转架的紧固件包括穿过位于扇形块中心的内部附属件和连接板上具有较大刚性的区域中的通孔的螺栓。

12.如权利要求11所述的，特别用于铁路车辆的，具有制动盘的旋转架，其特征在于所述将位于旋转架两侧的盘连接到一起的连接件穿过扇形块的附属件和连接板刚性较小的区域中的通孔。

13.如权利要求10所述的，特别用于铁路车辆的，具有制动盘的旋转架，其特征在于连接板上所述刚性较小的区域在所有的方向上与互相面对的制动盘和将盘连接到一起的连接件隔开一段距离。

14.如权利要求10所述的，特别用于铁路车辆的，具有制动盘的旋转架，其特征在于刚性较大的区域较之刚性较小的区域具有较大的厚度。

15.如权利要求10所述的，特别用于铁路车辆的，具有制动盘的旋转架，其特征在于刚性较大的区域所用的材料较之刚性较小的区域所用的材料具有较小的弹性模数。

16.如权利要求10所述的，特别用于铁路车辆的，具有制动盘的旋转架，其特征在于连接件包括，假如需要的话，可自由地插入在连接板上的孔的衬垫，以使得在旋转架两侧安装的相对的扇形块隔开。

17.如权利要求10所述的，特别用于铁路车辆的，具有制动盘的旋转架，其特征在于包括穿过连接板刚性较大区域的通孔的，用于将相对的扇形块连接在一起的紧固件在径向面对制动盘内表面相应于扇形块圆周端面处具有圆周面。

18.根据权利要求10至17所述的，特别用于铁路车辆的，具有制动盘的旋转架，其特征在于是列车车轮。

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