ES2288700T3 - Disco de freno monobloque. - Google Patents

Abstract

Disco de freno monobloque, especialmente para frenos de disco de vehículos sobre carriles, con un anillo (1) de fricción que está unido de forma inseparable a un cubo (2) a través de radios (3) configurados en cada caso como radios dobles con dos brazos (4) de radio, caracterizado porque los dos brazos (4) de radio de cada radio doble están curvados en su extensión longitudinal en dirección circunferencial y están sujetos en una zona de unión común en el anillo (1) de fricción.

Description

Disco de freno monobloque.

La presente invención se refiere a un disco de freno monobloque según el preámbulo de las reivindicaciones 1 y 6.

Se designan como discos de freno monobloque aquellos en los que el anillo de fricción está unido de manera inseparable con el cubo. Se conocen por ejemplo discos de copa, discos de colada compuesta o realizaciones de radios, en los que el anillo de fricción está unido a través de radios con el cubo.

Es común a todos los discos de freno mencionados que, debido a un calentamiento del anillo de fricción condicionado por el funcionamiento, aparecen tensiones considerables en la zona de la unión con el cubo, que pueden llevar a roturas de material.

La absorción o transmisión del calor de fricción resultante de la energía de frenado depende del material de trabajo y está limitada por la conformación conocida hasta ahora de los componentes.

Los discos de freno monobloque utilizados, por ejemplo de fundición de grafito esferoidal con radios íntegros radiales, sólo están admitidos debido a la mencionada carga de las paredes de fricción hasta una velocidad del vagón de tren de pasajeros de 160 km/h.

A mayores velocidades las tensiones aumentan en los radios considerablemente, ya que las temperaturas y con ello la dilatación del anillo de fricción aumenta de manera proporcional a la energía de frenado.

Así, a una velocidad de 200 km/h, las tensiones aumentarían en un 56%, de modo que posiblemente podría llegarse a una rotura de los radios.

Para mayores velocidades del vehículo se utilizan por tanto discos de freno que están configurados de manera más costosa en cuanto a la construcción y por tanto sólo pueden fabricarse con mayores costes de fabricación.

Por el documento DE 1 575 748 A se conoce un disco de freno monobloque de tipo genérico, en el que los brazos de los radios se extienden concénticamente desde una pieza unida al cubo y están unidos con nervios del anillo de fricción.

Debido a la extensión concéntrica a ambos lados, se limita la disponibilidad de espacio para radios que van a disponerse, lo que naturalmente influye en la capacidad de carga del disco de freno monobloque, de modo que se limita su posibilidad de uso en conjunto.

La presente invención se basa por tanto en el objetivo de perfeccionar un disco de freno monobloque del tipo genérico, de manera que su capacidad de carga aumente y sea posible su uso para mayores velocidades del vehículo.

Este objetivo se resuelve mediante un disco de freno monobloque que presenta las características de la reivindicación 1 o de la reivindicación 6.

Según éstas, en cualquier caso, una parte, preferiblemente cada uno de los radios, están configurados como radios dobles con dos brazos de radio, que están configurados especialmente curvados.

Con poco esfuerzo se crea ahora un disco de freno monobloque que puede cargarse esencialmente con más fuerza con respecto a los conocidos, especialmente con respecto a la solicitación térmica, de manera que el disco de freno monobloque ahora también puede utilizarse en vehículos sobre carriles, en los que hasta ahora sólo se utilizaban productos más caros.

Así, los cálculos han dado como resultado que, mediante radios dobles utilizados en el sentido de la invención, que presentan a ambos lados de un eje longitudinal brazos de radio curvados en forma de arco circular o aproximadamente en forma de arco circular, con respecto a un radio total, con una sección transversal constante igual, la dilatación admitida según los cálculos de los radios dobles es un 87% superior a la de los radios íntegros.

Mediante una optimización de la tensión, es decir, mediante una variación de la sección transversal a través de la longitud total de cada brazo de radio de los radios dobles, es posible aumentar el límite de dilatación de los radios de un disco de freno monobloque al 56% ya mencionado con respecto al estado de la técnica, de manera que los discos de freno monobloque, que hasta ahora sólo podían usarse para una velocidad de vehículo de hasta 160 km/h, ahora pueden utilizarse hasta una velocidad de 200 km/h.

Teniendo en cuenta una tensión límite admitida, la capacidad de dilatación de los brazos de radio curvados aumenta cuando se hace mayor el radio de curvatura en caso de una curvatura en forma de arco circular y el momento de resistencia varía a través de la longitud de los radios de tal manera que la tensión de flexión a lo largo de los radios permanece aproximadamente constante. De esta manera son posibles y adecuadas diferentes formas de curvatura.

En este caso, en primer lugar va a tomarse la curvatura convexa a ambos lados, en forma de arco circular ya comentada, con un radio grande, en la que la unión de los radios en el anillo de fricción se sitúa muy fuera del diámetro interior del anillo de fricción, preferiblemente más de un 50% en referencia a la anchura radial del anillo de fricción, aunque al menos un 30%.

Alternativamente, los dos brazos de radio pueden describir conjuntamente un óvalo o aproximadamente un óvalo, que puede mantenerse en su dilatación a lo ancho relativamente estrecho, de modo que el número de los radios dobles puede aumentarse sin problema. De manera correspondiente a los requisitos, pueden preverse de tres a ocho radios dobles, en caso necesario incluso más.

Además existe la posibilidad de reforzar los brazos de radio en zonas parciales o configurarlos únicamente de manera curvada en secciones, para corresponder de manera exacta con las cargas que aparecen.

Otras configuraciones ventajosas de la invención se caracterizan en las reivindicaciones dependientes.

A continuación se describen ejemplos de realización de la invención con ayuda de los dibujos adjuntos.

Muestran:

la figura 1, un fragmento parcial de un disco de freno monobloque según la invención en una vista lateral cortada;

la figura 2, el disco de freno monobloque según la figura 1 en una sección transversal,

la figura 3, un ejemplo de realización adicional de un disco de freno monobloque representado en un fragmento individual en una vista lateral cortada,

las figuras 4 a 6, cada una ejemplos de realización adicionales de la invención.

En las figuras se representa un disco de freno monobloque, especialmente para frenos de discos de vehículos sobre carriles, con un anillo 1 de fricción que está conectado a través de radios 3 de manera inseparable a un cubo 2. En este caso, el anillo 1 de fricción y el cubo 2 pueden estar configurados de una sola pieza.

El anillo 1 de fricción consiste en dos superficies 7 de fricción de forma anular que discurren en paralelo y con una distancia una respecto a la otra, que están unidas entre sí a través de almas 5 radiales.

Varios radios 3, cuatro en los ejemplos de realización mostrados en las figuras 4 a 6, están distribuidos uniformemente por la circunferencia. Cada radio 3 está configurado como un radio doble curvado al menos en zonas en su extensión longitudinal con dos brazos 4 de radio en simetría de espejo, que están curvados en los ejemplos de realización de las figuras 1 a 4 de forma convexa.

En su lado de extremo opuesto al cubo 2, los brazos 4 de radio están fijados a un perno 6 de conexión, que a su vez está unido con el anillo 1 de fricción.

En el ejemplo mostrado en la figura 1, los dos brazos 4 de radio están curvados de tal manera que encierran aproximadamente un óvalo. La sección transversal de los brazos 4 de radio está configurada igual a lo largo de la extensión principal, tanto en su forma como en sus dimensiones.

Por el contrario, la sección transversal de los dos brazos 4 de radio situados opuestos en el ejemplo de realización mostrado en la figura 3 es diferente y está optimizada de manera correspondiente a las cargas máximas que aparecen, es decir, los brazos 4 de radio presentan un desarrollo de sección transversal minimizado en cuanto a la tensión, con una zona que se espesa con respecto a las zonas de extremo adyacentes a ambos lados.

Al igual que el disco de freno monobloque según la figura 1, los brazos 4 de radio según la figura 3 forman un óvalo, mediante el que puede mantenerse la anchura de los radios 3 dobles relativamente estrecha en total, de manera que puede aumentarse sin problemas el número de radios 3 dobles.

En las figuras 4 a 6 está representado esquemáticamente en cada caso un disco de freno monobloque, cuyos cuatro radios 3 dobles se extienden radialmente dispuestos con una separación angular igual entre sí.

El disco de freno monobloque en la figura 4 corresponde en cuanto a la configuración de sus radios 3 al representado en las figuras 1 y 3.

Los radios 3 del disco de freno monobloque según la figura 5 están curvados únicamente en secciones, en el presente caso en la zona de extremo asociada al perno 6 de conexión respectivo.

Una curvatura por zonas de los radios 3 puede reconocerse también en la figura 6, en la que está representado un ejemplo de realización según la reivindicación 6 dependiente. En este caso, ambos brazos 4 de radio constituyen un radio 3 aproximadamente en forma de U, cuya zona de unión curvada está conectada en el cubo 2, mientras que cada uno de los extremos libres del respectivo brazo 4 de radio está unido a este respecto a través de un perno 6 de conexión propio con el anillo 1 de fricción, de modo que cada radio 3 está unido al mismo dos veces.

Tal como puede reconocerse en las representaciones de todos los ejemplos de realización, cada uno de los radios 3 configurado como radio doble está configurado con respecto a su eje longitudinal, con simetría de espejo.

Claims (13)

1. Disco de freno monobloque, especialmente para frenos de disco de vehículos sobre carriles, con un anillo (1) de fricción que está unido de forma inseparable a un cubo (2) a través de radios (3) configurados en cada caso como radios dobles con dos brazos (4) de radio, caracterizado porque los dos brazos (4) de radio de cada radio doble están curvados en su extensión longitudinal en dirección circunferencial y están sujetos en una zona de unión común en el anillo (1) de fricción.

2. Disco de freno monobloque según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque ambos brazos (4) de radio están configurados en cada caso en forma de arco circular o casi en forma de arco circular.

3. Disco de freno monobloque según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los brazos (4) de radio configurados de forma convexa, situados uno opuesto al otro, encierran la forma de un óvalo o casi un óvalo.

4. Disco de freno monobloque según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque cada radio (3) está curvado exclusivamente en la zona de unión con el anillo (1) de fricción.

5. Disco de freno monobloque según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los brazos (4) de radio están unidos a través de un perno (6) de conexión común con el anillo (1) de fricción.

6. Disco de freno monobloque, especialmente para frenos de disco de vehículos sobre carriles, con un anillo (1) de fricción que está unido a un cubo (2) de forma inseparable a través de radios (3) configurados en cada caso como radios dobles con dos brazos (4) de radio, caracterizado porque los dos brazos (4) de radio de cada radio doble están curvados en su extensión longitudinal en dirección circunferencial exclusivamente en la zona de unión con el cubo (2), estando configurado el respectivo radio (3) en forma de U y cada brazo (4) de radio está unido a través de un
perno (6) de conexión con el anillo de fricción.

7. Disco de freno monobloque según una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los dos brazos (4) de radio están configurados en cada caso en forma de arco circular o aproximadamente en forma de arco circular y están dirigidos uno hacia otro con sus lados cóncavos.

8. Disco de freno monobloque según una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la sección transversal de un brazo (4) de radio en cada punto de la extensión longitudinal, tanto en cuanto a la forma como en cuanto a la dimensión, es igual a la del otro brazo (4) de radio.

9. Disco de freno monobloque, según una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la forma y/o la sección transversal de cada brazo (4) de radio es igual a través de toda su longitud o casi toda su longitud.

10. Disco de freno monobloque, según una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la forma y/o la sección transversal de cada brazo (4) de radio está formada o dimensionada de manera diferente a través de toda su longitud o casi toda su longitud.

11. Disco de freno monobloque, según una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los brazos (4) de radio están unidos a través de un perno (6) de conexión común con el anillo (1) de fricción.

12. Disco de freno monobloque, según una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el cubo (2) y el anillo (1) de fricción están configurados de una sola pieza.

13. Disco de freno monobloque, según una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los pernos (6) de conexión está dispuestos en una zona en el anillo (1) de fricción que se sitúa al menos un 30%, preferiblemente más de un 50%, de la anchura radial del anillo (1) de fricción fuera de su diámetro interior.