ES2433696T5

ES2433696T5 - Disco de freno para vehículo ferroviario

Info

Publication number: ES2433696T5
Application number: ES09833472.5T
Authority: ES
Inventors: Takahiro Fujimoto; Kazutaka Asabe; Takanori Kato; Hiroshi Nogami; Hirotoshi Kawabe
Original assignee: Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2009-12-17
Publication date: 2017-11-02
Anticipated expiration: 2029-12-17
Also published as: KR101326926B1; ES2433696T3; CN102245923B; JPWO2010071169A1; EP2360386A1; WO2010071169A1; US20140238790A1; BRPI0921368A2; US8794398B2; TW201033055A; EP2360386A4; US9169886B2; US20110214950A1; KR20110097912A; EP2360386B2; CN102245923A; EP2360386B1; BRPI0921368B1; TWI392609B; JP5158209B2

Description

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DESCRIPCION

Disco de freno para vehiculo ferroviario Campo Tecnico

La invencion se refiere a un freno de disco para un vehiculo ferroviario en el cual una porcion de plato que sirve como superficie de friccion esta fijada a una rueda. En particular, la presente invencion se refiere a un freno de disco para un vehiculo ferroviario que permite suprimir la deformacion causada por el calor de friccion durante el frenado.

Tecnica Antecedente

En lo que se refiere a sistemas de freno para vehiculos de transporte terrestre, representados por vehiculos ferroviarios, existen frenos de bloque, frenos de tambor, frenos de disco, etc. Entre ellos, recientemente ha aumentado el uso de los frenos de disco en asociacion con un aumento en la velocidad y el tamano de los vehiculos.

El freno de disco es un dispositivo que obtiene una fuerza de frenado mediante la friccion entre un disco de freno y una guarnicion de freno. Normalmente, en el disco de freno se genera una fuerza de frenado al apretar una guarnicion de freno contra una superficie de friccion de un disco de freno con forma de anillo que esta fijado con pernos a un eje o una rueda. Con la fuerza de frenado se regula la rotacion del eje o la rueda para controlar la velocidad del vehiculo.

Los vehiculos ferroviarios de super alta velocidad, tal como el Shinkansen, han aumentado aun mas su velocidad y se les exige un funcionamiento a una velocidad superior a 300 km por hora. Para aumentar adicionalmente la velocidad de los vehiculos ferroviarios es necesario reducir el peso del vehiculo, y resulta adecuado un disco de freno en el cual una porcion de plato que sirve como superficie de friccion esta fijada directamente a una rueda. Esto es debido a que dicho disco de freno fijo con superficie de friccion no precisa una parte dedicada que sirva exclusivamente para la fijacion, y por lo tanto es posible obtener una reduccion del peso, en comparacion con el disco de freno convencional de fijacion por la periferia interior.

En un disco de freno fijo con superficie de friccion convencional, con el fin de suprimir la deformacion, tal como el alabeo, causada por el calor de friccion durante el frenado, una porcion concava de ajuste forzado con una porcion convexa formada sobre un elemento a fijar (p. ej., una rueda), esta formada sobre la superficie del disco de freno para su fijacion (Literatura de Patentes 1). Existen discos de freno fijos con superficie de friccion convencionales para los que se ha prescrito una relacion de volumen total entre las partes de fijacion y las porciones antagonistas a fijar (Literatura de Patentes 2).

En tales discos de freno fijos con superficie de friccion, el problema de aumento del ruido, que convencionalmente no se ha tenido en consideracion, esta cobrando importancia en una condicion de desplazamiento a alta velocidad como la que supera los 300 km por hora.

El disco de freno gira a una velocidad elevada junto con la rueda asociada. Con esta rotacion, el aire que rodea el disco de freno es aspirado desde la periferia interior y descargado por el lado de la periferia exterior. Por consiguiente, se produce un flujo de aire a alta velocidad en el lado trasero del disco de freno.

El flujo de aire juega un papel importante en la refrigeracion del disco de freno, pero en un intervalo de alta velocidad que supere los 300 km por hora, el flujo de aire de alta velocidad no solo refrigera el disco de freno sino que tambien genera ruido, denominado “ruido aerodinamico”.

Para reducir el ruido aerodinamico, resulta efectivo suprimir el flujo de aire entre el lado trasero de la porcion de plato de freno, asi como unas aletas formadas en la misma, y una porcion de plato de la rueda.

Los presentes solicitantes han propuesto un disco 1 de freno, tal como el mostrado en la Fig. 10, en el cual se proporcionan unos nervios 1c, interconectados circunferencialmente, en unos espacios definidos por el lado trasero de una porcion 1a de plato y unas aletas 1b, siendo ambas constituyentes del disco 1 de freno, y una porcion 2a de plato de la rueda 2, para minimizar un area abierta total en una direccion circunferencial (Literatura de Patentes 3). En la Fig. 10, el numero “1d” denota un huelgo entre una punta de cada nervio 1c y la porcion 2a de plato de la rueda 2, estando configurada la punta del nervio para generar el huelgo. El numero “2b” denota una porcion de llanta de la rueda 2. El numero “2c” denota una porcion de cubo de la rueda 2, el numero “3a” denota un perno para fijar el disco 1 de freno, y el numero “3b” denota una tuerca para fijar el disco 1 de freno.

El documento DE 39 35 635 A1 describe un conjunto de disco de freno para un vehiculo ferroviario. El conjunto incluye un disco de rueda y unos platos de friccion dispuestos en ambos lados del disco de rueda. Los platos de friccion tienen unos anillos de refuerzo dispuestos en el lado de la rueda encarado con el disco. Los anillos de

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refuerzo estan conectados con los platos de friccion mediante unos nervios. Junto con los anillos de friccion, los anillos de refuerzo forman unos canales internos de aire para ventilacion.

Lista de Citas

Literatura de Patentes

Literatura de Patentes 1: Publicacion de Solicitud de Patente Japonesa N° 2001-311441

Literatura de Patentes 2: Publicacion de Solicitud de Patente Japonesa N° 2005-321091

Literatura de Patentes 3: Publicacion de Solicitud de Patente Japonesa N° 2007-205428

Sumario de la Invencion Problema tecnico

Sin embargo, en el caso del disco de freno propuesto en la Literatura de Patentes 3, la deformacion del disco de freno causada por el calor de friccion durante el frenado puede plantear problemas, dependiendo de la forma de los nervios formados en unos espacios entre el lado trasero de la porcion de plato y de las aletas del disco de freno y la porcion de plato de la rueda.

Es un objeto de la presente invencion proporcionar un disco de freno fijo con superficie de friccion para un vehiculo ferroviario, cuyo disco de freno puede suprimir la deformacion del mismo causada por el calor de friccion durante el frenado si se forman unos nervios en unos espacios formados entre el lado trasero de una porcion de plato y de unas aletas del disco de freno, y una porcion de plato de una rueda.

Solucion al problema

Para reducir el ruido aerodinamico, tal como se da a conocer en la Literatura de Patentes 3, resulta efectivo reducir el area abierta total existente en el lado trasero del disco de freno. Los presentes inventores han efectuado diversos experimentos y analisis, ideando una condicion de desplazamiento a alta velocidad que excede los 300 km por hora, para una rueda equipada con un disco de freno fijo con superficie de friccion, adicionalmente a los hallazgos anteriores.

Como resultado, se ha confirmado que la forma del nervio dispuesto en cada espacio situado entre el lado trasero de la porcion de plato y de las aletas del disco de freno y la porcion de plato de la rueda no ejerce ninguna influencia sobre un efecto de reduccion del ruido aerodinamico siempre que el area abierta total sea la misma. Hemos observado que la deformacion del disco de freno causada por el calor de friccion puede suprimirse si se define la forma del nervio apropiadamente.

La Fig. 3 es un ejemplo de resultados de los experimentos y analisis llevados a cabo por los presentes inventores, que muestra las relaciones del area total de las aberturas que quedan en los espacios que tienen nervios con el nivel de ruido aerodinamico obtenido por los experimentos, y con la cantidad de aire que pasa obtenida por los analisis.

El area abierta se refiere al area de la abertura que se identifica, al mirar desde el lado interior de la periferia del disco de freno, en los espacios definidos por el lado trasero de la porcion de plato del disco de freno, aletas y nervios dispuestos en el lado trasero de la misma, y la porcion de plato de la rueda, cuando el disco de freno y la rueda estan fijados. El area abierta total se refiere al area total de las aberturas sumadas de los espacios en una direccion circunferencial relevante para el paso de aire.

De la Fig. 3 resulta evidente que una menor area abierta total permite un menor ruido aerodinamico, mas especificamente, puede reducirse el ruido aerodinamico a medida que el area abierta total se vuelve mas pequena, por ejemplo desde 10000 mm2 o menos hasta 7000 mm2 o menos, e incluso hasta 5000 mm2 o menos, y que en el caso de 3000 mm2 o menos apenas se produce un cambio en el grado de disminucion del ruido aerodinamico en terminos de un area abierta total. Adicionalmente, resulta evidente que la menor area abierta total permite el menor grado de paso del aire asi como un grado previsto de disminucion del ruido aerodinamico. A partir de estos resultados, resulta evidente que el grado de disminucion del ruido aerodinamico puede evaluarse calculando la cantidad de aire que pasa con el uso de analisis de fluidos.

Los resultados mostrados en la Fig. 3 se han obtenido utilizando un banco de pruebas para ruido de rodadura mostrado en la Fig. 4, e instalando y probando en el banco de pruebas para ruido de rodadura una rueda 2 (diametro de la rueda: 860 mm) equipada con un disco 1 de freno mostrado en la Fig. 1 mencionada a continuacion.

El banco de pruebas para ruido de rodadura tiene una configuracion como la mostrada en la Fig. 4, en la cual una

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rueda 2 a probar esta soportada rotativamente por unos cojinetes 4 y es empujada contra una rueda 6 con perfil de via mediante un gato hidraulico 5, y luego se hace girar la rueda 6 con perfil de via mediante un motor 7 para asi girar la rueda 2.

En este banco de pruebas para ruido de rodadura, la velocidad se expresa en terminos de una velocidad periferica de la rueda 6 con perfil de via, y esta determinada tanto por el numero de revoluciones del motor 7 como por el diametro (910 mm en el ejemplo actual) de la rueda 6 con perfil de via. Cuando el numero de revoluciones del motor 7 es 1750 rpm aproximadamente, la velocidad periferica es 300 km/h.

Para la medicion, se coloco un medidor 8 de precision del nivel de sonido a una distancia de 300 mm de la rueda 2 para medir el ruido generado por la rueda 2 durante la rotacion. La ponderacion del medidor 8 de precision del nivel de sonido era PLANA (en una condicion que no aplica ponderacion) y las caracteristicas dinamicas eran RAPIDAS. Adicionalmente, un nivel de ruido generado cuando la abertura estaba completamente cerrada se resto al nivel de ruido de la rueda equipada con el disco de freno, y se utilizo el resultado como nivel de ruido aerodinamico.

Cada una de las velocidades de prueba se ajusto con un intervalo de 10 km/h entre 200 y 360 km/h en terminos de una velocidad periferica de la rueda 6 con perfil de via. Tras la medicion con el medidor 8 de precision del nivel de sonido, se efectuo un analisis de la frecuencia mediante transformada rapida de Fourier utilizando un analizador 9 de frecuencia, y se aplico una ponderacion de caracteristica “A” (vease la Fig. 5), seguida por un procesamiento de bandas de 1/3 de octava, y se evaluaron tanto la caracteristica de frecuencia como el valor general.

El disco de freno para vehiculo ferroviario de acuerdo con la presente invencion se ha llevado a cabo en base a un vehiculo. Para suprimir la deformacion del disco de freno causada por el calor de friccion, el disco de freno para vehiculo ferroviario de acuerdo con la presente invencion incluye los elementos que se definen en la reivindicacion 1.

Efectos Ventajosos de la Invencion

De acuerdo con la presente invencion, dado que en una posicion circunferencialmente intermedia de un nervio situado en el lado trasero de un disco de freno se proporciona una ranura con una profundidad en la direccion que va desde una porcion extrema del nervio, enfrentada a la rueda, hacia el lado trasero de la porcion de plato, puede suprimirse efectivamente la deformacion causada por el calor de friccion incluso en un disco de freno fijo con superficie de friccion.

Breve Descripcion de los Dibujos

La Fig. 1 es un diagrama que muestra una porcion principal de un disco de freno para vehiculo ferroviario de acuerdo con la presente invencion, en el caso en el que la relacion de profundidad (L1/L2) de una ranura provista en cada nervio es 1, siendo la Fig. 1 (a) una vista en planta de una porcion de cuadrante, la Fig. 1 (b) una vista en seccion de una porcion semicircular, y la Fig. 1 (c) una vista de desarrollo en seccion tomada por la linea A-A de la Fig. 1 (a).

La Fig. 2 es un diagrama que muestra una porcion principal de un disco de freno para vehiculo ferroviario de acuerdo con la presente invencion, en el caso en el que la relacion de profundidad (L1/L2) de una ranura provista en cada nervio es inferior a 1, siendo la Fig. 2(a) una vista en planta de una porcion de cuadrante, la Fig. 2(b) una vista en seccion de una porcion semicircular, y la Fig. 2(c) una vista de desarrollo en seccion tomada por la linea A-A de la Fig. 2(a).

La Fig. 3 es un diagrama que muestra las relaciones de un area total de aberturas formadas en los espacios con los niveles de ruido aerodinamico obtenidos experimentalmente, y con las cantidades de aire que pasa, obtenidas analiticamente.

La Fig. 4 es un diagrama que explica el diseno de un banco de pruebas para ruido de rodadura.

La Fig. 5 es un diagrama que muestra una curva de ponderacion de caracteristica “A”.

La Fig. 6 es un diagrama que muestra la relacion de una frecuencia central con el nivel de ruido durante el desplazamiento a una velocidad de 360 km por hora.

La Fig. 7 es un diagrama que muestra la relacion entre una relacion de profundidad (L1/L2) de una ranura provista en cada nervio y la cantidad de aire que pasa, la cual se obtiene mediante un procedimiento de analisis de fluidos.

La Fig. 8 es un diagrama que muestra los resultados de evaluacion de los grados de deformacion del disco de freno, obtenidos con el uso de un analisis mediante un procedimiento de elementos finitos.

La Fig. 9 es un diagrama que muestra el resultado de evaluacion de un ruido de frenado del disco de freno.

La Fig. 10 es un diagrama que muestra el disco de freno para vehiculo ferroviario dado a conocer en la Literatura de Patentes 3, siendo la Fig. 10(a) una vista en planta de una porcion de cuadrante, la Fig. 10(b) una vista en seccion de una porcion semicircular, y la Fig. 10(c) una vista de desarrollo en seccion tomada por la linea A-A de la Fig. 10(a).

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Descripcion de las Realizaciones

A continuacion se describira un disco de freno para vehiculo ferroviario de acuerdo con una realizacion de la presente invencion, con referencia a las Figs. 1 y 2.

Las Figs. 1 y 2 ilustran una porcion principal de un disco 1 de freno para vehiculo ferroviario de acuerdo con la presente invencion, estando asegurado el disco 1 de freno a una porcion 2a de plato de una rueda 2 mediante el uso de unos pernos 3a de fijacion y unas tuercas 3b de fijacion. Tal como se muestra en las Figs. 1 y 2, el disco 1 de freno incluye una porcion 1a de plato con forma de anillo, con un lado delantero que sirve como superficie de friccion. Una pluralidad de aletas 1b, cada una de las cuales sobresale desde el lado trasero de la porcion 1a de plato, estan dispuestas radialmente. Una pareja de discos 1 de freno estan dispuestos para emparedar la porcion 2a de plato de la rueda 2, y las porciones 1a de plato del disco de freno estan fijadas a la rueda 2 mediante los pernos 3a de fijacion y las tuercas 3b de fijacion en un estado en el que las puntas de las aletas 1b hacen contacto con la porcion 2a de plato de la rueda 2. Como resultado, se generan unos espacios trapezoidales, que estan definidos por el lado trasero de la porcion 1a de plato del disco 1 de freno, las aletas 1b plurales dispuestas en dicho lado trasero, y la porcion 2a de plato de la rueda 2.

En el disco 1 de freno de la presente invencion, unos nervios trapezoidales 1c sobresalen y estan dispuestos circunferencialmente, uno en cada espacio, estando situados entre aletas 1b adyacentes y definidos por el lado trasero de la porcion 1a de plato del disco 1 de freno y por la porcion 2a de plato de la rueda 2. Los nervios 1c mostrados en las Figs. 1 y 2 estan dispuestos en una posicion intermedia en el sentido del radio del disco 1 de freno.

En una posicion circunferencialmente intermedia de cada nervio 1c, se proporciona una ranura trapezoidal 1d con una profundidad en una direccion desde la cara del nervio 1c, enfrentada a la rueda, hacia el lado trasero de la porcion 1a de plato del disco de freno. La provision de estas ranuras 1d permite suprimir la deformacion del disco 1 de freno causada por el calor de friccion.

De acuerdo con los resultados de los experimentos y los analisis efectuados por los presentes inventores, cuando el disco de freno esta fijado a la rueda 2, resulta preferible que un area de las aberturas, que estan identificadas en los espacios generados entre la porcion 1a de plato, las aletas 1b y los nervios 1c del disco 1 de freno y la porcion 2a de plato de la rueda 2, vistos desde el lado interior de la periferia del disco 1 de freno, a saber, un area de seccion total de las ranuras 1d, cada una de las cuales esta abierta en una vista seccionada circunferencial y longitudinalmente del nervio 1c, en una vista tomada por la linea A-A, tal como se muestra en las Figs. 1(c) y 2(c), no es superior a 7000 mm2.

La razon es que, en la relacion entre una frecuencia central que ha sido sometida a un procesamiento de bandas de 1/3 de octava y a un nivel de ruido durante un desplazamiento a 360 km por hora, tal como se muestra en la Fig. 6, puede reducirse en gran medida el ruido aerodinamico en la banda de frecuencia de 800 a 1250 Hz en terminos de la frecuencia central, en el caso en el que el area abierta total de las ranuras 1d sea 7000 mm2.

Para confirmar el efecto de reduccion del ruido, se evaluo la cantidad de flujo de aire que pasa a lo largo del lado trasero del disco 1 de freno al girar la rueda 2 a 2220 rpm, determinado por el diametro (860 mm) de la rueda 2, mediante analisis de fluidos para cada Ejemplo mostrado en la siguiente Tabla 1, suponiendo un desplazamiento a 360 km por hora. Adicionalmente, se llevo a cabo un analisis de elementos finitos en una condicion equivalente a aplicar los frenos de emergencia tres veces durante el desplazamiento a 360 km/h, y se evaluo el grado de deformacion del disco 1 de freno.

El disco de freno en cuestion es un disco de acero forjado para el Shinkansen, con un diametro interior de 444 mm, un diametro exterior de 720 mm, y una longitud de 47,5 mm medida desde la superficie de friccion hasta la porcion de contacto con la rueda. El disco de freno tiene doce agujeros para perno de fijacion, cuyos centros estan en la circunferencia de un circulo de 580 mm de diametro, y esta fijado con doce pernos en posiciones circunferenciales separadas a intervalos iguales.

Con el fin de comparacion, tambien se llevaron a cabo el analisis de fluidos y el analisis de elemento finito con respecto a un disco de freno sin nervios (Ejemplo Comparativo 1) y un disco de freno (Ejemplo Comparativo 2) con la forma mostrada en la Fig. 10 formado sin ranuras en las posiciones circunferencialmente intermedias de los nervios. Se confirmaron los efectos de los Ejemplos 1 a 7 de acuerdo con la presente invencion, que tienen nervios con la forma mostrada en la Fig. 1 o la Fig. 2.

[Tabla 1]

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Tabla 1

: Area abierta total (mm2) L1/L2 Coeficiente de cantidad de flujo de aire Coeficiente de alabeo Nota

Ejemplo 1: 3000 0,2 0,15 1,14 Fig. 2

Ejemplo 2: 3000 0,25 0,16 1,14 Fig. 2

Ejemplo 3: 3000 0,4 0,15 1,14 Fig. 2

Ejemplo 4: 3000 0,5 0,16 1,14 Fig. 2

Ejemplo 5: 3000 1 0,14 1,06 Fig. 1

Ejemplo 6: 4600 1 0,24 1,05 Fig. 1

Ejemplo 7: 7000 1 0,36 1,05 Fig. 1

Ejemplo comparativo 1: 20000 - 1,00 1,00 Sin nervio

Ejemplo comparativo 2: 3000 - 0,17 1,16 Fig. 10

La Fig. 7 es un diagrama que muestra la relacion entre una relacion de profundidad de una ranura formada en cada nervio ((profundidad L1 de la ranura 1d en una direccion desde la cara del nervio 1c enfrentada a la rueda hacia el lado trasero de la porcion 1a de plato) / (altura L2 del nervio 1c desde la cara del mismo enfrentada a la rueda hacia el lado trasero de la porcion 1a de plato)) y la cantidad de aire que pasa, que se obtiene mediante un procedimiento de analisis de fluidos.

Por la Fig. 7 resulta evidente que en los ejemplos 1 a 5, cada uno con la misma area abierta total, la cantidad de aire que pasa es casi constante independientemente de las relaciones de profundidad (L1/L2) de las ranuras provistas en los nervios. Dado que la cantidad de aire que pasa claramente afecta al grado de disminucion del ruido aerodinamico tal como se muestra en la Fig. 3, resulta aparente a partir de la relacion mostrada en la Fig. 7 que el nivel de ruido aerodinamico debera ser tambien aproximadamente el mismo.

La Fig. 8 es un diagrama que muestra los resultados de evaluacion del grado de deformacion del disco de freno, obtenidos con el uso de un analisis mediante un procedimiento de elementos finitos. Por la Fig. 8 se observa que los ejemplos 1 a 5, siendo ambos casos en los que las ranuras desarrolladas en la direccion desde la cara enfrentada a la rueda hacia el lado trasero de la porcion de plato, en porciones intermedias de los nervios, presentan una menor deformacion del disco en comparacion con el Ejemplo Comparativo 2, incluso cuando, al tener nervios, el area abierta total deberia ser la misma.

Adicionalmente, cuando el area abierta total es la misma, el grado de deformacion del disco de freno es particularmente pequeno en el Ejemplo 5, en el cual la relacion de profundidad (L1/L2) de las ranuras formadas en los nervios es 1, comparado con los Ejemplos 1 a 4 en los cuales la relacion de profundidad (L1/L2) no es superior a 0,5. A partir de este hecho, debe observarse que, en el caso de la presente invencion, es preferible ajustar la profundidad L1 de la ranura para que no sea inferior a la mitad de la altura total L2 del nervio. Tambien puede reconocerse que es preferible ajustar la profundidad L1 de la ranura para que sea 0,8 veces, o mas, superior a la altura general L2 del nervio.

Adicionalmente, a partir de los resultados obtenidos en los Ejemplos 6 y 7, se observa que incluso si el area abierta total de la ranura es diferente, puede obtenerse una baja deformacion del disco de frenos mediante la formacion, en una porcion intermedia de cada nervio, de una ranura que se desarrolle desde la cara del nervio enfrentada a la rueda hacia el lado trasero de la porcion de plato.

Como se muestra en la Fig. 3, el ruido aerodinamico apenas varia con un area abierta total no superior a 3000 mm2. Por lo tanto, en los analisis de las Figs. 7 y 8, se ajusto el area de seccion minima principalmente a 3000 mm2, de tal modo que se cambio la forma del nervio para su evaluacion.

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Como se muestra en los Ejemplos 6 y 7, al igual que en los Ejemplos 1 a 5, el grado de deformacion del disco de freno se mantiene mas bajo que en el Ejemplo Comparativo 2, incluso con un aumento del area abierta total. Esto es, se observa que es posible mantener un grado similar de deformacion incluso si se cambia el area abierta total en funcion de un grado objetivo de disminucion del ruido aerodinamico.

En un vehiculo ferroviario de alta velocidad, no solo el ruido aerodinamico generado durante el desplazamiento del vehiculo, sino tambien un ruido del freno causado por la friccion entre el disco de freno y la guarnicion de freno al frenar, se convierten en un problema. El ruido del freno es atribuible al hecho de que una vibracion no estable, denominada vibracion auto excitante, se desarrolla en el disco de freno debido a la friccion durante el frenado.

Por lo tanto, adicionalmente al analisis anterior, se prepararon modelos analiticos correspondientes a discos de freno con diversas relaciones de profundidad (L1/L2) de ranura, y luego se sometio cada uno de los mismos a un analisis de modo de vibracion con el uso de un procedimiento de elementos finitos, seguido por una evaluacion tambien con respecto al ruido del freno. La evaluacion se efectuo de la siguiente manera. Se represento una relacion de amortiguacion de una vibracion auto excitada, generada en cada modelo analitico, en terminos de una relacion con la relacion de amortiguacion de una vibracion auto excitada generada en un modelo analitico sin nervios, y luego se efectuo una evaluacion con la relacion (indice de ruido) a modo de indice. Cuanto menor el indice de ruido, mayor la supresion del ruido de freno.

La Fig. 9 es un diagrama que muestra un resultado de una evaluacion del ruido de frenado del disco de freno. Por el resultado mostrado en la misma figura, se observa que el ruido de freno se suprime mediante la provision de nervios con o sin ranuras. Tambien se reconoce que el ruido de freno se suprime mejor cuando la relacion de profundidad (L1/L2) de la ranura del nervio esta en el intervalo de 0,8 a 1 que en el caso del nervio sin ranuras (L1/L2=0).

A partir de lo anterior, resulta preferible ajustar la profundidad L1 de la ranura para que sea 0,8 veces, o mas, superior a la altura general L2 del nervio para suprimir una deformacion del disco de freno causada por calor de friccion, asi como el ruido del freno.

Se da por hecho que la presente invencion no esta limitada a los ejemplos anteriores, y que la realizacion puede modificarse apropiadamente siempre y cuando la modificacion este dentro del alcance de la idea tecnica descrita en las reivindicaciones adjuntas.

Por ejemplo, en los casos mostrados en las Figs. 1 y 2, los nervios estan situados en la posicion radial casi intermedia del disco 1 de freno. Sin embargo, tal como se da a conocer en la Literatura de Patentes 3, la posicion radial de instalacion del nervio no ejerce influencia alguna sobre la disminucion del ruido aerodinamico, y la influencia de la misma sobre el grado de deformacion del disco tambien es baja. Por lo tanto, tambien en la presente invencion, la posicion radial de instalacion del nervio puede ajustarse en una posicion interior o exterior de la periferia, en vez de en la posicion radialmente intermedia, como la posicion mostrada en las Figs. 1 o 2.

Aunque en los casos mostrados en las Figs. 1 y 2, todas las puntas de los nervios 1c que no presentan las ranuras 1d estan en contacto con la rueda 2, no es necesario que todas las puntas que no presentan las ranuras 1d esten en contacto con la rueda. Cuando las puntas de los nervios 1c no estan en contacto con la rueda 2 y entre las puntas de los nervios y la rueda 2 estan presentes unos huelgos, debera definirse el area abierta total para que incluya los huelgos.

Adicionalmente, en los casos mostrados en las Figs. 1 y 2, aunque los lados opuestos no paralelos de la ranura trapezoidal 1d formada en una posicion circunferencialmente intermedia de cada nervio 1c sean paralelos a unos correspondientes lados del nervio 1c, no precisan ser necesariamente paralelos. La forma de cada ranura 1d no esta limitada a la forma trapezoidal, sino que puede tener, por ejemplo, la forma de un rectangulo.

Aplicabilidad Industrial

La presente invencion no solo es aplicable a un disco de freno para un vehiculo ferroviario sino tambien a un disco de freno para automoviles y motocicletas.

Lista de Signos de Referencia

1: disco de freno, 1a: porcion de plato, 1b: aleta, 1c: nervio, 1d: ranura, 2: rueda, 2a: porcion de plato, 2b: porcion de llanta, 2c: porcion de cubo, 3a: perno de fijacion, 3b: tuerca de fijacion.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un disco (1) de freno para un vehiculo ferroviario en el que se proporciona una porcion (1a) de plato con forma de anillo, con un lado delantero que sirve como superficie de friccion y una pluralidad de aletas (1b) sobresalen y estan dispuestas radialmente sobre el lado trasero de dicha porcion de plato, estando configurada dicha porcion de

5 plato para su fijacion a una rueda, en el que

entre las aletas (1b) adyacentes se proporciona un nervio (1c), y en el que

las puntas de las aletas (1 b) estan configuradas para contactar con la porcion (2a) de plato de la rueda (2), caracterizado porque

una ranura (1d) desarrollada en la direccion desde una cara de dicho nervio (1c) enfrentada a la rueda hacia el lado 10 trasero de dicha porcion (1a) de plato esta dispuesta en una porcion circunferencialmente intermedia de dicho nervio (1c).
2. Un disco de freno para un vehiculo ferroviario de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque la relacion (L1/L2) entre una profundidad L1 de una ranura y una altura L2 de un nervio esta en el intervalo de 0,5 a 1, estando la profundidad de la ranura en la direccion desde la cara de dicho nervio (1c) enfrentada a la rueda hacia el

15 lado trasero de dicha porcion (1a) de plato, siendo la altura del nervio desde la cara de dicho nervio (1c) enfrentada a la rueda hasta el lado trasero de dicha porcion (1a) de plato.
3. Un disco de freno para un vehiculo ferroviario de acuerdo con la reivindicacion 1 o la reivindicacion 2, caracterizado porque un area total de aberturas, cada una formada por una ranura (1d) en una seccion transversal circunferencial en el sentido longitudinal de dicho nervio, no es superior a 7000 mm2 en un estado en el que el disco

20 (1) de freno esta fijado a la rueda (2).
4. Un disco de freno para un vehiculo ferroviario de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los nervios (1c) son trapezoidales y estan dispuestos circunferencialmente.
5. Un conjunto de disco de freno y rueda para un vehiculo ferroviario que comprende un disco (1) de freno de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, estando el disco (1) de freno fijado a la rueda (2).

25 6. Un conjunto de disco de freno y rueda de acuerdo con la reivindicacion 5, caracterizado porque el disco (1) de

freno pertenece a una pareja de discos (1) de freno que estan dispuestos para emparedar una porcion (2a) de plato de la rueda (2).