ES2855681T3 - Zapata con elementos de rozamiento de elasticidad variable para frenos de disco para vehículos ferroviarios - Google Patents

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Abstract

Una zapata (1) para frenos de disco para vehículos ferroviarios comprendiendo una chapa base (2), una pluralidad de elementos de rozamiento (4), que están fijados a la chapa base (2) de manera reversible, y una pluralidad de elementos espaciadores (5), cada uno dispuesto entre un elemento de rozamiento respectivo (4) y la chapa base (2); caracterizándose dicha zapata porque al menos parte de dichos elementos espaciadores (5) tiene una elasticidad intrínseca diferente entre ellos.

Description

DESCRIPCIÓN
Zapata con elementos de rozamiento de elasticidad variable para frenos de disco para vehículos ferroviarios Referencia cruzada a solicitudes relacionadas
Esta solicitud de patente reivindica prioridad por la Solicitud de Patente italiana número 102018000010235 presentada el 12 de noviembre de 2018.
Campo técnico
La invención se refiere a una zapata para frenos de disco para vehículos ferroviarios.
Antecedentes de la invención
Como es conocido, los frenos de disco están sometidos a grandes esfuerzos y, con el fin de obtener una acción de frenado ideal, tiene que haber una buena transmisión de la fuerza de frenado desde la zapata al disco.
Durante largo tiempo los fabricantes han empleado zapatas que comprenden una pluralidad de elementos de rozamiento de tamaño pequeño, en lugar de un solo elemento de rozamiento de gran tamaño. Según una de las soluciones adoptadas a este respecto, cada zapata consta sustancialmente de una chapa base principal y de una pluralidad de elementos de rozamiento, que están fijados a la chapa base de manera reversible. Cada uno de los elementos de rozamiento consta de una hoja metálica y de un botón de rozamiento, que está fijado a la hoja metálica de manera irreversible.
Las zapatas para frenos de disco para vehículos ferroviarios, además de tener que ejercer una presión efectiva sobre el disco en términos de frenado, también tienen que asegurar un ruido bajo durante la acción de frenado. El ruido bajo tiene que ser cada vez más un factor discriminante en la opción de los frenos de disco a usar.
Como pueden entender inmediatamente los expertos en la técnica, las demandas explicadas anteriormente están estrictamente vinculadas a los componentes con los que se fabrican las zapatas y a las formas en que los elementos de rozamiento ejercen presión sobre el disco.
Durante largo tiempo se ha conocido una solución que implica el uso de una pluralidad de elementos elásticos, cada uno dispuesto entre la chapa base y un elemento de rozamiento respectivo. Según esta solución, todos los elementos elásticos de una misma zapata son los mismos, sin tener así en cuenta las diferentes deformaciones temporales del disco en las diferentes zonas a una velocidad radial variable.
Incluso aunque esta solución dio lugar a una mejora significativa en términos de reducción de ruido durante el frenado, sin embargo, en la industria del ferrocarril hay una fuerte necesidad de una mayor disminución del ruido. El inventor de esta invención ofrece una solución de zapata concreta, cuyas características técnicas son tales que aseguran una disminución adicional del ruido de frenado, permitiendo, al mismo tiempo, una alta eficiencia de frenado. Un ejemplo de una zapata de freno perteneciente a la técnica actual se describe en EP 3059466 A1. Resumen de la invención
La materia de la invención es una zapata para frenos de disco para vehículos ferroviarios, cuyas características esenciales se exponen en la reivindicación 1, y cuyas características preferidas y/o auxiliares se exponen en las reivindicaciones 2-7.
Breve descripción de los dibujos
La invención se entenderá mejor después de la lectura atenta de la descripción siguiente de una realización, dada a modo de ejemplo no limitador meramente explicativo, con referencia a las figuras de los dibujos acompañantes, donde:
La figura 1 es una vista en perspectiva desde abajo, con partes transparentes para mayor claridad, de la zapata según la invención.
La figura 2 es una vista desde abajo, con partes transparentes, de la zapata de la figura 1.
La figura 3 es una sección transversal según la línea MI-MI de la figura 2.
Descripción detallada de la invención
En las figuras acompañantes, el número 1 indica, en conjunto, una zapata según la invención.
La zapata 1 comprende una chapa base 2 comprendiendo, en una superficie trasera, un elemento de fijación en forma de “cola de milano” 3 para fijar la zapata 1 a una estructura del freno de disco, una pluralidad de elementos de rozamiento 4 fijados a la chapa base 2 de manera reversible y dispuestos de manera que ejerzan presión sobre el disco del freno con el fin de llevar a la práctica la acción de los frenos, uno o varios espaciadores 5 dispuestos entre el elemento de rozamiento 4 y la chapa base 2, y un muelle de bloqueo 6, que está diseñado para bloquear un elemento de rozamiento respectivo 4 a la chapa base 2 de manera reversible, como se explica con más detalle más adelante.
Según la figura 3, cada uno de los elementos de rozamiento 4 consta de una hoja metálica 7 y de un botón 8, que se hace de un material de rozamiento y está fijado a la hoja metálica 7 de manera irreversible por medio de un pasador de fijación 9. Dos clavijas antirrotación 10 sobresalen de la hoja metálica 7 y están dispuestas en lados opuestos con relación a dicho pasador de fijación 9.
Se forma una ranura circunferencial en el pasador de fijación 9 y está diseñada para ser enganchada por el muelle de bloqueo 6.
Según la figura 3, en la chapa base 2, en la zona de cada una de las partes de fijación de los elementos de rozamiento 4, hay tres agujeros pasantes, a través de los que los elementos de rozamiento 5 están acoplados a la chapa base 2. En particular, los tres agujeros pasantes son un agujero central y dos agujeros laterales. El agujero central tiene un diámetro más grande que los agujeros laterales.
Cuando la zapata 1 está montada, el pasador de fijación 9 engancha el agujero central, donde queda bloqueado por la acción de un muelle de bloqueo respectivo 6, mientras que cada una de las dos clavijas antirrotación 10 engancha un agujero lateral respectivo.
Más específicamente, la zapata representada en las figuras acompañantes comprende cinco elementos de rozamiento 4 dispuestos de manera no lineal a lo largo de un eje de extensión longitudinal X de la zapata.
Algunos de los elementos espaciadores 5 tienen propiedades elásticas evidentes y tienen una elasticidad diferente. En particular, los elementos espaciadores 5 de la zapata representada en las figuras acompañantes comprenden: cuatro elementos de disco 11a dispuestos de manera que rodeen cuatro clavijas antirrotación respectivas 10 de dos elementos de rozamiento respectivos 5 colocados en la parte trasera de la zapata; cuatro arandelas Belleville 11b dispuestas de manera que rodeen cuatro clavijas antirrotación respectivas 10 de dos elementos de rozamiento respectivos 5 colocados en una parte media de la zapata; y una arandela Belleville 11c dispuesta de manera que rodee un pasador de fijación respectivo 9 de un elemento de rozamiento respectivo 5 colocado en la parte delantera de la zapata. En particular, la arandela Belleville 11c tiene una elasticidad mayor que las dos arandelas Belleville 11b.
Debido a lo anterior, es evidente que la solución según la invención está en la presión diferente (elasticidad diferente de los elementos espaciadores) con que los elementos de rozamiento de una misma zapata actúan sobre el disco del freno.
El inventor de esta invención descubrió inesperadamente que una zapata comprendiendo elementos de rozamiento que actúan sobre el disco del freno con una presión diferente produce un ruido de frenado sumamente bajo, sin poner en peligro de ninguna forma la eficiencia de la acción de frenado.
Incluso aunque se ha demostrado que puede obtenerse un efecto de reducción de ruido usando elementos espaciadores con una elasticidad diferente, independientemente de su orden, sin embargo, también se ha demostrado que se puede obtener un efecto aún más considerable cuando los elementos espaciadores 5 de la zapata varían su elasticidad de manera continua a lo largo del eje longitudinal X.
De hecho, según el ejemplo descrito anteriormente, la elasticidad de los elementos espaciadores 11a, 11b y 11c varía con continuidad, aumentando desde la parte trasera a la parte delantera de la zapata.
En la zapata del ejemplo mostrado en este documento, la parte trasera es la que actúa sobre la parte central del freno, mientras que la parte delantera es la que actúa sobre una parte más periférica del disco del freno.
Finalmente, se ha demostrado que, cuando los elementos de rozamiento de una zapata tienen grados de libertad en su movimiento, pueden obtenerse mejoras adicionales tanto en términos de efectividad de frenado como en términos de ruido. Por esta razón, se prefiere la presencia de arandelas Belleville. Las arandelas Belleville tienen una forma tal que permiten que el elemento de rozamiento se mueva alrededor del vértice de la parte convexa de la arandela propiamente dicha.
A este respecto, también se ha demostrado que, cuando los elementos de rozamiento de una misma zapata tienen diferentes grados de libertad de movimiento, pueden obtenerse mejoras adicionales en términos de ruido. Por esta razón, la zapata del ejemplo comprende dos elementos de rozamiento, que, dado que cada uno está asociado con dos arandelas Belleville 11b, tienen mayores grados de libertad de movimiento que los dos elementos de rozamiento asociados con los dos discos 11a, y un elemento de rozamiento, que, dado que está asociado con una sola arandela Belleville 11c, tiene mayores grados de libertad de movimiento que los dos elementos de rozamiento asociados con las dos arandelas Belleville 11b.

Claims (7)

REIVINDICACIONES
1. Una zapata (1) para frenos de disco para vehículos ferroviarios comprendiendo una chapa base (2), una pluralidad de elementos de rozamiento (4), que están fijados a la chapa base (2) de manera reversible, y una pluralidad de elementos espaciadores (5), cada uno dispuesto entre un elemento de rozamiento respectivo (4) y la chapa base (2); caracterizándose dicha zapata porque al menos parte de dichos elementos espaciadores (5) tiene una elasticidad intrínseca diferente entre ellos.
2. Una zapata (1) según la reivindicación 1, caracterizada porque dichos espaciadores cambian su elasticidad de manera continua a lo largo de un eje de extensión longitudinal X de la zapata.
3. Una zapata (1) según la reivindicación 1 o 2, caracterizada porque dichos espaciadores aumentan progresivamente su elasticidad a lo largo del eje X desde una parte trasera a una parte delantera de la zapata.
4. Una zapata (1) según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque al menos parte de los espaciadores (5) son arandelas Belleville (11b, 11c).
5. Una zapata según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque cada uno de los elementos de rozamiento 4 consta de una hoja metálica (7) y un botón (8), que se hace de un material de rozamiento y está fijado a la hoja metálica (7) por medio de un pasador de fijación (9); dos clavijas antirrotación (10) que sobresalen de dicha hoja metálica (7) y están dispuestas en lados opuestos con relación a dicho pasador de fijación (9); teniendo cada uno de dichos elementos espaciadores (5) un agujero central, que es enganchado por dicho pasador de fijación (9) y/o por dichas clavijas antirrotación (10).
6. Una zapata según las reivindicaciones 4 y 5, caracterizada porque solamente una parte de los espaciadores (5) consta de arandelas Belleville (11b, 11c).
7. Una zapata según la reivindicación 6, caracterizada porque comprende elementos de rozamiento (4), cada uno asociado con dos arandelas Belleville (11b), cuyo agujero central es enganchado por dichas clavijas antirrotación (10), y elementos de rozamiento (4), cada uno asociado con una sola arandela Belleville (11c), cuyo agujero central es enganchado por dicho pasador de fijación (9).
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