ES2899620T3 - Pastilla para frenos de disco para vehículos ferroviarios - Google Patents
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Abstract
Un freno de disco para vehículos ferroviarios que comprende una pastilla (1) y un disco (D) sobre el que actúa la pastilla (1); comprendiendo dicha pastilla (1) una placa de base (2) y una pluralidad de elementos de fricción (4) fijados a la placa de base (2), estando dispuestos dichos elementos de fricción (4) en hileras (6), que tienen una forma arqueada y, en uso, solapan sustancialmente líneas concéntricas (C) respectivas de dicho disco (D); teniendo cada hilera (6) unos elementos de fricción (4) con una misma superficie de fricción; comprendiendo dicha pastilla al menos dos hileras (6) y comprendiendo cada hilera al menos dos elementos de fricción (4); teniendo dichos elementos de fricción (4) de cada hilera una superficie de fricción total cuyo tamaño varía desde 40% hasta 80% de la superficie de fricción total de los elementos de fricción (4) de una hilera más externa (6) inmediatamente siguiente; estando caracterizado dicho freno de disco por que cada uno de los elementos de fricción (4) de la hilera interna (6c) tiene una superficie de fricción, que es menor que la superficie de fricción de cada uno de los elementos de fricción (4) de una hilera más externa (6b) inmediatamente siguiente; estando dispuestos dichos elementos de fricción (4) de cada hilera (6) sobre dicha placa de base (2), para actuar sobre una porción de la superficie (P) del disco (D), que solapa parcialmente porciones de la superficie (P) del disco (D) sobre la que actúan elementos de fricción de una posible hilera más externa (6) inmediatamente siguiente y elementos de fricción (4) de una posible hilera más interna (6) inmediatamente siguiente.
Description
DESCRIPCIÓN
Pastilla para frenos de disco para vehículos ferroviarios
REFERENCIA CRUZADA CON SOLICITUDES RELACIONADAS
Esta Solicitud de Patente reivindica la prioridad de la Solicitud de Patente Italiana N° 102019000006094 presentada el 18 de abril de 2019.
CAMPO TÉCNICO
La presente invención se refiere a un freno de disco para vehículos ferroviarios, como se conoce, por ejemplo, a partir del documento WO 2007/012458 A.
ANTECEDENTES
Como se conoce, los frenos de disco están sujetos a tensión elevada y para obtener una acción de frenado óptima, es esencial tener una buena transmisión de la fuerza de frenado desde la pastilla hasta el disco.
Desde hace algún tiempo, se ha favorecido el uso de pastillas que comprenden una pluralidad de elementos de fricción de tamaños reducidos en lugar de un solo elemento de fricción mayor. Una de las soluciones, que ha sido adoptada a este respecto, implica que cada pastilla esté conformada por una placa de base principal y una pluralidad de elementos de fricción fijados a la placa de base. Cada uno de los elementos de fricción está conformado por una lámina de metal y un tapón de fricción fijado permanentemente a la lámina de metal.
La solución relacionada con el uso de una pluralidad de elementos de fricción de tamaños reducidos es ventajosa en términos de eficiencia de la presión sobre el disco y, por lo tanto, de frenado y también en términos de bajo ruido. A este respecto, debe subrayarse que el nivel de ruido bajo se ha convertido cada vez en mayor medida en un factor determinando en la elección de los frenos de disco a utilizar.
Aunque la solución de la pastilla descrita anteriormente ofrece las ventajas mencionadas anteriormente en términos de frenado y de ruido, tiene el inconveniente de causar una depresión circular sobre el freno de disco. La presencia de tal depresión circular resulta necesariamente en el daño de los elementos de fricción de la pastilla. De hecho, durante el funcionamiento, puede existir una desalineación del disco con respecto a la pastilla que, aunque sea ligera, hace que uno o más elementos de fricción impacten contra un escalón definido por la depresión circular. Como puede ser evidente para un experto en la técnica, la colisión del elemento de fricción contra el escalón puede causar daño en el elemento de fricción, que debe ser sustituido.
Lo descrito anteriormente requiere inevitablemente que el disco sea sometido a chequeos frecuentes para verificar si se requiere su mantenimiento y/o su sustitución, con los inconvenientes consecuentes obvios que esto implica en términos financieros.
El problema técnico, que la presente invención pretende solucionar, es producir una pastilla para frenos de disco, cuyas características técnicas son tales que evitan la formación de una depresión circular sobre el disco, sin comprometer de esta manera las ventajas en términos de eficiente de frenado y de bajo ruido, garantizados por la pastilla con una pluralidad de elementos de fricción.
El inventor de la presente invención ha desarrollado una solución para una pastilla, en donde la disposición y los tamaños de los elementos de fricción garantizan la solución de los inconvenientes descritos anteriormente, ya que dan como resultado una reducción efectiva y correcta en la superficie de fricción como una función de la reducción de la velocidad angular de las diferentes porciones de la pastilla.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
El objeto de esta invención es un freno de disco para vehículos ferroviarios que comprende una pastilla y un disco sobre el que actúa la pastilla, comprendiendo dicha pastilla una placa de base y una pluralidad de elementos de fricción fijados a la placa de base, estando dispuestos dichos elementos de fricción en hileras, que tienen una forma arqueada y, en uso, solapan sustancialmente líneas concéntricas respectivas de dicho disco; teniendo cada hilera elementos de fricción con una misma superficie de fricción; comprendiendo dicha pastilla al menos dos hileras y comprendiendo cada hilera al menos dos elementos de fricción; teniendo dichos elementos de fricción de cada hilera una superficie de fricción total, cuyo tamaño varía desde 40% hasta 80% de la superficie de fricción total de los elementos de fricción de una hilera más externa inmediatamente siguiente; estando caracterizado dicho freno de disco porque cada uno de los elementos de fricción de la hilera interna tiene una superficie de fricción que es menor que la superficie de fricción de cada uno de los elementos de fricción de una hilera más externa inmediatamente siguiente; estando dispuestos dichos elementos de fricción de cada hilera sobre dicha placa de base de manera que
actúen sobre una porción de la superficie del disco, que solapa parcialmente porciones de la superficie del disco sobre la que actúan elementos de fricción de una posible hilera más externa inmediatamente siguiente y elementos de fricción de una posible hilera más interna inmediatamente siguiente.
A continuación y en adelante, una hilera de elementos se define como más externa o más interna que otras si su posición está más cerca, respectivamente, del borde externo De (mayor) o del borde interno Di (menor) del disco D sobre el que actúa la pastilla.
Preferiblemente, cada uno de dichos elementos de cada hilera tiene una superficie de fricción cuyo tamaño varía dese 50% hasta 70% de la superficie de cada uno de los elementos de fricción de una hilera más externa inmediatamente siguiente.
Preferiblemente, la pastilla, el objeto de esta invención, comprende tres hileras arqueadas, cuya hilera más externa comprende tres elementos de fricción iguales entre sí, la hilera intermedia comprende dos elementos de fricción iguales entre sí y la hilera más interna comprende dos elementos de fricción iguales entre sí.
Preferiblemente, los elementos de fricción individuales de dicha hilera más externa son del mismo tamaño que los elementos de fricción individuales de dicha hilera intermedia.
BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
Para una mejor comprensión de la invención, se muestra a continuación una forma de realización, que es puramente ilustrativa y no limitativa, con la ayuda de las figuras del dibujo que se acompaña, en el que:
La figura 1 es una vista en perspectiva desde arriba de la pastilla que es el objeto de la presente invención.
La figura 2 es una vista desde arriba, con partes que son transparentes para claridad, de la pastilla en la figura 1 aplicada a un disco.
La figura 3 es una vista desde abajo, con partes que son transparentes para claridad, de la pastilla en la figura 1 aplicada a un disco.
MEJOR MODO DE REALIZACIÓN DE LA INVENCIÓN
En las figuras 1 y 3, el número de referencia 1 designa una pastilla para discos de freno de acuerdo con esta invención.
La pastilla 1 comprende una placa de base 2, un elemento de fijación 3 de "cola de milano" fijado a una superficie trasera de la placa de base 2 y diseñado para fijar la pastilla 1 a una estructura del freno de disco, una pluralidad de elementos de fricción 4 fijados a la placa de base 2 y dispuestos para ejercer la presión sobre el disco de freno para crear la acción de frenado, y una pluralidad de espaciadores 5 dispuestos en parejas entre un elemento de fricción 4 y la placa de base 2. Los espaciadores se muestran en líneas de trazos, ya que son visibles de manera transparente. Sólo dos espaciadores en la figura 2 están designados con número de referencia 5.
Para los fines de esta invención, es irrelevante si los elementos de fricción 4 están fijados de manera reversible o irreversible a la placa 2.
Los elementos de fricción 4 están dispuestos a lo largo de las hileras arqueadas, mostradas en líneas de trazos, y designadas con 6 que, en uso, solapan sustancialmente las líneas concéntricas C del disco D sobre el que actúa la pastilla 1. Para simplicidad, el disco D se muestra sólo parcialmente en la figura 3 y las líneas concéntricas C se muestran en líneas de trazos en la figura 3.
En particular, los elementos de fricción 4 están dispuestos en tres hileras 6, que se pueden identificar como una hilera externa 6a, una hilera intermedia 6b y una hilera interna 6c.
La hilera externa 6a comprende tres elementos de fricción 4 iguales entre sí, mientras que la hilera intermedia 6b comprende dos elementos de fricción 4 iguales entre sí y cada uno de los cuales tiene una superficie de fricción igual a la de cada uno de los elementos de la hilera externa 6a.
En contraste, la hilera interna 6c comprende dos elementos de fricción 4 iguales entre sí y cada uno de los cuales tiene una superficie de fricción que es menor que la superficie de cada uno de los elementos de la hilera externa 6a o de la hilera intermedia 6b.
En detalle. la superficie total de los elementos de fricción 4 de la hilera interna 6c es igual al 58% de la superficie total de los elementos de fricción 4 de la hilera interna 6b, mientras que la superficie total de los elementos de
fricción 4 de la hilera intermedia 6b es igual al 66% de la superficie total de los elementos de fricción 4 de la hilera exterior 6a.
Como se muestra en la figura 3, los elementos de fricción 4 de cada hilera 6 actúan sobre una porción P del disco D, que solapa las porciones P del disco D sobre las que actúan los elementos de fricción 4 de las hileras más externas y más internas 6 siguientes. Las porciones se muestran en superficies de líneas de trazos para mostrar claramente cómo se solapan las porciones. En la figura 3, Q designa las porciones de solape de dos porciones P.
Se ha probado experimentalmente que si existen menos de dos hileras 6 y/o si existen menos de dos elementos de fricción 4 para cada hilera 6. la pastilla no es capaz de resolver el problema técnico descrito anteriormente. De hecho, para prevenir que se forme la depresión circular, los elementos de fricción deberían ser demasiado grandes, perdiendo así las ventajas en términos de frenado y ruido. En particular, los elementos de fricción no podrían ejercer presión efectiva sobre el disco y, sobre todo, los propios elementos de fricción no podrían refrigerarse correctamente.
Se ha probado experimentalmente que si se redujese la superficie de fricción de las varias hileras de elementos de fricción variando sólo el número elementos de fricción y no su tamaño, los resultados no serian los deseados, debido a una serie de inconvenientes que se encontrarían.
De hecho, utilizando elementos de fricción todos del mismo tamaño en la pastilla y reduciendo su número por hilera para reducir la superficie de fricción que va desde la hilera más externa hasta la hilera más interna, se crearía un gradiente demasiado grande de variación de la superficie de fricción entre las hileras de la pastilla. Tal diferencia grande en la superficie de fricción entre las hileras de elementos de fricción produce un desequilibrio de las porciones de la pastilla, que resulta inevitablemente en desgaste anormal del disco.
Además, la existencia de elementos de fricción más pequeños en la hilera más interna garantiza una reducción grande en vibraciones en el mismo elemento de fricción, evitando repercusiones negativas sobre la parte interna del disco, que es la parte más vulnerable del disco, ya que está más próxima al cubo.
Además, la existencia de elementos de fricción más pequeños en la hilera más interna garantiza una adaptabilidad geométrica mayor de los mismos elementos de fricción sobre la placa de base de la pastilla. De esta manera, la presente invención se adapta a las placas de base, que ya están en producción, y sin tener que producir placas nuevas.
Se ha probado experimentalmente que una relación entre las superficies de fricción, que es diferente de la reivindicada, no produce una acción de frenado efectiva y resultaría un desequilibrio perjudicial entre las porciones de la pastilla.
Claims (4)
1. Un freno de disco para vehículos ferroviarios que comprende una pastilla (1) y un disco (D) sobre el que actúa la pastilla (1); comprendiendo dicha pastilla (1) una placa de base (2) y una pluralidad de elementos de fricción (4) fijados a la placa de base (2), estando dispuestos dichos elementos de fricción (4) en hileras (6), que tienen una forma arqueada y, en uso, solapan sustancialmente líneas concéntricas (C) respectivas de dicho disco (D); teniendo cada hilera (6) unos elementos de fricción (4) con una misma superficie de fricción; comprendiendo dicha pastilla al menos dos hileras (6) y comprendiendo cada hilera al menos dos elementos de fricción (4); teniendo dichos elementos de fricción (4) de cada hilera una superficie de fricción total cuyo tamaño varía desde 40% hasta 80% de la superficie de fricción total de los elementos de fricción (4) de una hilera más externa (6) inmediatamente siguiente; estando caracterizado dicho freno de disco por que cada uno de los elementos de fricción (4) de la hilera interna (6c) tiene una superficie de fricción, que es menor que la superficie de fricción de cada uno de los elementos de fricción (4) de una hilera más externa (6b) inmediatamente siguiente; estando dispuestos dichos elementos de fricción (4) de cada hilera (6) sobre dicha placa de base (2), para actuar sobre una porción de la superficie (P) del disco (D), que solapa parcialmente porciones de la superficie (P) del disco (D) sobre la que actúan elementos de fricción de una posible hilera más externa (6) inmediatamente siguiente y elementos de fricción (4) de una posible hilera más interna (6) inmediatamente siguiente.
2. Un freno de disco para vehículos ferroviarios de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que cada uno de dichos elementos (4) de cada hilera (6) tiene una superficie de fricción cuyo tamaño varía desde 50% hasta 70% de la superficie de cada uno de los elementos de fricción (4) de una hilera más externa (6) inmediatamente siguiente.
3. Un freno de disco para vehículos ferroviarios de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que dicha pastilla comprende tres hileras arqueadas (6), cuya hilera más externa (6a) comprende tres elementos de fricción iguales entre sí, la hilera intermedia (6b) comprende dos elementos de fricción iguales entre sí y la hilera más interna (6c) comprende dos elementos de fricción iguales entre sí.
4. Un freno de disco para vehículos ferroviarios de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado por que los elementos de fricción (4) individuales de dicha hilera más externa (6a) son del mismo tamaño que los elementos de fricción (4) individuales de dicha hilera intermedia (6b).
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