ITMI941551A1 - Freno a ceppi con ceppi di ruota e ceppi di freno supplementari per veicoli ferroviari - Google Patents

Abstract

In un freno a ceppi di freno sulle ruote e ceppi di freno supplementari per veicoli ferroviari, ciascuna leva di compensazione ad angolo regolabile connette un ceppo di freno di ruota con un ceppo di freno supplementare, i ceppi di freno supplementari essendo premibili su superfici perimetrali di dischi o tamburi, disposti vicino o fra le ruote, simmetricamente rispetto al centro della sala montata. Secondo l'invenzione le leve di compensazione si estendono sopra il centro del gruppo di ruote, in modo da connettere ciascun ceppo di freno di ruota con il ceppo di freno supplementare più distante da esso, oltre il centro della sala montata. Con ciò viene ottenuta la minor possibile variazione di angolo delle leve di compensazione anche per usura irregolare dei ceppi di freno di ruota e supplementari.

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo:

"FRENO A CEPPI CON CEPPI DI RUOTA E CEPPI DI FRENO SUPPLEMENTARI PER VEICOLI FERROVIARI"

TESTO DELLA DESCRIZIONE

L'invenzione si riferisce ad un freno a ceppi per veicoli ferroviari con le caratteristiche del preambolo della rivendicazione 1, che sono noti dal brevetto DE-GM 1.789.263. Per lo scarico della superficie di rotolamento di una ruota a bordino da sollecitazioni meccaniche e termiche alla frenatura del veicolo ferroviario vengono ivi descritte superfici di frenatura supplementari sotto forma di tamburi fissati direttamente sul disco di ruota, su ciascuna delle quali superfici perimetrali cilindriche può venire premuto un ceppo di freno. Complessivamente tre ceppi di freno per ruota tramite corte leve di compensazione sono connessi insieme e con la tiranteria del freno di ruota, che aziona ogni due gruppi di ceppi di freno opposti su una sala montata.

Un ulteriore freno a ceppi con ceppi di ruota e ceppi di freno supplementari viene descritto nel brevetto US 3.017.961. Su ciascuna ruota, per il ceppo di ruota e per il ceppo di freno supplementare è ivi previsto un cilindro ad aria compressa proprio. La distribuzione delle forze di frenatura el'usura irregolare vengono compensate da una corta trasmissione a parallelogramma sovrastante il profilo del bordino.

Già con usura leggermente differente dei ceppi di freno, nelle soluzioni note si impostano variazioni di angolo maggiori delle leve di compensazione relativamente corte rispetto alla tiranteria di azionamento. Da ciò, nei casi più sfavorevoli, può risultare un'angolazione dell'intera tiranteria, contro la quale in ogni caso si può agire per mezzo di una connessione bombata fra le estremità delle leve di compensazione e i ceppi di freno.

Dal brevetto US 2.194.745 è di per sè noto disporre, al posto di freni di ruota a ceppi, freni a disco o a tamburo sull'albero della sala montata, sulle cui superfici perimetrali cilindriche siano premibili ceppi di freno in direzione radiale.

Rispetto ai freni a disco con dischi di freno sull'albero e pastiglie applicabili assialmente, utilizzati in particolare in carrelli per veicoli passaggeri, vengono preferiti freni a ceppi del tipo precedentemente menzionato per l'utilizzo anche in veicoli ferroviari merci veloci, poiché essi sono sostanzialmente più economici all'acquisto e per manutenzione. Inoltre lo stato di usura di un ceppo di freno, è sostanzialmente più semplice da rilevare mediante un controllo a vista rispetto a quello di una pastiglia di freno a disco, coperta per la maggior parte dalla pinza del freno.

L'invenzione ha quindi il compito di perfezionare un freno a ceppi di questo genere in modo tale che anche un'usura irregolare di ceppi di ruota e ceppi di freno supplementari possa condurre soltanto a variazioni di angolo minime della leva di compensazione, e renda possibile cosi un'introduzione di forza costante.

Questo compito viene risolto secondo l'invenzione con le particolarità caratterizzanti della rivendicazione 1.

Le particolarità caratterizzanti delle rivendicazioni dipendenti indicano vantaggiosi perfezionamenti dell'invenzione.

Le leve di compensazione, secondo l'invenzione, vengono eseguite di lunghezza tale che ciascuna di essa connetta insieme ciascun ceppo di freno di ruota ed il ceppo di freno supplementare che si trova più lontano da quest'ultimo. Poiché entrambi i dischi freno sono disposti simmetricamente rispetto al centro della sala montata, ciascuna leva di compensazione si estende sopra il centro della sala montata. Le due leve di compensazione si incrociano nel centro della sala montata e formano così un triangolo di freno diviso, nel quale la forza di frenatura della tiranteria di freno centrale può venire introdotta centralmente come prima tramite connessioni articolate. Un vantaggio significativo di questa disposizione è inoltre che si può rinunciare ad un’articolazione sferica o bombata del ceppo di freno all'estremità della leva di compensazione, poiché queste non si possono incastrare angolarmente grazie alla loro lunghezza, anche in caso di usura irregolare.

Le due leve di compensazione secondo l'invenzione -tramite i ceppi di freno- vengono agganciate a ferri di sospensione dei ceppi di freno, ed eseguono così, col loro azionamento, un movimento pendolare.

E' preferibile che i ceppi di freno supplementari apportino la maggior parte della potenza di frenatura, in quanto essi vengono premuti con forza maggiore dei ceppi di freno di ruota o in quanto le dimensioni delle superfici di frenatura vengono eseguite corrispondentemente differenti.

Essi possono essere prodotti anche con un altro materiale, per esempio materiale plastico o metallo sinterizzato, rispetto ai ceppi di freno di ruota costituiti tradizionalmente da materiale di ghisa. In tal modo fra l'altro si ottiene un comportamento di frenatura migliore a umido.

Se in una forma dì esecuzione particolarmente preferita anche i ceppi di freno di ruota vengono prodotti di materiale plastico, allora si ottiene una riduzione di rumore significativa e quindi una compatibilità ambientale maggiore. Simili ceppi di freno sono ottenibili sotto il nome commerciale Becorit L 217, essi sono costituiti da un pezzo stampato di materiale plastico con il 40% in peso di trucioli di ghisa grigia. I dischi freno, disposti sull'albero della sala montata, per la semplificazione del montaggio, possono essere componibili a più segmenti e/o, allo scopo di una migliore emissione di calore, possono essere provvisti di nervature di raffreddamento laterali o simili mezzi, consententi una buona asportazione del calore.

Nonostante carichi massimi sulla sala montata più elevati, e velocità di marcia più elevate rispetto a finora, mediante queste misure le forze di frenatura, da assorbire da parte delle ruote, possono venire ancora ridotte rispetto ai freni a ceppi tradizionali, per cui vengono evitati danni alle ruote.

Ulteriori particolarità e vantaggi dell'oggetto risultano dal disegno di esempi di esecuzione e dalla loro seguente descrizione dettagliata.

In rappresentazione schematica

la figura 1 mostra una vista in pianta di una prima forma di esecuzione, nella quale dischi di freni supplementari sono fissati su dischi di ruota,

la figura 2 mostra una vista in pianta di una seconda forma di esecuzione, nella quale i dischi di freni supplementari sono fissati sull'albero della sala montata,

la figura 3 mostra una vista ribaltata di 90° rispetto alla figura 2 (direzione di vista III-III) del triangolo di frenatura diviso e dei componenti utilizzati per l'introduzione di forza, la figura 4 mostra una vista in sezione del triangolo di freno diviso lungo la linea IV-IV in figura 3,

la figura 5 mostra una vista in sezione nel centro del triangolo di freno diviso lungo la linea V-V in figura 3, e

la figura 6 mostra una vista in sezione del triangolo di freno diviso lungo la linea VI-VI in figura 3.

Su ciascuna ruota 1 di una sala montata di veicolo ferroviario, indicata mediante il suo asse di rotazione A, secondo la figura 1, in maniera di per sè nota e quindi non mostrata più in dettaglio, è fissato un disco di freno 2. Un freno a ceppi per questo gruppo di ruote comprende ceppi di freno di ruota 3L e 3R nonché ceppi di freno supplementari 4L e 4R, che sono disposti ciascuno a coppie simmetricamente rispetto al centro del gruppo di ruote. Il ceppo di freno di ruota 3R è connesso con il ceppo di freno supplementare 4L disposto più lontano da esso -dall'altro lato del centro della sala montataper mezzo di una prima leva di compensazione 5, mentre il ceppo di freno di ruota 3L è connesso con il ceppo di freno supplementare 4R in maniera uguale tramite una seconda leva di compensazione 6.

Nella variante di esecuzione secondo la figura 2, con configurazione altrimenti uguale alla figura 1, i due dischi di freno 2' non sono fissati sulle ruote 1, bensì su sediproprie sull'albero della sala montata.

In un'ulteriore modifica, qui non mostrata, i dischi di freno potrebbero venire fissati sui lati esterni dei dischi di ruota. In tal caso le leve di compensazione devono essere più lunghe della distanza fra le due ruote, per superare da sopra a partire da un ceppo di freno di ruota la ruota opposta, e per poter venire articolati a questo ceppo di freno supplementare vicino. Questa variante ha però il vantaggio di una visibilità migliore anche dei ceppi di freno supplementari -allora trovantisi all'esterno- per la sorveglianza dell'usura dei ceppi di freno.

Fra le estremità delle leve di compensazione e dei pattini dei ceppi di freno sono previste articolazioni a cerniera, i cui assi di orientamento, indicati a tratti e punti, sono indicati con G.

Articolazioni sferiche non sono necessarie a causa delle elevate lunghezze delle leve di compensazione, poiché queste ultime, anche in caso di usura irregolare di ceppi dì ruota e ceppi di freno supplementari, non si possono disporre troppo obliquamente. Una leggera usura obliqua di pattini di ceppi di freno in questo caso è tollerabile.

Si capisce che i ceppi di freno di ruota 3R e 3L nonché i ceppi di freno supplementari 4R e 4L saranno previsti preferibilmente ciascuno in doppio su entrambi i lati dell'albero della sala montata A, e in caso di frenatura verranno serrati l'uno contro l'altro per mezzo di una tiranteria di freno centrale fin qui convenzionale. L'aggancio delle leve di compensazione sul veicolo qui non è mostrato. Esse vengono articolate, analogamente a freni a ceppi convenzionali, attraverso i tradizionali ferri di sospensione di freno, preferibilmente per ciascun pattino di ceppo di freno essendo da prevedere un ferro di sospensione proprio.

Se deve essere prevista soltanto una coppia di ceppi di freno o di ruota e ceppi di freno supplementari per ciascuna sala montata, allora questi possono venire premuti anche da sopra sulle ruote rispettivamente sui dischi freno, quando vi è a disposizione sufficiente spazio di montaggio.

In tutte le varianti nominate le due leve di compensazione 5 e 6 lunghe si incrociano nel piano di mezzeriaverticale della sala montata estendentesi in direzione di rotolamento, che è rappresentato da una linea a tratti e punti M, e formano un triangolo di freno 7 diviso. Almeno in questa zona le leve di compensazione si trovano di conseguenza parallele l'una sopra l'altra in piani differenti.

Nel piano di mezzeria M, la forza di frenatura viene introdotta, nel triangolo di freno 7 diviso, dalla tiranteria di freno centrale, che qui non è mostrata ulteriormente, centralmente rispetto alla sala montata, attraverso un'articolazione 8 e biscottini.

Con l'aiuto di una vista ribaltata di 90° la figura 3 mostra che le due leve di compensazione 5 e 6 leggermente piegate a gomito sono attraversate da un perno di articolazione 9 fatto passare attraverso, che è riconoscibile nelle figure 1 e 2 soltanto nella vista in pianta. Nei fori centrali di entrambe le leve di compensazione, il perno di articolazione 9 ha gioco radiale. La figura 3 mostra anche che gli assi di articolazione G dei pattini dei ceppi di freno si trovano in un piano (orizzontale) comune.

Il perno di articolazione 9 attraversa inoltre centralmente una leva intermedia 10 a due bracci, disposta fra le due leve di compensazione 5 e 6, leggermente piegate a gomito, trovantisi l 'una sopra l'altra, nella quale leva intermedia esso è supportato in maniera girevole, il più possibile senza gioco.

Sul suo lato superiore e sul suo lato inferiore sporge un rispettivo perno di articolazione 11 rispettivamente 12, che è inserito in maniera girevole senza gioco in un foro di accoppiamento della leva di compensazione 5 rispettivamente 6 rispettivamente confinante. I perni di articolazione 11 e 12 sui due bracci della leva intermedia 10 hanno entrambi la stessa distanza dal piano di mezzeria m e dal perno di articolazione 9.

In direzione trasversale le leve di compensazione, supportate ad incrocio, sorreggentisi l'una all'altra tramite i perni di articolazione 11, 12 e la leva intermedia 10, ed i loro ceppi di freno 3R, 3L, 4R e 4L vengono guidati con sufficiente sicurezza dai bordini delle ruote 1. Una guida trasversale supplementare per mezzo di bordini sui dischi freno 2, 2' è possibile, ma non strettamente necessaria.

La forza di frenatura, attraverso l'articolazione 8, visibile in figura 1 e 2, per mezzo di due biscottini 13 e 14, da entrambi i lati della leva intermedia 10, viene innanzitutto introdotta nel perno di articolazione 9, sollecitato a flessione, per minimizzare un manifestarsi di momenti di ribaltamento nelle leve di compensazione 5 e 6.

I due biscottini 13 e 14 sono fianchi di un pezzo a forcella 15, che tiene insieme in direzione verticale le leve di compensazione 5 e 6, e la cui forma di principio viene illustrata ancora meglio dalle viste in sezione nelle figure 4 e 5. La figura 4 mostra la situazione di montaggio nella zona del perno di articolazione 12, mentre la figura 5 è una sezione nel piano di mezzeria M. L'articolazione 8 è disposta nella parte di nervatura del pezzo a forcella 15; qui è articolata una leva di frenatura 16, indicata soltanto a tratti e punti, come connessione con una tiranteria di freno centrale. Inserti intermedi 17 sottili, centrati dal perno di articolazione 9 rispettivamente dai perni di articolazione 11 e 12, ostacolano un contatto diretto, affetto da attrito e usura, fra i rispettivi biscottini vicini, le leve di compensazione e la leva intermedia della tiranteria di freno.

Il perno di articolazione 9 può venire estratto per lo smontaggio del triangolo di freno diviso e per l'asportazione del pezzo a forcella 15. La figura 5 illustra che esso, a causa del grande gioco radiale, non viene a contatto diretto con le leve di compensazione 5 e 6. Esso è da assicurare contro la fuoriuscita in maniera idonea, per esempio per mezzo di una spina o una coppiglia 18.

Infine in figura 6, analogamente alla figura 4, si vede la situazione di montaggio nella zona del perno di articolazione 11.

I fori di accoppiamento per il perno di articolazione e per i perni di articolazione vengono imbussolati a seconda del materiale (St 37 o 52); in caso di utilizzo di acciaio legato (C 45) per le leve di compensazione, la leva intermedia ed il pezzo a forcella, si può anche rinunciare a bussole.

Sul modo di funzionamento del triangolo di freno diviso: La leva intermedia 10, sotto carico, con forza di frenatura applicata, si imposta senza costrizione intorno all'asse formato dal perno dì articolazione 9 in modo tale che si sorregga uniformemente sulle due leve di compensazione 5 e 6 tramite i perni di articolazione 11 e 12, sollecitati a flessione e taglio.

Questi a loro volta si impostano ciascuno senza costrizione, con i perni di articolazione come assi, in modo tale che i ceppi di freno, fissati sulle loro due estremità, vengano premuti uniformemente sulle ruote 1 rispettivamente sui dischi di freno 2. Ciascuna leva di compensazione viene allora sollecitata con metà della forza di frenatura applicata all'articolazione 8.

Le distanze fra il perno di articolazione 9 e i due perni di articolazione 11 rispettivamente 12 sono quelle per la suddivisione della forza di frenatura fra ceppo di freno di ruota e ceppo di freno supplementare e quindi per lo scarico desiderato dei bracci di leva determinanti sulle superfici di rotolamento di ruota. Tanto più vicino ciascun perno di articolazione è al ceppo di freno supplementare, tanto maggiore è la sua forza di pressatura e viceversa.

Claims (14)

1. RIVENDICAZIONI 1. Freno a ceppi per veicoli ferroviari, - con almeno due ceppi di freno di ruota, premibili in sincronismo su superfici di rotolamento associate di ruote di una sala montata, per mezzo di una tiranteria di freno di asse, - con almeno due ceppi di freno supplementari, premibili su superfici perimetrali di due dischi di freno, fissati sulla sala montata simmetricamente rispetto al suo centro per mezzo della stessa tiranteria di freno di asse, ciascun ceppo di freno di ruota e ciascun ceppo di freno supplementare essendo connessi insieme per mezzo di una leva di compensazione angolarmente regolabile della tiranteria di freno di asse, caratterizzato dal fatto che le due leve di compensazione (5, 6) si estendono oltre il centro della sala montata, cosicché ciascuna leva di compensazione (5, 6) connette un ceppo di freno di ruota (3R, 3L) con il rispettivo ceppo di freno supplementare (4L, 4R) disposto al di là del centro della sala montata.
2. 2. Freno a ceppi secondo la riv. 1, caratterizzato dal fatto le due leve di compensazione (5, 6) sono connesse insieme in maniera articolata e con una introduzione di forza (8, 16) comune, le due leve di compensazione (5, 6), incrociantisi nella zona del centro della sala montata (M), formando un triangolo di freno (7) diviso.
3. 3. Freno a ceppi secondo la riv. 1 o 2, caratterizzato dal fatto che sono introducibili forze di frenatura su un asse centrale (perno 9) delle leve di compensazione (5, 6) innanzitutto in una leva intermedia (10) e dalla leva intermedia (10), tramite perni di articolazione (11, 12) a distanza uguale da entrambi i lati da questo asse, nelle leve di compensazione (5, 6).
4. 4. Freno a ceppi secondo la riv. 3, caratterizzato dal fatto che l'asse centrale è formato da un perno (9), il quale attraversa le due leve di compensazione (5, 6) con spazio radiale, e la leva intermedia (10) il più possibile senza gioco.
5. 5. Freno a ceppi secondo la riv. 3 o 4, caratterizzato dal fatto che la leva intermedia (10) è disposta nella zona del centro della sala montata (M) fra le due leve di compensazione (5, 6), e che le forze di frenatura sono introducibili nell'asse centrale tramite biscottini (13, 14) di un pezzo a forcella (15) da entrambi i lati della leva intermedia.
6. 6. Freno a ceppi secondo una delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che le due leve di compensazione (5, 6) sono piegate a gomito in modo tale che esse nella zona del centro della sala montata (M) corrano parallele 1 'una sopra l'altra in piani differenti, però assi di articolazione (G), disposti alle loro estremità, si trovino in un piano comune per l'articolazione dei ceppi di freno di ruota e dei ceppi di freno supplementari.
7. 7. Freno a ceppi secondo una delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che i due dischi di freni (2) sono fissati sulle ruote (1) della sala montata.
8. 8. Freno a ceppi secondo una delle riv. da 1 a 6, caratterizzato dal fatto che i due dischi di freno (2') sono fissati sull'albero di sala montata (A) della sala montata.
9. 9. Freno a ceppi secondo una delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che a ciascun disco di freno (2, 2') e a ciascuna ruota (1) di un albero di sala montata (A) sono associati rispettivamente due ceppi di freno opposti l'uno all'altro.
10. 10. Freno a ceppi secondo una delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che i ceppi di freno supplementari (4R, 4L) ed i ceppi di freno di ruota (3R, 3L) sono costituiti da un materiale riducente il rumore.
11. 11. Freno a ceppi secondo la riv. 10, caratterizzato dal fatto che i ceppi di freno sono prodotti come pezzi stampati di materiale plastico con un'elevata parte in peso di trucioli di ghisa grigia.
12. 12. Freno a ceppi secondo una delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che le superfici di frenatura per i ceppi di freno supplementari (4R, 4L) sono dimensionate differentemente dalle superfici di frenatura per i ceppi di freno di ruota (3R, 3L).
13. 13. Freno a ceppi secondo una delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che i dischi di freno (2, 2') sono componibili da più segmenti.
14. 14. Freno a ceppi secondo una delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che i dischi di freno (2, 2') sono provvisti di nervature di raffreddamento laterali.