PL212664B1 - Klocek hamulcowy i wkladka metalowa do klocka hamulcowego - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest klocek hamulcowy i wkładka metalowa do klocka hamulcowego.

Wynalazek dotyczy dziedziny kolejowych, zespolonych klocków hamulców.

Pojazdy szynowe są wsparte i prowadzone na stalowych kołach. Powierzchnie toczne zewnętrznego obwodu kół poruszają się po stalowych szynach. Hamulce pojazdów szynowych zawierają klocki hamulcowe, które są doprowadzane do ciernego kontaktu z powierzchniami tocznymi kół. Klocki hamulcowe są podtrzymywane przez głowice hamulcowe, które z kolei są ruchomo podtrzymywane przez zawieszenie hamulca złożone z układu dźwigni i cylindra pneumatycznego. Klocki hamulcowe wykonywane są z różnych materiałów, które są dobierane odpowiednio ze względu na ich parametry cierne i ze względu na wpływ na trwałość powierzchni tocznych kół. Klocki hamulcowe są często wykonane z materiałów kompozytowych o różnych właściwościach. W typowych zespolonych klockach hamulcowych po powierzchni tocznej ślizgają się podczas hamowania materiały o różnych parametrach ciernych. Osiąga się to przez umieszczanie na powierzchni ciernej klocka wykonanego z materiał u zasadniczego wkł adek z innego materiał u.

Standardowe klocki hamulców kolejowych w Ameryce Północnej są wytwarzane z metalowymi płytkami podkładowymi, które służą do podtrzymania materiału ciernego, i do mocowania i utrzymywania klocków hamulcowych na głowicach hamulcowych. Jeden typ klocka hamulca kolejowego zawiera wkładkę metalową zamocowaną na stałe przez spawanie do płytki podkładowej przed ukształtowaniem płytki ciernej hamulca, na przykład przez odlewanie (patrz patent Stanów Zjednoczonych nr 6.241.058 pod tytułem „Klocek hamulcowy z wkładką połączoną z płytką podkładową”).

Materiał cierny klocka hamulcowego często stanowi mieszaninę materiałów ciernych, organicznych i nieorganicznych materiałów wypełniających, i żywic. Wkładka metalowa może być dobierana dla umożliwienia korzystnej obróbki powierzchni tocznej koła.

Gdzie indziej klocki hamulcowe są wytwarzane bez metalowych płytek podkładowych i zwykle zawierają szkieletową ramę z drutu. W wyniku tego uzyskanie zalet wkładek metalowych jest trudne lub niemożliwe z powodu braku odpowiednich środków do podparcia i utrzymywania wkładki metalowej.

W dokumencie GB 495,702 ujawniono klocek hamulcowy, który jak widać na figurach 1 i 2 tego dokumentu, zawiera metalową podkładową płytkę 24, stanowiącą oparcie dla niemetalicznej warstwy ciernej 22. Płytka 24 połączona jest z klockiem za pomocą klamer 26 przechodzących przez specjalnie w tym celu wykonane w płytce 24 szczeliny 25, przy czym końcówki ramion klamer są wygięte po przejściu przez płytkę. Układ taki wymaga skomplikowanego technologicznie procesu łączenia wielu elementów.

Zaletą niniejszego wynalazku jest opracowanie klocka hamulcowego i wkładki metalowej zaprojektowanej specjalnie do stosowania w klockach hamulcowych bez metalowych płytek podkładowych. Dodatkową zaletą niniejszego wynalazku jest opracowanie wkładek metalowych, które mogą być stosowane z klockami hamulcowymi ze wzmocnieniami w postaci ramy z drutu lub bez nich.

Klocki hamulcowe mają powierzchnię cierną, która podczas hamowania jest dociskana do wypukłej powierzchni tocznej koła pojazdu szynowego. Powierzchnia toczna koła jest powierzchnią obrotową, która może być powierzchnią wypukło-stożkową lub połączeniem powierzchni wypukłostożkowej i powierzchni cylindrycznych, lub innych powierzchni obrotowych. Powierzchnia klocka hamulcowego ma wklęsłą powierzchnię obrotową, która jest dopasowana do części wypukłej powierzchni koła. Te powierzchnie obrotowe są wyznaczone przez tworzącą (niekoniecznie linię prostą) obracaną wokół pewnej osi, która jest wyznaczona przez oś koła. Zatem powierzchnia cierna klocka hamulcowego ma pewien rozmiar osiowy i obwodowy, i klocek hamulcowy ma pewną grubość, na którą odsuwa się od powierzchni ciernej. Właściwości charakterystyczne wkładek metalowych i klocków hamulcowych według różnych przykładów wykonania niniejszego wynalazku opisano w niniejszym dokumencie poniżej, w odniesieniu do kierunku w zasadzie osiowego, obwodowego i promieniowego.

Według wynalazku opracowano klocek hamulcowy bez podkładki metalowej, formowany z materiału ciernego, ograniczony powierzchnią cierną służącą do dociskania do powierzchni tocznej koła i przeciwległą powierzchnią tylną do umieszczenia w styku z głowicą hamulca i zamocowania do niej, przy czym klocek hamulcowy zawiera metalową wkładkę zawierającą umieszczone w odstępie od siebie korpusy mające powierzchnie leżące na powierzchni ciernej klocka hamulcowego, które rozciągają się promieniowo na zewnątrz od powierzchni ciernej i sięgają do wspomnianej tylnej powierzchni klocka hamulcowego.

Klocek hamulcowy według wynalazku charakteryzuje się tym, że między rozmieszczonymi w odstępie od siebie korpusami wkładki znajduje się integralna część połączeniowa mają ca powierzchPL 212 664 B1 nię tylną znajdującą się w sąsiedztwie powierzchni tylnej klocka hamulcowego, ponadto integralną część wspomnianej części połączeniowej stanowią dwa w zasadzie równoległe i stanowiące promieniowe pogrubienia kołnierze, przy czym te równoległe pogrubienia są tak dobrane wielkością, że wystają poza tylną powierzchnię klocka hamulcowego tworząc klinowy rowek, dopasowany do otworu znajdującego się w głowicy hamulca.

Korzystnie, w poprzek promieniowych końców równoległych kołnierzy wkładki rozciąga się mostek zamykający rowek klinowy.

Dwa rozmieszczone w odstępie od siebie korpusy metalowej wkładki korzystnie mają otwory przelotowe do przepuszczenia materiału ciernego.

Korzystnie, metalowa wkładka jest zagnieżdżona w ramie z drutu mającej dwie wspornikowe części odchodzące od wkładki metalowej.

Również korzystnie, przez dwa rozmieszczone w odstępie korpusy i część połączeniową metalowej wkładki przechodzą połączone kanały, zapewniające ciągłość materiału ciernego w klocku hamulcowym.

Według wynalazku opracowano również wkładkę metalową do klocka hamulcowego, który jest ograniczony przez powierzchnię cierną służącą do dociskania do powierzchni tocznej koła i przeciwległą powierzchnię tylną do umieszczenia w styku z głowicą hamulca, i zamocowania na niej, przy czym wkładka metalowa zawiera dwa rozmieszczone w odstępie od siebie korpusy mające powierzchnie leżące na powierzchni ciernej klocka hamulcowego, które rozciągają się promieniowo na zewnątrz od powierzchni ciernej.

Wkładka metalowa według wynalazku charakteryzuje się, że między korpusami rozciąga się integralna część połączeniowa mająca powierzchnię tylną znajdującą się w sąsiedztwie powierzchni tylnej klocka hamulcowego, zaś integralną część części połączeniowej stanowią dwa w zasadzie równoległe i stanowiące promieniowe pogrubienia kołnierze, natomiast te równoległe pogrubienia są tak zwymiarowane, że wystają poza tylną powierzchnię klocka hamulcowego tworząc klinowy rowek.

Korzystnie, w poprzek promieniowych końców równoległych kołnierzy wkładki rozciąga się mostek zamykający rowek klinowy.

Część połączeniowa korzystnie ma otwory przelotowe do przepuszczenia materiału ciernego.

Rowek klinowy stanowi strukturę do zamocowania klocka hamulcowego na głowicy hamulca. Wkładka metalowa jest zatapiana w materiale ciernym, na przykład przez odlewanie.

Według jednego z przykładów wykonania, stosuje się mostek w poprzek promieniowych końców równoległych kołnierzy wkładki dla zapewnienia zamknięcia rowka klinowego. Według jeszcze innego przykładu wykonania, rozmieszczone w pewnej odległości korpusy i część połączeniowa mają otwory przelotowe do przepuszczenia materiału ciernego. Zatem materiał cierny nie jest całkowicie przerwany wkładką umieszczoną między oboma obwodowymi (wzdłużnymi) końcami klocka hamulcowego, tym samym obydwa jego końce są utrzymywane razem.

Według jeszcze innego przykładu wykonania, klocek hamulcowy ma ramę z drutu, która współdziała z wkładką metalową zapewniając dodatkowe wzmocnienie w odniesieniu do zginania i złamania. Rama z drutu jest tak ukształtowana, że wkładka metalowa jest zagnieżdżona wewnątrz centralnych części ramy z drutu. Rama z drutu ma dwie części wysięgnikowe, z których każda biegnie obwodowo (w bok) od wkładki metalowej. Rama z drutu ma dwie krótkie równoległe sekcje, które mogą być pozycjonowane wzdłuż promieniowych kołnierzy. Krótkie równoległe sekcje są połączone z sekcjami wysięgnikowymi po przeciwnej stronie kołnierzy promieniowych. Kształt ramy z drutu przedstawiono na fig. 13 zgłoszenia nr PCT/US2007/069854, które włącza się do niniejszego dokumentu przez odniesienie. Łukowate sekcje podtrzymujące różne części wysięgnikowe krzyżują się i są zespawane razem w miejscu, w którym się krzyżują. Krótkie sekcje i sekcje łukowate tworzą gniazdo dla wkładki metalowej. Wkładka metalowa i rama z drutu są zatopione, na przykład przez odlewanie, w materiale ciernym. Według jednego z przykładów wykonania, rama z drutu może być spawana do wkładki metalowej.

Pozostałe cechy charakterystyczne i inne cele i zalety niniejszego wynalazku w sposób oczywisty wynikają z poniższego opisu korzystnych przykładów wykonania w odniesieniu do rysunków, na których:

fig. 1 stanowi widok perspektywiczny jednego z przykładów wykonania wkładki klocka hamulcowego według niniejszego wynalazku, fig. 2, 3 i 4 przedstawiają, odpowiednio, widok z góry, widok z przodu i widok z boku, wkładki przedstawionej na fig. 1,

PL 212 664 B1 fig. 5, 6 i 7 przedstawiają, odpowiednio, widok z góry, widok z przodu i widok od dołu, przykładu wykonania klocka hamulcowego z wkładką metalową według niniejszego wynalazku, fig. 8 stanowi przekrój wzdłuż linii A-A z fig. 6, a fig. 9 stanowi widok z wyrwaniem wkładki metalowej.

Na fig. 1 do 4 przedstawiono klocek hamulcowy z pod łożem metalowym. Klocek hamulcowy jest ograniczony przez powierzchnię cierną do dociskania do powierzchni tocznej koła i przeciwległą powierzchnię tylną do umieszczenia w styku z głowicą hamulca, i zamocowania do niej. Wkładka metalowa 9 zawiera dwa rozsunięte na pewną odległość korpusy 10, 11 mające powierzchnie cierne 12 przeznaczone do ulokowania na powierzchni ciernej klocka hamulcowego. Te rozmieszczone w pewnej odległości korpusy 10, 11 rozciągają się promieniowo na zewnątrz od powierzchni ciernej 12.

Między rozmieszczonymi w odstępie korpusami znajduje się część połączeniowa 13. Część połączeniowa ma powierzchnię tylną 14 przeznaczoną do umieszczenia w sąsiedztwie powierzchni tylnej klocka hamulcowego i stanowiącą podparcie głowicy hamulca. Z częścią połączeniową 13 są integralne dwa kołnierze 15, 16, w zasadzie równoległe i stanowiące promieniowe pogrubienia. Równoległe kołnierze 15, 16 są tak dobrane rozmiarami, że wystają poza tylną powierzchnię klocka hamulcowego tworząc rowek klinowy 17.

Z kolei w odniesieniu do fig. 5 do 9 opisano klocek hamulcowy z zatopioną wkładką metalową. Klocek hamulcowy 40 ma powierzchnię cierną 41 i powierzchnię tylną 42. Powierzchnię tylną przedstawiono jako cylindryczną a powierzchnię cierną jako stożkową. Od tylnej powierzchni odchodzą występy oporowe 43 i 44, które są zwymiarowane i rozmieszczone tak, że wchodzą w otwory wykonane w powierzchni głowicy hamulca (nie przedstawiona). Od tylnej powierzchni odchodzi również pogrubienie 45 stanowiące strzemiączko, które przechodzi przez otwór w powierzchni głowicy hamulca, i które może być uchwycone dla przytrzymywania klocka hamulcowego przy głowicy hamulca.

Klocki hamulcowe według niniejszego wynalazku są typowo kształtowane przez formowanie materiału ciernego wokół wkładki, i z opcjonalną ramą z drutu tymczasowo przytrzymywaną w formie. W jednym z przykładów wykonania, materiał cierny może być wprowadzany do formy w jednym lub wielu etapach. Zatem skład materiału ciernego może być zmienny od tyłu ku powierzchni ciernej. Materiał z tyłu może być dobierany pod względem składu dla osiągnięcia wytrzymałości i odporności na obciążenia dynamiczne, natomiast zużywalny materiał powierzchni ciernej może być materiałem innym, dobranym pod względem właściwości ciernych i ścieralności. W pobliżu powierzchni tylnej klocka hamulcowego może być zatopiona siatka wzmacniająca. Po formowaniu powierzchnia cierna może być poddawana obróbce wiórowej dla zapewnienia w momencie rozpoczęcia eksploatacji styku wkładki metalowej, jak również materiału ciernego.

Opisane tu przykłady wykonania klocków hamulcowych z wkładkami metalowymi charakteryzują się odpornością w odniesieniu do powstawania pęknięć mimo tego, że wkładki metalowe nie są podtrzymywane metalową płytką podkładową. Eliminacja płytki podkładowej i operacji spawania upraszcza wytwarzanie klocków hamulcowych bez konieczności rezygnowania z zalet wkładek metalowych.

Po opisaniu naszego wynalazku z podaniem szczegółów, zwłaszcza wymaganych przez przepisy prawa patentowego, zakres ochrony patentowej przedstawiono w poniższych zastrzeżeniach.

Claims (8)

1. Klocek hamulcowy bez podkładki metalowej, formowany z materiału ciernego, ograniczony powierzchnią cierną służącą do dociskania do powierzchni tocznej koła i przeciwległą powierzchnią tylną do umieszczenia w styku z głowicą hamulca i zamocowania do niej, przy czym klocek hamulcowy zawiera metalową wkładkę zawierającą umieszczone w odstępie od siebie korpusy mające powierzchnie leżące na powierzchni ciernej klocka hamulcowego, które rozciągają się promieniowo na zewnątrz od powierzchni ciernej i sięgają do wspomnianej tylnej powierzchni klocka hamulcowego, znamienny tym, że między rozmieszczonymi w odstępie od siebie korpusami (10, 11) wkładki (9) znajduje się integralna część połączeniowa (13) mająca powierzchnię tylną (14) znajdującą się w sąsiedztwie powierzchni tylnej (42) klocka hamulcowego, ponadto integralną część wspomnianej części połączeniowej (13) stanowią dwa w zasadzie równoległe i stanowiące promieniowe pogrubienia kołnierze (15, 16), przy czym te równoległe pogrubienia (15, 16) są tak dobrane wielkością, że wystają poza tylną powierzchnię (42) klocka hamulcowego (40) tworząc klinowy rowek (17), dopasowany do otworu znajdującego się w głowicy hamulca.

PL 212 664 B1

2. Klocek hamulcowy według zastrz. 1, znamienny tym, że w poprzek promieniowych końców równoległych kołnierzy (15, 16) wkładki (9) rozciąga się mostek zamykający rowek klinowy (17).

3. Klocek hamulcowy według zastrz. 1, znamienny tym, że dwa rozmieszczone w odstępie od siebie korpusy (10, 11) metalowej wkładki (9) mają otwory przelotowe do przepuszczenia materiału ciernego.

4. Klocek hamulcowy według zastrz. 1, znamienny tym, że metalowa wkładka (9) jest zagnieżdżona w ramie z drutu mającej dwie wspornikowe części odchodzące od wkładki metalowej.

5. Klocek hamulcowy według zastrz. 1, znamienny tym, że przez dwa rozmieszczone w odstępie korpusy (10, 11) i część połączeniową (13) metalowej wkładki (9) przechodzą połączone kanały, zapewniające ciągłość materiału ciernego w klocku hamulcowym.

6. Wkładka metalowa do klocka hamulcowego, który jest ograniczony przez powierzchnię cierną służącą do dociskania do powierzchni tocznej koła i przeciwległą powierzchnię tylną do umieszczenia w styku z głowicą hamulca, i zamocowania na niej, przy czym wkładka metalowa zawiera dwa rozmieszczone w odstępie od siebie korpusy mające powierzchnie leżące na powierzchni ciernej klocka hamulcowego, które rozciągają się promieniowo na zewnątrz od powierzchni ciernej, znamienna tym, że między korpusami (10, 11) rozciąga się integralna część połączeniowa (13) mająca powierzchnię tylną (14) znajdującą się w sąsiedztwie powierzchni tylnej (42) klocka hamulcowego, zaś integralną część części połączeniowej (13) stanowią dwa w zasadzie równoległe i stanowiące promieniowe pogrubienia kołnierze (15, 16), natomiast te równoległe pogrubienia (15, 16) są tak zwymiarowane, że wystają poza tylną powierzchnię (42) klocka hamulcowego tworząc klinowy rowek (17).

7. Wkładka metalowa do klocka hamulcowego według zastrz. 6, znamienna tym, że w poprzek promieniowych końców równoległych kołnierzy (15, 16) wkładki (9) rozciąga się mostek zamykający rowek klinowy (17).

8. Wkładka metalowa do klocka hamulcowego według zastrz. 7, znamienna tym, że część połączeniowa (13) ma otwory przelotowe do przepuszczenia materiału ciernego.