PL215946B1 - Szczęka hamulcowa - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest szczęka hamulcowa. Wynalazek dotyczy dziedziny złożonych kolejowych szczęk hamulcowych.

Wagony kolejowe są opierane i prowadzone na stalowych kołach. Powierzchnie toczne kół znajdujące się przy zewnętrznym obwodzie kół przemieszczają się po stalowych szynach. Hamulce wagonu kolejowego zawierają szczęki hamulcowe, które są wprowadzane w cierne sprzężenie z powierzchniami tocznymi kół. Szczęki hamulcowe są wspierane przez głowice hamulcowe, które ze swej strony są ruchomo podpierane przez zawieszenie hamulca, składające się z układu dźwigni oraz cylindra pneumatycznego. Szczęki hamulcowe składają się z różnych materiałów, które wybiera się ze względu na ich właściwości cierne, a także stosownie do wpływu na zużywanie się powierzchni tocznych kół. Wiele szczęk hamulcowych stanowią kompozyty materiałów mających różną charakterystykę. W przypadku typowych kompozytowych szczęk hamulcowych, materiały o różnej charakterystyce ciernej opierają się na powierzchni tocznej koła podczas hamowania. Można to uzyskiwać poprzez wstawienie wkładek wykonanych z różnego materiału do powierzchni ciernej szczęki, zawierającej podstawowy materiał szczęki hamulcowej.

Standardowe szczęki hamulcowe stosowane w Ameryce Północnej są wytwarzane z metalowych płyt podłoża, stanowiących podkład dla materiału ciernego oraz przeznaczonych do zamocowania i utrzymywania szczęk hamulcowych na głowicach hamulcowych. Jeden z rodzajów kolejowej szczęki hamulcowej obejmuje również wkładkę metalową zamocowaną na stałe spawaniem do metalowej płyty podłoża, zanim zostanie utworzona płytka cierna hamulca, na przykład za pomocą technik odlewania, na płycie podłoża, patrz patent US nr 6.241.058 zatytułowany „Brake Shoe With Insert Bonded to Backing Plate” (Szczęka hamulcowa z wkładką zamocowaną do płyty podłoża). Materiał cierny szczęki hamulcowej często zawiera mieszankę materiałów ściernych, materiałów stanowiących wypełniacze nieorganiczne i organiczne, a także żywic. Metalowa wkładka może być odpowiednio dobierana, celem zapewnienia korzystnego oddziaływania na powierzchnię toczną koła.

W innych częściach świata szczęki hamulcowe są produkowane bez metalowych płyt podłoża i zwykle zawierają szkieletową ramę z drutu. Skutkiem tego jest trudno lub wręcz nie jest możliwe uzyskanie korzyści wynikających ze stosowania wkładki metalowej, ze względu na brak odpowiednich środków do podpierania i zatrzymywania na swoim miejscu wkładki metalowej.

Zaletą niniejszego wynalazku jest przedstawienie wkładki metalowej specjalnie skonfigurowanej do stosowania w szczękach hamulcowych bez metalowych płyt podłoża, a także w szczękach hamulcowych zawierających wkładkę metalową. Kolejną zaletą niniejszego wynalazku jest przedstawienie wkładek metalowych, które mogą być wykorzystywane ze szczękami hamulcowymi z ramowymi wspornikami z drutu oraz bez nich.

Szczęki hamulcowe mają powierzchnię cierną, która podczas hamowania opiera się na wypukłej powierzchni tocznej koła pojazdu szynowego. Powierzchnia toczna koła jest powierzchnią bryły obrotowej, która może być powierzchnią wypukło-stożkowatą lub też stanowić kombinację powierzchni wypukło-stożkowatej i cylindrycznej, lub też innych powierzchni obrotowych. Powierzchnia szczęki hamulcowej ma powierzchnię wklęsłą obrotową, która pasuje kształtem do części powierzchni wypukłej koła. Te powierzchnie obrotowe są wyznaczane przez tworzącą powierzchni (niekoniecznie linię prostą) obracaną wokół pewnej osi, która jest wyznaczana przez oś obrotu koła. Zatem powierzchnia cierna szczęki hamulcowej ma zasadniczo osiowy i obwodowy przebieg, a także ta szczęka hamulcowa ma pewną grubość promieniową przebiegającą od powierzchni ciernej. Cechy wkładek metalowych oraz szczęk hamulcowych według różnych przykładów realizacji niniejszego wynalazku, zostaną opisane w niniejszym dokumencie w nawiązaniu do kierunków zasadniczo osiowych, obwodowych oraz promieniowych.

Szczęka hamulcowa uformowana z materiału ciernego, stanowiącego mieszaninę materiałów ciernych, organicznych i nieorganicznych materiałów wypełniających oraz żywic, bez metalowego podłoża, która to szczęka hamulcowa jest określona przez powierzchnię cierną, opieraną o powierzchnię toczną koła, a także przeciwległą wobec niej powierzchnię tylną, umieszczoną w kontakcie z głowicą hamulcową oraz do niej mocowaną, według wynalazku wyróżnia się tym, że jest zaopatrzona we wkładkę metalową zawierającą korpus, mający powierzchnię spoczywającą na powierzchni ciernej szczęki hamulcowej, który to korpus przebiega zasadniczo promieniowo od powierzchni ciernej do wymienionej powierzchni tylnej szczęki hamulcowej, dwa występy w kształcie skrzydełek, integralne z i rozciągające się od korpusu po obu jego stronach, mające powierzchnie tylne w sąsiedztwie

PL 215 946 B1 powierzchni tylnej szczęki. Występy w kształcie skrzydełek oraz korpus wkładki metalowej są zaopatrzone w otwory przelotowe, zapewniające ciągłość materiału ciernego w całej szczęce hamulcowej, i dwie zasadniczo równoległe, przebiegające promieniowo stopki integralne z korpusem i/lub występami w kształcie skrzydełek. Równoległe stopki wychodzą poza powierzchnię tylną szczęki hamulcowej wyznaczając wycięcie klinowe, przechodzące przez otwór zastosowany w głowicy hamulcowej, gdy szczęka hamulcowa jest osadzona na głowicy hamulcowej.

Zatem materiał cierny nie jest całkowicie przerwany przez wkładkę umieszczoną pomiędzy dwoma obwodowymi (wzdłużnymi) końcami szczęki hamulcowej, przez co utrzymuje ona oba końce połączone ze sobą.

Korzystnie, poprzecznie wobec końców promieniowych, równoległych stopek wkładki jest umieszczony mostek, zamykający wycięcie klinowe.

Wkładka metalowa jest korzystnie osadzona w ramie z drutu mającej części wsporcze, odchodzące od wkładki metalowej poza występy w kształcie skrzydełek.

Ta rama z drutu jest w taki sposób skonfigurowana, że wkładka metalowa osiada we wnętrzu części środkowych tej ramy z drutu. Rama z drutu ma dwie części wspornikowe, przy czym każda z nich przebiega obwodowo (bocznie) od wkładki metalowej, poza zasięg występów w kształcie skrzydełek wkładki metalowej. Rama z drutu ma dwie krótkie sekcje równoległe, które mogą być ustawiane wzdłuż wkładki metalowej w sąsiedztwie występów w kształcie skrzydełek. Te krótkie sekcje równoległe są połączone z częściami wspornikowymi po przeciwległej stronie wkładki metalowej. Sekcje łukowate przy przeciwległych końcach wkładki metalowej łączą sekcje krótkie oraz sekcje wspornikowe. Sekcje łukowate, podpierające różne sekcje wspornikowe, przecinają się i są spawane ze sobą w miejscach krzyżowania. Sekcje krótkie oraz sekcje łukowate tworzą gniazdo do osadzenia wkładki metalowej. Wkładka metalowa oraz rama z drutu są tak osadzane jak przez odlewanie w materiale ciernym. Zgodnie z jednym z przykładów realizacji rama z drutu może zostać przyspawana do wkładki metalowej.

Przedmiot wynalazku, w przykładzie wykonania, został bliżej objaśniony na załączonym rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok perspektywiczny jednego z przykładów realizacji wkładki do szczęki hamulcowej według niniejszego wynalazku, fig. 2, 3 oraz 4 przedstawiają, odpowiednio, widok z góry, pionowy oraz boczny wkładki pokazanej na fig. 1, fig. 5 - widok perspektywiczny drugiego przykładu realizacji wkładki do szczęki hamulcowej według niniejszego wynalazku, fig. 6, 7 oraz 8 przedstawiają, odpowiednio, widok z góry, pionowy oraz boczny szczęki hamulcowej przedstawionej na fig. 5, fig. 9 - widok perspektywiczny trzeciego przykładu realizacji wkładki do szczęki hamulcowej według niniejszego wynalazku, fig. 10, 11 oraz 12 przedstawiają widoki z góry, pionowy oraz boczny wkładki do szczęki hamulcowej przedstawionej na fig. 9, fig. 13 - widok perspektywiczny wkładki do szczęki hamulcowej oraz związanej z nią ramy z drutu przeznaczonej do wzmocnienia szczęki hamulcowej, fig. 14, 15 oraz 16 przedstawiają widok z góry, pionowy oraz boczny jednego z przykładów wykonania szczęki hamulcowej z wkładką metalową według niniejszego wynalazku, fig. 17 - widok przekroju wzdłuż linii 17-17 z fig. 14, fig. 18 - widok przekroju wzdłuż linii 18-18 z fig. 14, natomiast fig. 19 przedstawia widok przekroju wzdłuż linii 19-19 z fig. 14.

Nawiązując teraz do figur 1 do 4, zilustrowano tam wkładkę do szczęki hamulcowej bez podłoża metalowego. Szczęka hamulcowa jest definiowana przez powierzchnię cierną przeznaczoną do opierania się o powierzchnię toczną koła, a także przeciwległą wobec niej powierzchnię tylną przeznaczoną do wprowadzania w kontakt z głowicą hamulcową oraz do zamocowania do niej. Wkładka metalowa 9 zawiera korpus główny 10, mający czołową powierzchnię cierną 11 przeznaczoną do tego, aby została osadzona w powierzchni ciernej szczęki hamulcowej. Korpus główny 10 odchodzi od czołowej powierzchni ciernej. Dwa występy 12, 13 w kształcie skrzydełek są integralne z korpusem głównym oraz znajdują się po przeciwległych stronach korpusu głównego, a także od niego odchodzą. Te występy w kształcie skrzydełek mają powierzchnie tylne 14 przeznaczone do tego, aby były umieszczane w sąsiedztwie tylnej powierzchni szczęki hamulcowej, a także zapewniały podparcie dla głowicy hamulcowej. Dwie zasadniczo równoległe, przebiegające promieniowo stopki 15, 16 są integralne z korpusem głównym 10 i/lub przypominającymi skrzydełka występami 12, 13. Te równoległe stopki 15, 16 są tak zwymiarowane, aby mogły przechodzić poza powierzchnię tylną szczęki hamulcowej, wyznaczając w ten sposób wycięcie klinowe 17.

Nawiązując teraz do figur 5 do 8, zilustrowano tam drugi przykład realizacji wkładki metalowej według niniejszego wynalazku. W opisie tego oraz następnych przykładów realizacji podobnym cechom odpowiadają podobne oznaczenia liczbowe. Drugi przykład realizacji różni się od pierwszego

PL 215 946 B1 tym, że ma mostek 18 usytuowany poprzecznie względem równoległych stopek 15, 16, skutkiem czego powstaje zamknięte wycięcie klinowe.

Nawiązując do figur 9 do 12, zilustrowano tam trzeci przykład realizacji wkładki metalowej według niniejszego wynalazku. Ten trzeci przykład realizacji różni się do pierwszego przykładu realizacji tym, że ma dłuższe występy 12, 13 w kształcie skrzydełek, a także otwory 19, 20 w tych występach w kształcie skrzydełek oraz w korpusie głównym, przeznaczone do przechodzenia materiału odlewniczego.

Nawiązując do figury 13, zilustrowano tam wkładkę metalową z towarzyszącą jej ramą 22 z drutu. Ta rama z drutu ma nóżki wsporcze 23, 24, 25 oraz 26 przebiegające bocznie na zewnątrz od głównego korpusu wkładki, zasadniczo w płaszczyźnie występów w kształcie skrzydełek. Nóżki 23 oraz 24 są połączone przy swoich odległych końcach przez nóżkę krótką 27. Nóżki 25 oraz 26 są połączone przy swoich odległych końcach przez nóżkę krótką 28. Przy bliższych końcach nóżek 23, 24, 25 oraz 26 nóżki krótkie spoczywają wzdłuż równoległych stopek 15, 16 w przedstawionym przykładzie realizacji. Nóżki krótkie 29, 30 są połączone z parami nóżek 23, 24, 25 oraz 26 poprzez nóżki łukowate 31, 32 (zilustrowano dwie z czterech), które zapewniają opieranie się wobec obracania się nóżek 23, 24, 25 oraz 26 od powierzchni ciernej wkładki metalowej, po tym jak rama z drutu oraz wkładka zostały osadzone w szczęce hamulcowej. Nóżki łukowate, podpierające różne nóżki wsporcze, przecinają się i są zespawane ze sobą w miejscu przecięcia. Nóżki krótkie oraz nóżki łukowate tworzą gniazdo dla wkładki metalowej.

Nawiązując teraz do figur 14 do 19, opisuje się szczękę hamulcową z osadzoną wkładką metalową oraz ramą z drutu. Szczęka hamulcowa 40 ma czołową powierzchnię cierną 41 oraz powierzchnię tylną 42. Ta powierzchnia tylna została przedstawiona jako cylindryczna, natomiast czołowa powierzchnia cierna jako stożkowata. Od powierzchni tylnej odchodzą elementy oporowe 43 oraz 44, które są tak zwymiarowane i usytuowane, że wchodzą w otwory zastosowane na powierzchni czołowej głowicy hamulcowej (nie pokazano). Również od czołowej powierzchni tylnej odchodzi występ 45 zawierający strzemię, które przechodzi przez otwór w powierzchni czołowej głowicy hamulcowej, i może zostać pochwycone dla przytrzymania szczęki hamulcowej przy głowicy hamulcowej.

Nawiązując teraz do figury 17, która stanowi widok przekroju wykonanego prostopadle do osi koła, możliwe jest zrozumienie sposobu, w jaki wkładka metalowa 10 oraz rama 22 z drutu zostają osadzone w materiale ciernym 50. Jest to również zrozumiałe dzięki widokom przekrojowym według fig. 18 oraz 19.

Szczęki hamulcowe według niniejszego wynalazku są typowo wykonywane poprzez odlewanie materiału ciernego wokół wkładki oraz ramy z drutu, tymczasowo utrzymywanych na swoich miejscach w formie. W jednym z przykładów realizacji materiał cierny może być dodawany do formy w jednym lub wielu etapach. Zatem kompozycja materiału ciernego może zmieniać się zależnie od tego, czy ma stanowić tył czy też czołową powierzchnię cierną. Materiał znajdujący się z tyłu może być opracowywany ze względu na wiązkość lub wytrzymałość i wiązkość, natomiast materiał ścierany czołowej powierzchni ciernej może być innym materiałem, dobranym ze względu na jego charakterystykę cierną oraz właściwości związane ze ścieraniem. Siatka wzmacniająca 52 (patrz fig. 17) może być osadzana w pobliżu czołowej powierzchni tylnej szczęki hamulcowej. Po odlewaniu czołowa powierzchnia cierna może być poddawana obróbce skrawaniem, dla zapewnienia docelowego kontaktu wkładki metalowej oraz materiału ciernego.

Opisane w niniejszym dokumencie przykłady realizacji szczęk hamulcowych z wkładkami metalowymi wyróżniają się swoją odpornością na tworzenie się pęknięć, pomimo tego, że te wkładki metalowe nie są podpierane przez metalową płytę tylną. Wyeliminowanie płyty tylnej oraz operacji spawania upraszcza wytwarzanie szczęk hamulcowych bez rezygnowania z zalet stosowania wkładek metalowych. W pewnych zastosowaniach wyeliminowanie ramy z drutu jest nawet dogodne.

Opisawszy w ten sposób nasz wynalazek w sposób szczegółowy oraz, zwłaszcza, zgodnie z prawem patentowym, zakres żądanej ochrony patentowej przedstawiamy w dołączonych zastrzeże-

Claims (3)

1. Szczęka hamulcowa uformowana z materiału ciernego, stanowiącego mieszaninę materiałów ciernych, organicznych i nieorganicznych materiałów wypełniających oraz żywic, bez metalowego

PL 215 946 B1 podłoża, która to szczęka hamulcowa jest określona przez powierzchnię cierną, opieraną o powierzchnię toczną koła, a także przeciwległą wobec niej powierzchnię tylną, umieszczoną w kontakcie z głowicą hamulcową oraz do niej mocowaną, znamienna tym, że wymieniona szczęka hamulcowa jest zaopatrzona we wkładkę metalową (9) zawierającą korpus (10), mający powierzchnię (11) spoczywającą na powierzchni ciernej szczęki hamulcowej, który to korpus przebiega zasadniczo promieniowo od powierzchni ciernej do wymienionej powierzchni tylnej szczęki hamulcowej, dwa występy w kształcie skrzydełek (12, 13), integralne z i rozciągające się od korpusu po obu jego stronach, mające powierzchnie tylne (14) w sąsiedztwie powierzchni tylnej szczęki, przy czym występy w kształcie skrzydełek oraz korpus wkładki metalowej są zaopatrzone w otwory przelotowe, zapewniające ciągłość materiału ciernego w całej szczęce hamulcowej, i dwie zasadniczo równoległe, przebiegające promieniowo stopki (15, 16) integralne z korpusem i/lub występami w kształcie skrzydełek, przy czym równoległe stopki wychodzą poza powierzchnię tylną szczęki hamulcowej wyznaczając wycięcie klinowe (17), przechodzące przez otwór zastosowany w głowicy hamulcowej, gdy szczęka hamulcowa jest osadzona na głowicy hamulcowej.

2. Szczęka hamulcowa według zastrz. 1, znamienna tym, że poprzecznie wobec końców promieniowych, równoległych stopek (15, 16) wkładki (9) jest umieszczony mostek (18), zamykający wycięcie klinowe (17).

3. Szczęka hamulcowa według zastrz. 1, znamienna tym, że wkładka metalowa jest osadzona w ramie (22) z drutu mającej części wsporcze (23, 24, 25, 26), odchodzące od wkładki metalowej (9) poza występy w kształcie skrzydełek (12, 13).