^5^ iiblikowano dnia 3 wrzesnia 1963 r.JBIRL iC"1" EK ^ \ji^ :¦<; ,• a rentowego! |misklei RztiC2!P8spol!tei ludawell POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITEJ LUDOWEJ) OPIS PATENTOWY Nr 47175 KI. 20 f, 1 KI. internat. B 61 h Dr Ing. Arnold Tross Monachium, Niemiecka Republika Federalna Klocek hamulcowy, zwlaszcza do pojazdów szynowych i tramwajów Patent trwa od dnia 16 marca 1960 r.Wynalazek dotyczy klocków hamulcowych i to przewaznie takich, które maja szczeliny dylatacyjne przebiegajace poprzecznie do kie¬ runku tarcia w szczególnosci dla pojazdów szynowych i tramwajów. Celem wynalazku jest polepszenie wspólczynnika tarcia przy je¬ dnoczesnym zmniejszeniu zuzywania klocków.Celem wynalazku jest równiez przyspieszenie procesu docieranie i unikniecia przesuwania materialu na poczatku eksploatacji. Z tego wzgledu wynalazek ma zastosowanie do kloc¬ ków ze szczelinami, jak i tez do klocków nie majacych szczelin. Wynalazek dotyczy elemen¬ tów ciernych do hamulców jedno lub wielo- klockowych oraz zlozonych klocków hamul¬ cowych z elementem ciernym jednolitym, albo podzielonym na kilka czesci, jak równiez szczek hamulców bebnowych i tarczowych.Elementy cierne klocków hamulcowych we¬ dlug wTynalazku oprócz znanych szczelin prze¬ biegajacych poprzecznie do kierunku tarcia sa wyposazone dodatkowo w jedna lub kilka szczelin dylatacyjnych, przebiegajacych skosnie do kierunku tarcia, albo zygzakowato lub fa¬ liscie, przy czym w wypadku wystepowania ich w wiekszej liczbie, przebiegaja one w jed¬ nakowym kierunku. Szczeliny sa tak glebokie, ze przenikaja zasadniczo cala zuzywajaca sie czesc elementu ciernego, mniej wiecej w kie¬ runku dzialania nacisku hamulca.Jesli bowiem powierzchnia cierna jest wy¬ posazona, oprócz poprzecznie do kierunku tar¬ cia przebiegajacych szczelin, równiez w szcze¬ liny przebiegajace skosnie, zygzakowato lub faliscie, wówczas sila tarcia przesuwa klocek lub jego element cierny w kierunku bocznym, przy czym przesuniecie trwa tak dlugo dopóki hamulec nie zostanie zwolniony, a w przypad¬ ku stosowania szczelin zygzakowatych lub falistych, do czasu, gdy wskutek starcia lub odksztalcenia zaczna dzialac pola majace szcze¬ liny przebiegajace w przeciwnym kierunku.T^O rodzaju lekkie, czesto zmniejszajace sie podsuniecie boczne, okazalo sie bardzo korzy¬ stne.Jednoczesnie stosowanie szczelin poprzecz¬ nych oraz szczelin skosnych do kierunku tar¬ cia pozwala równiez na osiagniecie nastepuja¬ cy^ korzysci: l) Pracujace w danej chwili i dzieki temu gorace czesci powierzchni hamulca moga sie rozszerzac swobodnie we wszyskich kie¬ runkach, podczas, gdy zwykle czesci takie sciskane sa pomiedzy chlodniejszymi czes¬ ciami hamulca, na skutek czego speczaja sie one plastycznie i rozszerzaja sie glów¬ nie w kierunku przeciwleglej powierzchni tracej, co wywoluje male tarcie i duze lo¬ kalne zuzywanie. Szczeliny poprzeczne i prze¬ biegajace lekko skosnie do kierunku tarcia przyczyniaja sie ponadto do wiekszej ela¬ stycznosci podluznej i poprzecznej elementu sciernego. 2) Powierzchnia toczna kola, która wedlug wy¬ liczen i pomiarów odprowadza okolo 80*/o ciepla wytwarzanego przy hamowaniu, i przy tym zostaje lokalnie silnie ogrzana, przesu¬ wa sie w czasie obrotu kola ponad skosny¬ mi szczelinami i ogrzewa wstepnie oprócz bloków nastepujacych po sobie w kierunku skosnym równiez szeregi bloków znajduja¬ cych sie poza obrebem skosnych szczelin tak, ze równiez te bloki zaczynaja sie roz¬ szerzac i wczesniej, nizby to mialo miejsce w innych warunkach, przejmuja prace ha¬ mowania od dotychczas pracujacych i zu¬ zywajacych sie czesci tracych. Predkie prze¬ jecie pracy hamulca przez poszczególne blo¬ ki, które przy tym moga sie swobodnie roz¬ szerzac we wszystkich kiejrunkach, ma du¬ ze znaczenie dla osiagniecia wysokiego wspól¬ czynnika tarcia, jak i nieznacznego zuzy¬ wania, gdyz im dluzej pracuje czesciowe pole, tym bardziej sie rozgrzewa, tym nizszy jest wspólczynnik tarcia i zwieksza sie scieral¬ nosc, przede wszystkim przy przekroczeniu temperatury granicznej.Skosne szczeliny wedlug wynalazku mozna zwezac, albo calowicie zamknac na koncu klo¬ cka lub jego elementu ciernego, co ma na celu unikniecie nadmiernego lokalnego ochlodzenia przez wiatr, wywolany obrotem kola i ruchem pojazdu.Dalsza cecha niniejszego wynalazku jest to, ze klocek hamulcowy lub jego element cierny zamontowuje sie uchylnie do kierunku poprze¬ cznego tak, ze moze sie on dobrze dopasowy¬ wac do zmienionego na skutek pracy profilu obreczy kola. W ten sposób zwieksza sie tak istotny dla dzialania hamulca poczatkowy wspólczynnik tarcia i obniza sie zwykle wyso¬ kie zuzywanie na poczatku hamowania. W przy¬ padku klocków hamulcowych, skladajacych sie z uchwytu i elementu ciernego, wychylanie mo¬ ze byc umozliwione przez to, ze powierzchnia przenoszaca nacisk na element cierny jest pla¬ ska w kierunku poprzecznym » przez równo¬ czesne zastosowanie elementów ciernych któ¬ rych powierzchnia grzbietowa, przejmujaca na¬ cisk od uchwytu jest wypukla. Oczywiscie mozna równiez zastosowac uklad odwrotny.Ten sam efekt uzyskuje sie, jezeli profile po¬ przeczne uchwytu i elementu ciernego sa lekko wypukle, albo jesli wewnetrzny profil jest wy¬ pukly, a zewnetrzny wklesly, przy czym wkle¬ slosc jest zakreslona wiekszym promieniem, niz wypuklosc.Przy zastosowaniu klocka hamulcowego z wkladka stalowa, zamiast grzbietu klocka, wkladka stalowa moze byc w mysl wynalazku na swojej stronie zewnetrznej uksztaltowana kuliscie w kierunku poprzecznym i moze przej¬ mowac nacisk z uchwytu w ten sposób, ze klo¬ cek moze sie przechylac w kierunku poprze¬ cznym.Dotychczas na ogól biorac, czesc przednia uchwytu i tylna klocka posiadaly ten sam pro- * mien krzywizny. W takim przypadku jest nie¬ wyjasnione, gdzie zachodzilo przenoszenie sily przy poczatku hamowania i w dalszym ciagu hamowania nastepowalo stale przenoszenie sily — odpowiednio do wywolanego przez cieplo odksztalcenia klocka — przez powierzchnie tylna klocka. Zwalnianie czesciowych powierz¬ chni hamulca znajdujacych sie w styku z ko¬ lami nie bylo wiec przejrzyste.Wedlug wynalazku przeniesienie sily przy¬ dzielonych klocach hamulcowych odbywa sie, patrzac w kierunku tarcia, za pomoca waskich listew, umieszczonych na zewnetrznych kon¬ cach elementu ciernego albo jego uchwytu, gdyz na koncach tych istnieje najwieksze niebezpie¬ czenstwo odgiecia .elementu i oderwania od cze¬ sci wspóldzialajacej. Przy dluzszych klockach mozna zastosowac w srodkowym obszarze obu polówek dodatkowe listwy, które znajdujac sie bardziej na zewnatrz, przewyzszaja nieznacznie pozostala czesc tylu klocka i uksztaltowane sa kuliscie w kierunku poprzecznym w celu umozliwienia, przechylania sie klocka.Dalsze ulepszenie pracy hamulca zaopatrzone¬ go w szczeliny lub bez nich, zwlaszcza na pocza¬ tku eksploatacji, osiaga sie, jesli element cier- — 2 —ny na calej swej powierzchni, która jest w zasadzie dopasowana pod wzgledem krzywizny i nachylenia do czesci wspóldzialajacej przy hamowaniu, zaopatrzony jest w wypukle wy¬ stajace na zewnatrz powierzchnie cierne, na przyklad powierzchnie stozkowe, ostroslupowe, daszkowe albo siodelkowe, których wierzchol¬ ki, ostrza, kopuly wystaja o kilka milimetrów ponad zasadnicza powierzchnie robocza elemen¬ tu ciernego. Wystepy w ksztalcie daszków albo siodelek powinny przebiegac poprzecznie albo skosnie do kierunku tarcia. Dzieki temu osia¬ ga sie predkie i równomierne dotarcie hamul¬ ca oraz unika sie odksztalcen materialu, jakie moga powstac przy nadmiernym lokalnym na¬ grzaniu, a które powoduje uszkodzenie obre¬ czy kola. Jesli tylko pewna czesc ogólnej po¬ wierzchni ciernej jest zaopatrzona w wystepy o ksztalcie kulistym, stozkowym, ostroslupo¬ wym, daszkowym albo siodelkowym to wów¬ czas pozostala powierzchnia robocza hamulca nie zaopatrzona w wystepy powinna byc nieco np. 2—3 mm nizej polozona niz powierzchnia z wystepami, aby przyspieszyc proces dociera¬ nia.W mysl wynalazku zaleca sie, zwlaszcza przy klockach hamulcowych wychylnych, wyposazo¬ nych w szczeliny lub tez bez szczelin, by w wystajace czesci scierne zaopatrzony byl tylko obszar graniczacy z bokami hamulca, natomiast czesc powierzchni, która znajduje sie w srod¬ kowej strefie nalezy uksztaltowac bez wyste¬ pów, przy czym powierzchnia ta powinna byc o 2—3 mm nizej polozona od czesci skrajnych.Dzieki temu osiaga sie bardzo szybkie dotar¬ cie nowego elementu ciernego hamulca. Przy klocach hamulcowych nie posiadajacych szcze¬ lin, nalezy wystajace czesci cierne o ksztalcie kulistym, stozkowym, ostroslupowym, daszko¬ wym lub siodelkowym umiescic najlepiej z obu stron pasma nie majacego wystepów, przebiegajacego nieco skosnie do kierunku tarcia. Przy elementach ciernych z szczelinami, jak równiez bez szczelin, moze sie okazac ko¬ rzystne pozostawienie srodkowego pasa po¬ przecznego powierzchni hamujacej wolnego od wystepów. Ma to na celu unikniecie przyle¬ gania tego srodkowego pasa.Klocki albo wkladki hamulcowe wedlug wy¬ nalazku moga byc wykonane z odpowiedniego zeliwa lub zeliwa ciagliwego.Na rystinku uwidoczniono przykladowo kilka postaci wykonania klocków hamulcowych we¬ dlug wynalazku, przy czym fig. 1 przedstawia w widoku z boku klocek hamulcowy dzielony wedlug wynalazku skladajacy sie z elementu ciernego 1 i uchwytu 2, fig. 2 — widok powie¬ rzchni elementu ciernego z szczelinami. Fig. 3—6 przedstawiaja przekroje wzdluz linii A—A na fig. 1 róznych przykladów wykonania kloc¬ ka z bocznym wychyleniem, przy czym zrezyg¬ nowano z przedstawienia ksztaltu szczeliny na widocznej czesci powierzchni hamujacej.Powierzchnia klocka na fig. 2 przedstawia przykladowo szczeliny 3 równo pochylone, sko¬ snie do kierunku tarcia, które w przedstawio¬ nym przypadku przecinaja czesciowo cztery a czesciowo osiem szczelin poprzecznych. Je¬ sli powierzchnia kola porusza sie w kierunku strzalki, to przy zetknieciu sie z klockiem ha¬ mulcowym powoduje ona przesuniecie tego klocka w kierunku poprzecznym, na fig. 2 ku górze. Sila przesuwajaca klocek w bok, przesta¬ je dzialac albo zmniejsza sie, jezeli hamulec zo¬ staje chwilami zwolniony, albo nastepuje osla¬ bienie nacisku klocka. Przyspiesza to zmiane obciazenia poszczególnych pól powierzchni ha¬ mujacej.Zakladajac, .ze na poczatku hamowania blok 5 wykonuje glówna prace hamowania, przy czym rozgrzewaja sie silnie, znajdujace sie w stycznosci górne czesci powierzchni, wów¬ czas wspóldzialajaca powierzchnia kola zetknie sie w czasie jego obrotu w kierunku strzalki nie tylko z blokami 6 i 7, ale równiez z blo¬ kami 8 i 9 znajdujacymi sie po drugiej stro¬ nie skosnej szczeliny, przy czym porywane zo¬ staja zdarte zarzace sie czastki tak, ze bloki 6, 7, 8, 9 zostaja ogrzane wstepnie przez prze¬ wodnictwo i promieniowanie i ulegaja rozsze¬ rzeniu, zblizajac sie szybko do powierzchni ko¬ la, stykaja sie z nim ulegajac przez to dalsze¬ mu ogrzaniu i rozszerzeniu i wreszcie przej¬ muja prace tarcia. Przy obecnie stosowanych wymiarach elementów ciernych do pojazdów kolejowych, najkorzystniejsze okazaly sie blo¬ ki o powierzchni 5—20 cm2, przy czym poszcze¬ gólne bloki moga miec ksztalt nieco wydluzony.Zamiast przedstawionych szczelin skosnych, mozna, jak juz zaznaczono, stosowac tez szcze¬ liny przebiegajace zygzakowato albo faliscie w stosunku do kierunku tarcia. Z przedstawie¬ nia ich na rysunku zrezygnowano. Przebiega¬ jace skosnie, zygzakowato albo falisto szczeliny moga dochodzic albo do konca elementu cier¬ nego, jak to uwidoczniono na fig. 1 i 2, po pra¬ wej stronie, albo zwezac sie na koncach lub zamykac sie, jak to przedstawiono na fig. 1 i 2 po lewej stronie.Na fig. 1 powierzchnia grzbietowa 11 ma — 3 —czop 12 i listwy poprzeczne 13 i 13a. Krzywiz¬ na tej powierzchni 11 jest dostosowana do sred¬ niej wielkosci kola. Krzywizna ta jest wieksza od krzywizny plaszczyzny przedniej 14 uchwy¬ tu 2. Przenoszenie sily odbywa sie przeto tylko na waskich, przewidzianych do tego celu, li¬ stwach 13 wzglednie 13a, które w kierunku poprzecznym sa wypukle i wystaja ponad po¬ zostale czesci plaszczyzny grzbietowej elementu ciernego.Na fig. 3 przedstawiono listwe 13a w prze¬ kroju. Listwa ta jest styczna do prostolinij¬ nej powierzchni 14 uchwytu klocka hamulcowe¬ go. Przekrój poprzeczny tej powierzchni 14 ma ksztalt linii prostej. Wtopiona w srodku klocka wkladka stalowa 15 zaznaczona jest linia kreska — kropka.Fig. 4 przedstawia przyklad wykonania, w którym przechodzaca wkladka stalowa 16 w waskiej przestrzeni przenoszenia sily jest wypukla i wystaje ponad powierzchnie grzbie¬ towa elementu ciernego 17 jak i pozostalymi czesciami wkladki stalowej.Jak to przedstawiono na fig. 5, przednia po¬ wierzchnia 18 uchwytu 14 w zakresie przeno¬ szenia sily moze byc sklepiona cylindrycznie lub kuliscie, natomiast tylna powierzchnia 19 elementu ciernego moze byc styczna do niej.Takie rozwiazanie ma te zalete, ze nacisk kloc¬ ka niezaleznie od tego, czy jest wtopiona sta¬ lowa wkladka, czy tez nie, zostaje przylozony zawsze w poblizu podluznej plaszczyzny srod¬ kowej elementu ciernego, oraz ze ciezar nowe¬ go elementu ciernego oraz waga jego zlomu po zuzyciu tego elementu zostaja zmniejszone.Wreszcie, jesli przewidziane sa wkladki sta¬ lowe, zabezpieczajace przed zlamaniem elemen¬ tu ciernego, mozna (zgodnie z fig. 6) wkladki te podzielic na dwie odpowiednio slabsze wklad¬ ki i mozna je wtopic z boku na powierzchni tylnej elementu ciernego, podczas gdy lezaca miedzy nimi powierzchnia 21 jest zgodnie z wynalaz¬ kiem wypukla w miejscach do tego przeznaczo¬ nych na malej szerokosci i pracuje przeciwnie do poruszajacej sie stycznie powierzchni przed¬ niej 22 uchwytu.Na fig. 7 — 12 przedstawiono w widoku z boku, patrzac na przeciw powierzchni hamo¬ wania i w przekroju plaszczyzna wzdluz linii B—B, jak wedlug wynalazku mozna uksztalto¬ wac powierzchnie robocza nowego elementu ciernego, zaopatrzonego w szczeliny, albo bez szczelin, aby równiez w przypadku niedostatecz¬ nej zgodnosci krzywizn i profilów klocka ha¬ mulcowego i obreczy kola, zapewnic szybkie dotarcie. Na fig. 7 i 8, które przedstawiaja ta¬ kie same uksztaltowanie powierzchni hamuja¬ cej, zlozonej z szczelin poprzecznych i skosnych, jak na fig. 1 i 2, bloki graniczace z powierzch¬ niami bocznymi elementu ciernego maja na przyklad wystepy daszkowe 23 z poprzecznie do kierunku tarcia ustawionymi kopuly 24, podczas gdy powierzchnie bloków 25 znajduja¬ cych sie miedzy szczelinami skosnymi nie ma¬ ja wystepów i umieszczone sa o kilka mili¬ metrów nizej w stosunku do kopuly bloków umieszczonych na zewnatrz tak, ze w czasie docierania rozpoczynaja prace pózniej niz te pierwsze. Na fig. 9 uwidoczniono tak uksztal¬ towany element cierny w przekroju poprzecz¬ nym przez srodek jednego rzedu bloków.Fig. 10 i 12 przedstawiaja zgodnie z wynalaz¬ kiem uksztaltowanie powierzchni roboczej ele¬ mentu ciernego klocka hamulcowego bez po¬ dzialu i poprzecznie pochylonego. W tym przy¬ kladzie bloki cierne 26 maja wystepy o ksztal¬ cie piramidy z wierzcholkami 27. Bloki te sa umieszczone po obydwu stronach strefy 28 prze¬ biegajace od jednego do drugiego konca ele¬ mentu ciernego, slabo pochylonej do kierunku tarcia, przy czym ta strefa na srodku klocka rozszerza sie w kierunku poprzecznym az do po¬ wierzchni bocznych 29. Na fig. 12 zrezygno¬ wano z rzutowego przedstawienia z wystepów lezacych poza plaszczyzna przekroju, a poka¬ zano tylko przebieg strefy 29.Wszystkie opisane cechy uzupelniaja sie wza¬ jemnie, przy dazeniu do osiagniecia duzego tar¬ cia poczatkowego i sredniego przy wszystkich wystepujacych sprawnosciach hamowania i predkosciach oraz mozliwie niskim specyficz¬ nym zuzyciu. PL