BRPI0722180A2 - "sapata de frenagem e inserção de metal para uma sapata de frenagem" - Google Patents
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Description
"SAPATA DE FRENAGEM E INSERÇÃO DE METAL PARA UMA SAPATA DE FRENAGEM"
Antecedentes da Invenção Campo da Invenção
A presente invenção refere-se à técnica de sapatas de
frenagem de composições ferroviárias.
Descrição da Técnica Correlacionada
Vagões ferroviários são suportados e são guiados por meio de rodas de aço. A banda de rodagem na circunferência externa 10 das rodas percorre sobre trilhos de aço. Os freios de vagões ferroviários compreendem sapatas de frenagem que são colocadas em -um engate de ~ fricção" com 'ás bandas de rodagem. As sapatas de frenagem são suportadas por cabeçotes de frenagem as quais, por sua vez, são suportadas de forma móvel por meio de um cordame 15 compreendido de um sistema de alavancas e um cilindro pneumático.
As sapatas de frenagem são compreendidas de vários materiais que são selecionados pelas suas características de fricção e pelo efeito do desgaste na vida das bandas de rodagem. Várias sapatas de frenagem são composições de materiais tendo características diferentes.
Nas composições de sapatas de frenagem típicas, materiais com características diferentes de fricção são acionados por sobre a banda de rodagem das rodas quando da ação de frenagem. Isto pode ser conseguido pelo posicionamento de inserções de 25 materiais diferentes na face dê fricção da sapata compreendida pelo material principal da sapata de frenagem.
As sapatas de frenagem de vagões padrão na América do Norte são produzidas com placas de apoio de metal para suportar o material de fricção e para fixar e para reter as sapatas de frenagem nos cabeçotes de frenagem. Um tipo de sapata de frenagem ferroviária também inclui uma inserção metálica fixada de forma sólida por meio de soldagem na placa de apoio de metal antes da sapata de frenagem ser formada, por exemplo, por meio de moldagem, por sobre a placa de apoio. Nesse sentido, referência é feita à 5 patente norte-americana No. 6.241.058 intitulada ""Brake Shoe With Insert Bonded to Backing Plate." (Sapata de Frenagem Com Inserção Ligada a Placa de Apoio).
O material de fricção da sapata de frenagem freqüentemente compreende uma mescla de materiais abrasivos, materiais enchedores orgânicos e inorgânicos, e resinas. A inserção metálica pode ser selecionada para proporcionar um tratamento benéfico da superfície de rolagem da roda.
Em outras partes do mundo, as sapatas de frenagem são produzidas sem as placas de apoio e normalmente incluem uma 15 estrutura esquelética de fios. Como um resultado, é dificil ou não é possível obter os benefícios de uma inserção de metal devido à ausência de um meio adequado de SUporte e de retenção da inserção de metal.
Sumário da Invenção É uma vantagem de esta invenção proporcionar uma
inserção de metal unicamente configurada para o uso em sapatas de frenagem sem as placas de apoiõ de metal e as sapatas de frenagem incorporando a inserção de metal. Ê uma vantagem adicional de esta invenção proporcionar inserções de metal que podem ser usadas com sapatas de frenagem com ou sem estruturas de suporte de fio.
As sapatas de frenagem têm uma superfície de fricção a qual durante a frenagem suportam sobre a superfície de rolagem convexa da roda do veículo ferroviário. A superfície de rolagem da roda é uma superfície de rotação que pode ser uma superfície convexa - cônica ou uma combinação de superfícies convexa - cônica e cilíndrica ou outras superfícies de rotação.
A superfície da sapata de frenagem tem uma superfície côncava de rotação a qual combina com uma porção da superfície convexa da roda. Essas superfícies de rotação são definidas por 5 meio de uma geratriz (não necessariamente uma linha reta) rotada em volta de um eixo o qual é definido pelo eixo da roda.
Assim sendo, a superfície de fricção da sapata de frenagem tem, geralmente, uma extensão axial e de circunferência e a sapata de frenagem tem uma espessura radial se movendo e 10 afastando a partir da superfície de fricção. As características das inserções de metal e das sapatas de frenagem de acordo com várias realizações desta invenção serão aqui descritas com referência às direções geralmente axial, de circunferência e radial.
Resumidamente, de acordo com uma realização desta
invenção, uma sapata de frenagem sem um apoio de metal é proporcionada. A sapata de frenagem é definida por meio de uma superfície de fricção para ser suportada por sobre uma banda de rodagem de roda e uma superfície de apoio oposta para ser posicionada em contato com e presa na sapata de frenagem. A sapata de frenagem tem uma inserção de metal compreendendo dois corpos espaçados tendo faces repousando na superfície de fricção da sapata de frenagem. Os corpos espaçados estendem de forma radial se afastando a partir da superfície de fricção e para a superfície traseira da sapata de frenagem. üma porção de conexão estende entre os corpos espaçados e tem uma face adjacente a superfície traseira da sapata de frenageítu Dois flanges geralmente se estendendo paralelamente e radialmente são integrais com a porção de conexão. As extensões paralelas são dimensionadas para estender além da superfície traseira da sapata de frenagem definindo um rasgo de chaveta. Quando a sapata de frenagem é posicionada sobre o cabeçote de frenagem, o rasgo de chaveta estende através de uma abertura proporcionada no cabeçote de frenagem. 0 rasgo de chaveta proporciona uma estrutura para prender a sapata de frenagem no 5 cabeçote de frenagem. A inserção de metal é embutida, como por meio de moldagem, no material de fricção.
De acordo com uma realização adicional, uma ponte é proporcionada por todas as extremidades radiais dos flanges paralelos da inserção para proporcionar um rasgo de chaveta 10 fechado. De acordo com outra realização, os corpos espaçados e a porção de conexão têm aberturas através dos mesmos para a passagem do matêri’ãl'"de fricção. Assim sendo, o material de fricção não é completamente interrupto pela inserção posicionada entre ambas as extremidades de circunferência (longitudinal) da sapata de 15 frenagem daí, portanto mantendo ambas as extremidades juntas.
De acordo com ainda outra realização, a sapata de frenagem tem um bastidor de fios que coopera com a inserção de metal para proporcionar resistência adicional à dobragem e a rachaduras. O bastidor de fios é Configurado de tal maneira que a inserção de metal repousa no interior das porções centrais do bastidor de fios. O bastidor de fios tem duas porções cantiléveres, cada uma das quais estende em forma de circunferência (lateralmente) a partir da inserção de metal. O bastidor de fios tem duas seções paralelas curtas que são posicionadas ao longo dos flanges radiais. As seções paralelas curtas são conectadas as seções Cantiléveres sobre o lado oposto dos flanges radiais. A configuração do bastidor de fios é ilustrada na Fig. 13 do pedido de patente co pendente No. PCT/US2007/069854 aqui incorporado a título de referência. As seções arqueadas nas extremidades opostas da inserção de metal conectam as seções curtas e as seções cantiléveres. As seções arqueadas suportando seções de cantiléveres atravessam e são soldadas em conjunto onde elas atravessam. As seções curtas e as seções arqueadas formam um ponto de repouso para a inserção de 5 metal. A inserção de metal e o bastidor de fios são embutidos como por meio de moldagem no material de fricção. De acordo com uma realização, o bastidor de fios pode ser soldado a inserção de metal.
De acordo com ainda outra realização, uma inserção de 10 metal para uma sapata de frenagem é proporcionada. A sapata de frenagem é definida por meio de Uma superfície de fricção para ^suportar por sobre uma banda de rodagem de uma roda e uma superfície traseira oposta para ser posicionada em contato com e presa no cabeçote de frenagem. A inserção de metal compreende dois 15 corpos espaçados tendo faces de fricção para repousar na superfície de fricção de uma sapata de frenagem. Os dois corpos espaçados estendem radialmente se afastando a partir da face de fricção.
Uma porção de CôneXâ© estende entre os dois corpos 20 espaçados e tem uma face traseira para ser posicionada adjacente a superfície traseira da sapata de frenagem. Dois flanges se estendendo geralmente paralelamente e radialmente são integrais com a porção de conexão. As extensões paralelas são dimensionadas para estender além da superfície traseira de uma sapata de 25 frenagem definindo um rasgo dê chaveta.
Breve Descrição dos Desenhos
Características adicionais e outros objetivos e vantagens desta invenção se tornarão aparentes a partir da seguinte descrição das realizações preferidas feitas com referência aos desenhos nos quaisi a Fig. 1 é uma vista em perspectiva de uma realização de uma inserção de uma sapata de frenagem de acordo com esta invenção;
as Figs. 2, 3 e 4 são vistas plana, em elevação e lateral, respectivamente, da inserção mostrada na Fig. 1;
as Figs. 5, 6 e 7 sâo vistas plana, em elevação e inferior de uma realização de uma sapata de frenagem com uma inserção de metal de acordo Com esta invenção;
a Fig. 8 é uma vista seccional tomada ao longo da linha A - A da Fig. 6; e
a Fig. 9 é uma vista de seção quebrada tomada através -da inserção de metal.
Descrição das Realizações Preferidas
Com referência agora as Figs. 1 a 4, é mostrada uma inserção para uma sapata de frenagem sem um apoio de metal. Uma sapata de frenagem é definida por uma superfície de fricção para suportar por sobre uma banda de rodagem de uma roda e uma superfície traseira oposta para ser posicionada em contato com e presa em uma sapata de frenagem. Uma inserção de metal 9 compreende dois corpos espaçados Um do outro 10, 11 tendo faces de fricção 12 para repousar na superfície de fricção de uma sapata de frenagem. Os dois corpos espaçados Um do outro 10, 11 estendem se afastando a partir da face de frisçâõ 12.
Uma porção de conexão 13 estende entre os dois corpos espaçados. A porção de conexão tem uma face traseira 14 para ser posicionada adjacente a superfieiê traseira da sapata de frenagem e proporcionar o suporte do cabeçote de frenagem. Dois flanges estendendo geralmente paralelamente e radialmente 15, 16 são integrais com a porção de conexão 13. Os flanges paralelos 15, 16 são dimensionados para estender além da superfície traseira de uma sapata de frenagem, assim sendo definindo um rasgo de chaveta 17.
Com referência agora as Figs. 5 a 9, uma sapata de frenagem com uma inserção de metal embutida é descrita. Uma sapata de frenagem 40 tem uma face de fricção 41 e uma face traseira 42.
5 A face traseira é mostrada como sendo cilíndrica e a face de fricção cônica. Estendendo a partir da face traseira se encontram os reforços 43 e 44 os quais são dimensionados e são posicionados para entrar nas aberturas proporcionadas na face do cabeçote de frenagem (não mostrado). também estendendo a partir da face 10 traseira há uma extensão 45 compreendendo um estribo que passa através de uma abertura na fade dõ cabeçote de frenagem e o qual pode^sér “capturado para segurar a sapata de frenagem no cabeçote de frenagem.
As sapatas de frenagem de acordo com esta invenção são tipicamente formadas pôr meio da moldagem do material de fricção acerca da inserção e um bastidor de fio opcional temporariamente mantido na posição em um molde. Em uma realização, o material de fricção pode ser adicionado no molde em um ou mais estágios. Assim sendo, a composição do material de fricção pode variar a partir de trás até a face de fricção. 0 material na parte de trás pode ser formulado para dureza ou para potência e dureza ao passo que o material gasto da face de fricção pode ser de material diferente selecionado a partir das suas características de fricção e propriedades de desgaste. Uma tela de reforço pode ser embutida perto da face traseira da sapata de frenagem. Depois da moldagem, a face de fricção pode ser trabalhada para proporcionar o primeiro dia de contato da inserção de metal assim como o material de fricção.
As realizações aqui descritas das sapatas de frenagem com inserção de metal são caracterizadas por sua resistência a formação de rachaduras considerando o fato que as inserções de metal não são suportadas por uma placa de apoio de metal. A eliminação da placa de apoio e da operação de soldagem simplifica a fabricação das sapatas de frenagem sem sacrificar as vantagens das inserções de metal.
Tendo assim descrito nossa invenção em detalhes algo que é particularmente requerido pelas Leis de patentes, o que é desejado que seja protegido por Documentos de Patente é aqui estabelecido nas reivindicações anexas.
Claims (8)
1. Sapata de frenagem formada com um material de fricção sem um apoio de metal, a referida sapata de frenagem caracterizada pelo fato de ser definida por uma superfície de fricção para suportar por sobre uma banda de rodagem de uma roda e uma superfície traseira oposta para ser posicionada em contato com e presa ao cabeçote de frenagem, a referida sapata de frenagem tendo uma inserção de metal compreendendo dois corpos espaçados um do outro tendo faces repousando na superfície de fricção da sapata de frenagem, referidos corpos se estendendo radialmente e se afastando a partir da superfície de fricção e se estendendo para a referida superfície traseira da sapata de frenagem, uma porção de conexão se estendendo entre os corpos e tendo uma face traseira adjacente a superfície traseira da sapata de frenagem, dois flanges se estendendo geralmente paralelamente e radialmente integrais com a porção de conexão, as referidas extensões paralelas estendendo além da superfície traseira da sapata de frenagem definindo um rasgo de Chaveta, no qual quando a sapata de frenagem é posicionada sobre õ cabeçote de frenagem, o rasgo de chaveta estende através de uma abertura proporcionada no cabeçote de frenagem.
2. Sapata de frenagem de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato que uma ponte é proporcionada por toda a extremidade radial dos flanges paralelos da inserção para proporcionar um rasgo de chaveta fechado.
3. Sapata de frenagem de acordo com a reivindicação1, caracterizada pelo fato que os dois corpos espaçados um do outro da inserção de metal têm aberturas nos mesmos para a passagem de um material de fricção»
4. Sapata de frenagem de acordo com a reivindicação . 1, caracterizada pelo fato que a inserção de metal é posicionada para repousar em um bastidor de fios tendo porções cantiléveres estendendo e se afastando a partir da inserção de metal.
5. Sapata de frenagem de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato que existem passagens conectadas se estendendo através dos dois corpos espaçados um do outro e da porção de conexão da inserção de metal permitindo ao material de fricção ser continuo por toda a sapata de frenagem.
6. Inserção de metal para uma sapata de frenagem, a referida sapata de frenagem definida por uma superfície de fricção para suportar por sobre uma banda de rodagem de uma roda e uma superfície-traseira oposta para ser posicionada em contato com e presa no cabeçote de frenagem, a referida inserção de metal caracterizado pelo fato que compreende dois corpos espaçados um do outro tendo superfícies de fricção para repousar na superfície de fricção de uma sapata de frenagem, os referidos corpos espaçados um do outro estendendo radialmente e se afastando a partir da face de fricção, uma porção de conexão estendendo entre os dois corpos e tendo uma face traseira para ser posicionada adjacente a superfície traseira da sapata de frenagem, dois flanges estendendo geralmente paralelamente e radialmente integrais com a porção de conexão, as referidas extensões paralelas dimensionadas para estender além da superfície traseira de uma sapata de frenagem definindo um rasgo de chaveta.
7. Inserção de metal para uma sapata de frenagem de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato que uma ponte é proporcionada por toda a extremidade radial dos flanges paralelos da inserção para proporcionar um rasgo de chaveta fechado.
8. Inserção de metal para uma sapata de frenagem de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato que a porção de conexão tem aberturas através da mesma para a passagem de um material de moldagem.
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