BRPI0911934B1 - pastilha de freio moldada - Google Patents
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Abstract
pastilha de freio moldada a presente invenção refere-se a uma pastilha de freio moldada formada com um material de fricção com ou sem um suporte de metal. ao longo de pelo menos uma porção de pelo menos uma superfície lateral da pastilha de freio há uma camada do material de fricção moldado reforçado com uma fibra.
Description
[001] A presente invenção refere-se à técnica de pastilhas de freio compostas.
Descrição de Técnica Correlacionada [002] Vagões ferroviários são suportados e são guiados por rodas de aço. As bandas de rodagem na circunferência externa das rodas deslocam-se sobre trilhos de aço. O freio de vagões ferroviários compreende pastilhas de freio que são colocadas em contato de fricção com as bandas de rodagem. As pastilhas de freio são suportadas por cabeçotes de freio os quais, por sua vez, são suportados de forma móvel pela aparelhagem de freio compreendida de um sistema de alavancas e um cilindro pneumático. As pastilhas de freio são compreendidas de vários materiais que são selecionados pelas suas características de fricção e pelo efeito no que diz respeito à vida útil pelo desgaste das bandas de rodagem da roda. Várias pastilhas de freio são compostas de materiais tendo características diferentes. Nas pastilhas de freio compostas típicas, materiais com características de fricção diferentes são forçados sobre as bandas de rodagem da roda quando da ação de frenagem. Isto pode ser conseguido pelo posicionamento e inserção de um material diferente na face de fricção da pastilha compreendida do material principal da pastilha de freio.
[003] As pastilhas de freio ferroviário padrão na América do Norte são produzidas com placas de suporte de metal para suportar o material de fricção e para fixar e para reter as pastilhas de freio nos cabeçotes de freio. Em outros lugares no mundo, as pastilhas de freio são produzidas sem placas de suporte de metal e normalmente incluem uma estrutura esquelética de fios.
[004] Um tipo de pastilha de freio ferroviário também inclui uma inserção metálica solidamente fixada por meio de soldagem a placa de suporte de metal antes da pastilha de freio ser formada, por exemplo, por meio de moldagem, por sobre a
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2/6 placa de suporte. Por favor, ver a patente norte-americana No. US 6.241.058 intitulado “Pastilha de freio com Inserção Ligada a Placa de Suporte”. Recentemente inserções metálicas vêm sendo introduzidas nas pastilhas de freio sem placas de suporte de metal conforme é instruído pedido de patente internacional PCT/US2007/069854 intitulado “Pastilha de freio Ferroviário”.
[005] O material de fricção da pastilha de freio freqüentemente compreende uma mistura de materiais abrasivos, materiais de enchimento orgânico ou inorgânico, e resinas. A inserção metálica pode ser selecionada para proporcionar um tratamento benéfico da superfície de rolagem da roda.
[006] Camadas de suporte de fibra elástica reforçada entre o material de fricção e as placas de suporte de metal têm sido sugeridas com o objetivo de atenuar o som. Por favor, ver a patente norte-americana No. US 4.371.631 intitulada “Composição de Placas de Suporte para Pastilhas de Freio”.
Sumário da Invenção [007] É uma vantagem, de acordo com esta invenção, proporcionar um reforço estrutural nas camadas laterais de uma pastilha de freio para reduzir a formação e a propagação de rachaduras.
[008] As pastilhas de freio têm uma superfície de fricção a qual, quando da frenagem, força sobre a superfície de rolagem convexa da roda do vagão 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 pastilha de freio tem uma superfície côncava de rotação que combina com uma porção da superfície convexa da roda. Estas superfícies de rotação são definidas por meio de uma geratriz (não necessariamente de linha reta) girada ao redor de um eixo, o qual é definido pelo eixo da roda. Assim sendo, a superfície de fricção da pastilha de freio tem uma extensão geralmente axial e uma extensão em circunferência e a pastilha de freio tem uma espessura radial se movendo distanciando a partir da superfície de fricção. As
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3/6 características das pastilhas de freio, de acordo com várias realizações desta invenção, serão descritas aqui com referência as direções: geralmente axial, de circunferência e radial.
[009] Resumidamente, de acordo com uma realização desta invenção, uma pastilha de freio com ou sem um suporte de metal é proporcionada. A pastilha de freio é definida por uma superfície de fricção para forçar sobre a banda de rodagem de uma roda e uma superfície de suporte oposta de forma radial para ser posicionada em contato com e presa a um cabeçote de freio e duas superfícies laterais que estendem entre a superfície de fricção e a superfície de suporte. A pastilha de freio tem uma inserção de metal compreendendo dois corpos espaçados tendo faces repousando na superfície de fricção da pastilha de freio. Os corpos espaçados estendem de uma forma radial distanciando a partir da superfície de fricção e para a superfície de suporte da pastilha de freio. A pastilha de freio é compreendida de um material de fricção moldado compreendendo uma mistura de materiais abrasivos, de enchimento e resina. Ao longo de pelo menos uma porção de pelo menos uma superfície lateral adjacente aos corpos de inserção de metal espaçados, há uma camada de material reforçado com fibra. O material reforçado com fibra pode ser material de fricção moldado reforçado com fibras.
[010] De acordo com esta invenção, os lados da pastilha de freio são reforçados, para reduzir rachaduras devidas a estresses térmicos ou mecânicos durante a ação de frenagem, adicionando material de fibra/composição aos lados da pastilha de freio durante o processo de moldagem. Durante o processo de moldagem, calor e pressão fazem com que o material de fibra/composição ser integralmente moldado e aderido ao material de fricção compreendendo a parte bruta da pastilha de freio com a qual o mesmo é compatível.
[011] Quando usado com pastilhas de freio tendo inserções de metal e quando localizados adjacentes as inserções de metal, as camadas de reforço ao longo das superfícies laterais são particularmente eficientes no que diz respeito à prevenção da formação e da propagação de rachaduras entre o material de fricção moldado e as
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4/6 inserções de metal.
[012] Preferivelmente, o material de fibra pode compreender materiais tecidos ou ponteados de fibra de vidro, fibras de “aramid”, fibras de algodão, etc. impregnadas com um fenólico ou com uma resina. A composição das camadas de reforço deve ser selecionada de tal maneira que as camadas de reforço desgastam, substancialmente, na mesma taxa de desgaste da composição de fricção bruta. Breve Descrição dos Desenhos [013] As características adicionais e outros objetivos e vantagens se tornarão aparentes a partir da seguinte descrição detalhada das realizações preferidas, feitas com referência aos desenhos, nos quais:
[014] as Figuras 1, 2 e 3 são vistas das faces de suporte, lateral e de fricção da pastilha de freio tendo uma inserção de metal;
[015] a Figura 4 é uma vista em perspectiva de uma pastilha de freio com uma camada de reforço lateral parcial; e [016] a Figura 5 é uma vista em perspective de uma pastilha de freio com uma camada de reforço lateral completa.
Descrição das Realizações Preferidas [017] A função de uma composição de pastilha de freio ferroviário é a de proporcionar um esforço de frenagem na forma de fricção assim gerando uma força de retardamento nas superfícies de rolagem das rodas de um vagão ferroviário. Com referência as Figuras 1 a 5, a estrutura de uma pastilha de freio é tipicamente um bloco com um formato arqueado desenhado com uma superfície de fricção 12 para encaixar contra a circunferência da roda e na sua superfície de suporte radialmente espaçada 14 para ser montada num membro de suporte do sistema de freio o qual aplica força a pastilha de freio durante a ação de frenagem. Estendendo-se entre a superfície de fricção 12 e a superfície de suporte 14 encontram-se as superfícies laterais 16. A pastilha de freio pode incluir uma placa de suporte de metal sobre ou embutida na sua superfície posterior para fixar ao membro de suporte do sistema de freio. A pastilha de freio pode incluir inserções
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5/6 de metal 10 e 11, as quais projetam através da espessura do material de composição para proporcionar um desgaste ou um condicionamento aperfeiçoado da superfície da roda, e/ou para aperfeiçoar a adesão de rolagem entre a roda do vagão ferroviário e os trilhos.
[018] Devido a vários fatores, estresses são desenvolvidos em várias localizações específicas da estrutura da pastilha de freio que pode causar rachaduras ou a quebra da estrutura da pastilha de freio quando em uso. Os fatores podem incluir os seguintes: a) o formato curvado da pastilha de freio; b) descontinuidades entre a composição e a inserção de metal ou a placa de suporte de metal; c) altas forças de aplicação normal e forças de fricção tangenciais ocorrendo durante a ação de frenagem; d) vibração cíclica e cargas de choque durante a liberação dos freios; e) encaixe irregular entre a superfície de fricção da pastilha de freio e a roda; f) distribuição de força não uniforme devido a combinação irregular entre a superfície posterior da pastilha de freio e o membro de suporte do sistema de freio.
[019] Rachaduras na parte posterior da pastilha de freio, as quais se desenvolvem devido as vários fatores de estresse podem ser superficiais ou as mesmas podem representar questões significativas de segurança tendo o potencial de quebrar e perda de função.
[020] É uma das vantagens desta invenção reduzir a probabilidade de quebra e perda de função por meio do reforço da camada da superfície lateral da estrutura da pastilha de freio.
[021] Em uma realização de acordo com esta invenção, as camadas de reforço lateral são preparadas previamente à moldagem da pastilha de freio. As camadas de reforço são compostas de um material composto elástico que engloba uma ou mais camadas de fibra reforçada e que é compatível com o material de frenagem de composição bruta do bloco de freio. As camadas de reforço são feitas integrais com o bloco de freio por meio do posicionamento das camadas de reforço no molde antes de moldar o bloco de freio. De acordo com outra realização, folhas de material fibroso impregnado com resina podem ser ligadas ao lado da superfície da pastilha de freio tanto
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6/6 durante quanto depois do processo de moldagem da pastilha de freio.
[022] Tendo sido descrita e ilustrada a melhor forma de realização atualmente contemplada para a concretização da presente invenção, inúmeras modificações e variações em sua forma de realização serão prontamente aparentes àqueles versados na técnica. Portanto, é para ser compreendido que a presente invenção não está limitada aos aspectos práticos da realização atualmente preferida ilustrada e descrita, e que todas tais modificações e variações devem ser consideradas como estando englobadas dentro do espírito e escopo da invenção, tal como definidos nas reivindicações anexas.
Claims (10)
1. Pastilha de freio moldada compreendendo um bloco em forma de arco geralmente formado de material de fricção compreendendo material abrasivo, enchimentos e resina, definindo uma superfície de fricção (12) para ser pressionada sobre a banda de rodagem de uma roda, uma superfície traseira (14) radialmente oposta para ser posicionada em contato com e presa a um cabeçote de freio e com superfícies laterais (16) alongadas se estendendo entre a superfície de fricção (12) e a superfície traseira (14), caracterizada pelo fato que uma camada distinta de um material reforçado com fibra para reforçar o bloco é moldada sobre pelo menos uma porção de pelo menos uma das superfícies laterais (16) durante a moldagem do bloco.
2. Pastilha de freio moldada compreendendo um bloco em forma de arco geralmente formado de material de fricção compreendendo material abrasivo, enchimentos e resina, definindo uma superfície de fricção (12) para ser pressionada sobre a banda de rodagem de uma roda, uma superfície traseira (14) radialmente oposta para ser posicionada em contato com e presa a um cabeçote de freio, e superfícies laterais (16) alongadas estendendo entre a superfície de fricção (12) e a superfície traseira (14), caracterizada pelo fato que o bloco compreende pelo menos uma inserção de metal (10, 11) voltada para a superfície de fricção (12), em que uma camada distinta de um material reforçado com fibra para reforçar o bloco é moldada para pelo menos uma porção da pelo menos uma das superfícies laterais (16) durante a moldagem do bloco.
3. Pastilha de freio moldada de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato que a camada do material reforçado com fibra cobre e reveste a totalidade da pelo menos uma das superfícies laterais (16).
4. Pastilha de freio moldada de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato que adicionalmente compreende uma placa de suporte de metal sobre a superfície traseira (14).
5. Pastilha de freio moldada de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato que o material reforçado com fibra compreende tecido entrelaçado
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2/2 ou tecido costurado de fibra de vidro, fibra de aramido, ou fibra de algodão impregnado com uma resina fenólica ou outra resina.
6. Pastilha de freio moldada de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato que a composição da camada de material reforçado com fibra é selecionada de tal maneira que a camada de material reforçado com fibra desgasta substancialmente na mesma taxa do material de fricção compreendendo material abrasivo, enchimentos e resina.
7. Pastilha de freio moldada de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato que a camada de material reforçado com fibra cobre e reveste a totalidade da pelo menos uma das superfícies laterais (16).
8. Pastilha de freio moldada de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato que a pelo menos uma inserção (10, 11) compreende uma face na superfície de fricção (12) da pastilha de freio.
9. Pastilha de freio moldada de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato que a pelo menos uma inserção (10, 11) se estende radialmente em um sentido para dentro no bloco a partir da superfície de fricção (12).
10. Pastilha de freio moldada de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato que adicionalmente compreende uma placa de apoio de metal sobre a superfície traseira (14).
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