BRPI1105107A2 - Placa de desgaste de orientação unitária para travessas de freio - Google Patents

Placa de desgaste de orientação unitária para travessas de freio Download PDF

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Jorge-Alberto De-La-Fuente-Farias
Jerome A Malachowski
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    • B61H—BRAKES OR OTHER RETARDING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR RAIL VEHICLES; ARRANGEMENT OR DISPOSITION THEREOF IN RAIL VEHICLES
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    • B61H13/36—Beams; Suspension thereof

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Abstract

PLACA DE DESGASTE DE ORIENTAÇÂO UNITÁRIA PARA TRAVESSAS DE FREIO Trata-se de uma placa de desgaste de orientação unitária aperfeiçoada para travessas de freio, que proporciona uma força de centralização de travessa de freio e alinha o movimento de um guia de extremidade de travessa de freio na armação lateral de um vagão ferroviário de tal modo que as sapatas de freio possam proporcionar a quantidade máxima de força contra as rodas ao parar o vagão ferroviário, e sejam menos tendentes à fratura do que as placas de desgaste de orientação unitárias atuais.

Description

“PLACA DE DESGASTE DE ORIENTAÇÃO UNITÁRIA PARA TRAVESSAS DE
FREIO”
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
A. CAMPO DA INVENÇÃO
A presente invenção refere-se a travessas de freio para carros ferroviários, e, mais
particularmente, a uma placa de desgaste de orientação unitária aperfeiçoada para travessas de freio, que alinha o movimento de um guia de extremidade de travessa de freio no quadro lateral de um vagão ferroviário de tal modo que as sapatas de freio sejam alinhadas a fim de proporcionar uma quantidade máxima de força contra as rodas ao parar o vagão 10 ferroviário. Adicionalmente, a placa de desgaste de orientação unitária da presente invenção aperfeiçoa o alinhamento lateral das sapatas de freio nas rodas.
B. FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
Conhecem-se montagens de cabeças de freio para carros ferroviários através dos quais uma sapata de freio é pressionada contra uma roda com a finalidade de reduzir ou interromper a velocidade da roda e do carro ferroviário.
Em geral, duas montagens de cabeça de freio são mantidas por uma estrutura denominada como "travessa de freio" montada transversalmente no vagão de um carro ferroviário e são fixadas por pinos a alavancas, que aplicam forças com a finalidade de pressionar as sapatas de freio contra as rodas.
A travessa de freio compreende, em geral, um membro de tensão tendo duas ex
tremidades opostas; um membro de compressão também tendo duas extremidades opostas respectivamente acopladas às extremidades do membro de tensão; uma submontagem de cabeça de freio ligada a cada extremidade do membro de compressão, duas extensões de extremidade acopladas a uma extremidade do membro de compressão através do qual a 25 travessa de freio é suportada no vagão de um carro ferroviário; e um fulcro acoplado aos membros de compressão e tensão, de tal modo que o fulcro permaneça entre o membro de tensão e o membro de compressão. As extensões de extremidade da travessa de freio são confinadas em respectivos guias de cavidade do vagão.
O ângulo lateral entre uma travessa de freio e uma alavanca do sistema de elevação faz com que as travessas de freio se desloquem lateralmente quando a força de frenagem for aplicada, e se colidam nas armações laterais do vagão em locais aproximadamente opostos.
As sapatas de freio atualmente disponíveis são reforçadas com a finalidade de estenderem sua vida útil, e projetadas para aliviar qualquer defeito superficial nas rodas do vagão (conhecidas como sapatas de condicionamento de bitola). Embora os custos de uma nova sapata de freio com novo desenho seja aproximadamente seis vezes maior que os custos de uma sapata de freio convencional, a mesma se encontra em alta demanda visto que a substituição das rodas é o elemento de manutenção mais dispendioso e mais importante em um carro ferroviário.
Novos projetos de vagão são concebidos mais flexíveis, em um esforço para reduzir o desgaste das bitolas de roda, porém, por causa de tal flexibilidade, o movimento lateral das travessas de freio é maior.
Quando uma travessa de freio se mover lateralmente, uma das sapatas de freio pode fazer contato com o flange de uma roda no eixo correspondente (condição predominante). Isto, junto ao novo projeto de sapata de freio e a flexibilidade dos novos projetos de vagão, pode causar um desgaste excessivo do flange e uma substituição prematura da roda. 10 Entretanto, outra sapata de freio se estende além da bitola de roda oposta (condição saliente). À medida que esta sapata de freio se desgasta, a mesma começa a desgastar e aquecer a face lateral da roda correspondente, criando, assim, micro-rachaduras que podem ser confundidas com rachaduras profundas durante uma inspeção, condenando, assim, a roda.
Tendo em vista os problemas referidos anteriormente, desenvolveram-se dispositivos destinados à centralização da travessa de freio e evitando-se seu deslocamento lateral, tal como a Patente US. No. 5.421.437 que descreve uma placa de desgaste de orientação unitária que alinha o movimento de um guia de extremidade de travessa de freio na armação lateral de um vagão ferroviário de tal modo que as sapatas de freio possam proporcionar a quantidade máxima de força contra as rodas ao parar o vagão ferroviário. A placa de desgaste de orientação unitária é composta por um corpo de placa de desgaste, tendo uma seção transversal em formato de “U”, uma primeira parede lateral, tendo uma primeira superfície interna e uma primeira superfície externa; uma segunda parede lateral, tendo uma segunda superfície interna e uma segunda superfície externa; uma terceira parede lateral tendo uma terceira superfície interna e uma terceira superfície externa; sendo que a primeira parede lateral fica localizada de tal modo que a mesma seja fixada à terceira parede lateral oposta à segunda parede lateral; sendo que uma primeira extensão de flange se projeta a partir da primeira parede lateral e uma segunda extensão de flange se projeta a partir da segunda parede lateral; sendo que um par de repuxos cilíndricos se eleva a partir da segunda superfície externa para prender a placa de desgaste de orientação unitária em uma armação lateral do vagão ferroviário; uma espiga de mola que serve para proporcionar uma força lateral em um guia de extremidade de travessa de freio à medida que a mesma se estende no corpo da placa de desgaste de orientação unitária; e uma primeira rampa que se estende para fora a partir da primeira superfície interna e uma segunda rampa que se estende para fora a partir da segunda superfície interna, que servem para alinhar o guia de extremidade de travessa de freio no corpo da placa de desgaste de orientação unitária. A Patente U.S. No. 5.421.437 descreve muitas modalidades da placa de desgaste de orientação unitária, que inclui a substituição da espiga de mola com um elemento de inserção metálico, conforme mostrado na FIGURA 5 da Patente U.S. No. 5.421.437.
No entanto, a placa de desgaste de orientação unitária descrita na Patente U.S. No. 5.421.437 apresenta vários problemas visto que a mesma tende a fraturar enquanto estiver em serviço e não é forte o suficiente para realmente alinhar a travessa de freio.
Tendo em vista os problemas referidos, o requerente desenvolveu uma placa de
desgaste de orientação unitária aperfeiçoada na qual a espiga de mola é mais ampla e plana, proporcionando, assim, uma superfície mais ampla para empurrar as extremidades de qualquer tipo de extensão de extremidade.
A placa de desgaste de orientação unitária aperfeiçoada da presente invenção tem 10 um elemento de inserção preferencialmente constituído por um material elastomérico que funciona junto à espiga de mola, proporcionando uma força de resistência adicional e reduz as tensões na espiga de mola. Este novo recurso evita a fratura observada da espiga da placa de desgaste de orientação unitária enquanto se desenvolve uma maior força de centralização de travessa de freio.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
A FIGURA 1 é uma vista em perspectiva de uma modalidade preferencial da placa de desgaste de orientação unitária da presente invenção.
A FIGURA 2 é uma vista em perspectiva inferior de uma modalidade preferencial da placa de desgaste de orientação unitária da presente invenção.
A FIGURA 3 é uma vista em corte transversal de uma modalidade preferencial da
placa de desgaste de orientação unitária da presente invenção.
A FIGURA 4 é uma vista de uma modalidade preferencial da placa de desgaste unitária da presente invenção, instalada no vagão de um carro ferroviário quando os freios não forem aplicados.
A FIGURA 5 é uma vista de uma modalidade preferencial da placa de desgaste uni
tária da presente invenção, instalada no vagão de um carro ferroviário quando os freios forem aplicados com sapatas de freio novas.
A FIGURA 6 é uma vista de uma modalidade preferencial da placa de desgaste unitária da presente invenção, instalada no vagão de um carro ferroviário quando os freios forem aplicados com sapatas de freio desgastadas.
A FIGURA 7 é uma vista em perspectiva inferior de uma segunda modalidade da placa de desgaste de orientação unitária da presente invenção.
A FIGURA 8 é uma vista em corte transversal de uma segunda modalidade da placa de desgaste de orientação unitária da presente invenção.
A FIGURA 9 é uma vista de uma segunda modalidade da placa de desgaste unitá
ria da presente invenção, instalada no vagão de um carro ferroviário quando os freios não forem aplicados. A FIGURA 10 é uma vista de uma segunda modalidade da placa de desgaste unitária da presente invenção, instalada no vagão de um carro ferroviário quando os freios forem aplicados com sapatas de freio novas.
A FIGURA 11 é uma vista de uma segunda modalidade da placa de desgaste unitária da presente invenção, instalada no vagão de um carro ferroviário quando os freios forem aplicados com sapatas de freio desgastadas.
A FIGURA 12 é uma vista em perspectiva inferior de uma terceira modalidade da placa de desgaste unitária da presente invenção.
A FIGURA 13 é uma vista em corte transversal de uma terceira modalidade da placa de desgaste unitária da presente invenção.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
Portanto, um objetivo principal da presente invenção consiste em proporcionar uma placa de desgaste de orientação unitária aperfeiçoada composta por um corpo de placa de desgaste, tendo uma seção transversal em formato de “U”, uma primeira parede lateral, tendo uma primeira superfície interna e uma primeira superfície externa; uma segunda parede lateral, tendo uma segunda superfície interna e uma segunda superfície externa; uma terceira parede lateral tendo uma terceira superfície interna e uma terceira superfície externa; sendo que a primeira parede lateral fica localizada de modo que seja fixada à terceira parede lateral oposta à segunda parede lateral; uma primeira extensão de flange que se projeta a partir da primeira parede lateral e uma segunda extensão de flange que se projeta a partir da segunda parede lateral; um par de repuxos cilíndricos elevando-se a partir da segunda superfície externa para manter a placa de desgaste de orientação unitária dentro de um quadro lateral de vagão ferroviário; uma espiga de mola que serve para proporcionar uma força lateral sobre um guia de extremidade de travessa de freio já que o mesmo se situa dentro do corpo da placa de desgaste de orientação unitária, sendo que o aperfeiçoamento compreende uma espiga de mola mais ampla e mais chata.
Outro objetivo principal da presente invenção consiste em proporcionar uma placa de desgaste de orientação unitária aperfeiçoada com a natureza referida anteriormente, sendo que o aperfeiçoamento compreende, ainda, um elemento de inserção constituído, de 30 preferência, por um material elastomérico que funciona junto à espiga de mola e proporciona uma força de centralização adicional à espiga de mola e compartilha a carga de tensão junto à espiga de mola, oferecendo, assim, uma centralização de travessa de freio mais eficaz quando a extensão de extremidade estiver sendo forçada lateralmente como resultado do deslocamento lateral da travessa de freio quando uma força de frenagem for aplicada, evi35 tando, assim, uma fratura prematura da espiga da placa de desgaste de orientação unitária.
Estes e outros objetivos e vantagens da placa de desgaste de orientação unitária aperfeiçoada da presente invenção se tornarão aparentes aos indivíduos versados na técnica, a partir da descrição detalhada a seguir das modalidades da invenção que será concebida com referência aos desenhos em anexo.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
Descreve-se, agora, a placa de desgaste de orientação unitária aperfeiçoada da presente invenção com referência a uma modalidade preferencial da mesma ilustrada nos desenhos em anexo (FIGURAS 1, 2, 3, 4, 5 e 6), sendo que as mesmas referências numéricas e números se referem às mesmas partes das figuras mostradas, sendo que a placa de desgaste de orientação unitária aperfeiçoada da presente invenção compreende:
um corpo de placa de desgaste 1, tendo uma seção transversal em formato de “U”,
uma primeira extremidade aberta 2 e uma segunda extremidade aberta 3, que compreende: uma primeira parede lateral 4, tendo uma primeira superfície interna 5 e uma primeira superfície externa “F”;
uma segunda parede lateral 6, tendo uma segunda superfície interna (não mostrada) e uma segunda superfície externa 7;
uma terceira parede lateral 8 tendo uma terceira superfície interna 9 e uma terceira
superfície externa 10;
sendo que a primeira parede lateral 4 fica localizada de modo que seja fixada à terceira parede lateral 8 oposta à segunda parede lateral 6 em uma forma de “U”, de tal modo que a distância entre a primeira 4 e a segunda parede lateral 6 seja maior que a largura da terceira parede lateral 8;
uma primeira extensão de flange 11 que se projeta a partir da primeira parede lateral 4 e uma segunda extensão de flange 12 que se projeta a partir da segunda parede lateral 6;
um primeiro par de repuxos cilíndricos 13, 13’ cada um elevando-se a partir da segunda superfície externa 7 e um segundo par compatível de repuxos cilíndricos na superfície externa da primeira parede lateral 4 (não mostrada), usado para prender a placa de desgaste de orientação unitária em um quadro lateral do vagão ferroviário;
uma espiga de mola retangular 14 que serve para proporcionar uma força lateral sobre um guia de extremidade de travessa de freio já que o mesmo se situa dentro do corpo da placa de desgaste de orientação unitária, sendo que a dita espiga de mola 14 depende da terceira parede lateral 8, tendo uma base 15 e uma extremidade 16 voltadas para a primeira extremidade aberta 2 do corpo de placa de desgaste 1 e erguidas em um ângulo acima da terceira superfície interna 9 da terceira parede lateral 8 de tal modo que uma abertura retangular 17 seja formada abaixo da espiga de mola, e a largura da espiga de mola retanguiar 14 seja igual à largura da terceira parede lateral 8 a partir da qual a mesma depende; e meios de centralização que compreendem uma placa retangular 18 tendo uma primeira e uma segunda superfícies e um elemento de inserção 19 constituído, de preferência, por um material elastomérico fixado a uma porção central da primeira superfície do mesmo, sendo que a dita placa retangular 18 é fixada à terceira superfície interna 9 da terceira parede lateral 8, diretamente sob a extremidade da espiga de mola retangular 14.
O elemento de inserção 19 funciona junto à espiga de mola 14, que proporciona 5 uma força de centralização adicional à espiga de mola 14 e compartilha a carga de tensão com a espiga de mola 14, oferecendo, assim, um suporte adicional quando a extensão de extremidade estiver sendo empurrada como resultado do deslocamento lateral da travessa de freio quando a força de frenagem for aplicada, evitando, assim, uma fratura prematura da espiga da placa de desgaste de orientação unitária 10 Quando os freios não forem aplicados (FIGURA 4), a placa de desgaste de orienta
ção unitária oferece alguma folga para a travessa de freio, permitindo um movimento livre do sistema de frenagem e proporciona uma força crescente que serve para centralizar a travessa de freio à medida que os freios são aplicados (mostrado na FIGURA 5, usando novas sapatas de freio 20), porém, evitando o reforço do sistema de frenagem e do sistema de 15 rotação de vagão. Isto oferece, ainda, uma plataforma de deslocamento positivo que empurra a travessa de freio para trás. A FIGURA 6 mostra a placa de desgaste unitária quando os freios forem aplicados com sapatas de freio desgastadas 21.
Em uma segunda modalidade da placa de desgaste de orientação unitária da presente invenção (FIGURA 7 e FIGURA 8), a extremidade 16 da espiga de mola retangular 14 fica voltada para a segunda extremidade aberta 3 do corpo de placa de desgaste 1 que oferece as vantagens a seguir em relação à modalidade preferencial da invenção:
•À medida que as sapatas de freio 20 se aproximam das rodas durante a operação de frenagem, as mesmas se colidem contra uma espiga de mola mais rígida, que é menos elástica em sua base, que corresponde a uma maior força de frenagem de descentralização necessária.
•Quando os freios não forem aplicados, o mecanismo de frenagem é livre para se mover, evitando o efeito de “vagão rígido”.
A FIGURA 9 mostra a segunda modalidade da placa de desgaste unitária quando os freios não forem aplicados, a FIGURA 10 mostra a segunda modalidade da placa de desgaste unitária quando os freios forem aplicados a novas sapatas de freio 20 e a FIGURA
11 mostra a segunda modalidade da placa de desgaste unitária quando os freios forem aplicados com sapatas de freio desgastadas 21.
A FIGURA 12 e a FIGURA 13 mostram uma terceira modalidade da placa de desgaste unitária. Em uma terceira modalidade, a extremidade 16 da espiga de mola retangular 14 fica voltada em direção à primeira extremidade aberta 2 do corpo de placa de desgaste 1 e o material elastomérico 22 do meio de centralização se estende ao longo e abaixo da espiga de mola 14 e tem uma superfície inclinada que serve para receber uma superfície inferior da espiga de mola. Na terceira modalidade, a superfície inferior da espiga de mola 14 sempre está em contato com a superfície inclinada do material elastomérico 22, e quando os freios forem aplicados, o material elastomérico é comprimido pela espiga de mola.
Finalmente, deve-se compreender que a placa de desgaste de orientação unitária 5 da presente invenção não seja exclusivamente limitada às modalidades descritas anteriormente e ilustradas, e que os indivíduos versados na técnica podem, com os ensinamentos proporcionados pela invenção, realizar modificações ao projeto da placa de desgaste de orientação unitária da presente invenção, que claramente estejam contidas no verdadeiro conceito inventivo e no escopo da invenção que será reivindicado nas reivindicações a se10 guir.

Claims (3)

1. Placa de desgaste de orientação unitária para travessas de freio, CARACTERIZADA por compreender: um corpo de placa de desgaste, tendo uma seção transversal com formato de “U”, uma primeira extremidade aberta e uma segunda extremidade aberta, uma primeira parede lateral, tendo uma primeira superfície interna e uma primeira superfície externa; uma segunda parede lateral, tendo uma segunda superfície interna e uma segunda superfície externa; uma terceira parede lateral tendo uma terceira superfície interna e uma terceira superfície externa; sendo que a primeira parede lateral fica localizada de tal modo que seja fixada à terceira parede lateral oposta à segunda parede lateral em formato de “U”, de tal modo que a distância entre a primeira e a segunda paredes laterais seja maior que a largura da terceira parede lateral; sendo que a primeira extensão de flange se projeta a partir da primeira parede lateral e uma segunda extensão de flange se projeta a partir da segunda parede lateral; um par de repuxos cilíndricos que se eleva a partir da segunda superfície externa para prender a placa de desgaste de orientação unitária em uma armação lateral do vagão ferroviário; uma espiga de mola que serve para proporcionar uma força lateral em um guia de extremidade de travessa de freio à medida que a mesma se estende no corpo da placa de desgaste de orientação unitária, sendo que a dita espiga de mola depende da terceira parede lateral, tem uma base e uma extremidade voltadas para a segunda extremidade aberta do corpo de placa de desgaste e é erguida em um ângulo acima da superfície interna da terceira parede lateral de tal modo que uma abertura tendo o mesmo formato da espiga de mola seja formada abaixo da mesma, sendo que a dita abertura tem uma primeira e uma segunda extremidade; sendo que a largura da espiga de mola retangular é igual à largura da terceira parede lateral da qual esta depende; e sendo que a placa de desgaste de orientação unitária compreende, ainda, meios de centralização fixados na superfície interna da terceira parede lateral sobre a primeira extremidade da abertura retangular, diretamente sob a extremidade da espiga de mola retangular, que serve para suportar a extremidade da espiga de mola quando a travessa de freio empurrar a espiga de mola durante a frenagem.
2. Placa de desgaste de orientação unitária para travessas de freio de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o meio de centralização compreende uma placa retangular tendo uma primeira e uma segunda superfície e um elemento de inserção constituído por um material elastomérico fixado a uma porção central da primeira superfície da mesma, sendo que a dita placa retangular é fixada na superfície interna da terceira parede lateral sobre a primeira extremidade da abertura retangular, diretamente sob a extremidade da espiga de mola retangular.
3. Placa de desgaste de orientação unitária, CARACTERIZADA pelo fato de que a extremidade da espiga de mola retangular fica voltada para a primeira extremidade aberta do corpo de placa de desgaste.
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