ES2303917T3 - Dispositivo de freno de zapata de un bogie de un vehiculo sobre carriles. - Google Patents

Abstract

Dispositivo de freno de zapata (1) para un bogie (2) de un vehículo sobre carriles con dos pares de ruedas (4), de dos ruedas (6) cada uno, dicho el dispositivo de freno de zapata contiene dos barras de frenado (10, 12) asignadas cada una a un eje de rueda (22) y que, montadas, discurren paralelas a él y portan zapatas de freno (14) y están unidas entre sí a través de varillas de presión (8), accionables a través de, al menos, un accionamiento de cilindro/pistón (20a, 20b) accionable por presión, para la aplicación de freno de las zapatas de freno (14) con superficies de frenado asignadas en las ruedas (6), caracterizado porque al menos una parte de la barra de frenado (10) conforma directamente el cilindro (46) del accionamiento de de cilindro/pistón (20a, 20b).

Description

Dispositivo de freno de zapata de un bogie de un vehículo sobre carriles.

Estado de la técnica

La presente invención comprende un dispositivo de freno de zapata para un bogie de un vehículo sobre carriles con dos pares de ruedas, de dos ruedas cada uno, así como dos barras de frenado asignadas cada una a un eje de rueda y que, montadas, discurren paralelas a él y portan zapatas de freno y están unidas entre sí a través de varillas de presión, accionables a través de al menos un accionamiento de cilindro/pistón accionable por presión, para la aplicación de freno de las zapatas de freno con superficies de frenado asignadas en las ruedas, acorde al tipo de la reivindi-
cación 1.

Este tipo de dispositivos de freno de zapata se conoce, por ejemplo, por la memoria WO 00/02756, en él, las barras de frenado están formadas por perfiles de placas. El perfil de placa de una barra de frenado, configurado como perfil en U o en Z, porta dos accionamientos cilindro/pistón accionables por presión, como unidades constructivas independientes, que accionan, respectivamente, una varilla de presión. Los ejes centrales de los accionamientos cilindro/pistón se extienden a lo largo de las barras transversales. Consecuentemente, el movimiento de salida del pistón se realiza de modo paralelo a los ejes de las ruedas y debe ser desviado mediante mecanismos de desviación a las varillas de presión dispuestas perpendiculares a los ejes de las ruedas, las cuales, en caso de frenado, alejan las barras transversales entre sí y presionan las zapatas de freno contra las ruedas.

Por la memoria US 5.785.159 A1 se conoce un dispositivo de freno de zapata en el cual los cilindros de frenado se montan de modo rígido sobre la barra de frenado.

La presente invención tiene como objetivo, por ello, perfeccionar un dispositivo de freno de zapata del tipo mencionado al comienzo, de modo que sea económico para elaborar y presente un menor peso.

Este objetivo se logra, acorde a la invención, mediante las características de la reivindicación 1.

Ventajas de la invención

Dado que al menos una parte de la barra de frenado misma forma el cilindro del accionamiento cilindro/pistón, la presente invención supera el estado de la técnica mencionado al comienzo, en el cual el cilindro del accionamiento cilindro/pistón es portado como componente de construcción separado de la barra de frenado, también configurada como componente de construcción separado. Acorde a la invención, la barra de frenado pensada en realidad para sostener las zapatas de freno y para la transmisión de la fuerza de presión, más bien conforma, al mismo tiempo, el cilindro del accionamiento cilindro/pistón o al revés, de modo que se deben realizar y montar menos componentes de construcción que en el estado de la técnica. Como consecuencia, a través de la invención se lleva a cabo un modo de construcción autoportante de, al menos, un accionamiento cilindro/pistón.

Por las medidas mencionadas en las subreivindicaciones, son posibles otros ventajosos perfeccionamientos y mejoras de la invención presentada en la reivindicación 1.

Acorde a un modo de ejecución preferido, una superficie de rodadura del cilindro se forma directamente a través de una superficie periférica interior de la pared de la barra de frenado, o a través de un casquillo del cilindro portado por la pared. Dicho casquillo del cilindro, sin embargo, no forma, a diferencia del estado de la técnica mencionado al comienzo, un cilindro completo, sino sólo una parte perimetral, y debe ser portado por una pared rígida en su superficie perimetral exterior, porque no es un componente de construcción autoportante.

Además, el movimiento del pistón es más grande respecto del diámetro del accionamiento cilindro/pistón. Esto es ventajoso dado que, a lo largo de los ejes de las ruedas, hay relativamente mucho espacio, pero hacia arriba y hacia abajo el espacio constructivo es reducido, especialmente en el caso de bogies con diámetros de ruedas pequeños, como es el caso, por ejemplo, de vehículos de transporte de automóviles o vehículos de contenedores.

Acorde a un perfeccionamiento del modo de ejecución, en la barra de frenado están integrados dos accionamientos cilindro/pistón coaxiales y que trabajan en sentido contrario. Allí la barra de frenado presenta preferentemente dos mitades de carcasa rebatibles simétricamente respecto de un plano medio del bogie, y configuradas de modo idéntico, que conforman al menos por segmentos los cilindros de los accionamientos cilindro/pistón. Ambas mitades de carcasa están configuradas, por ejemplo, como piezas fundidas huecas idénticas unidas mediante uniones de brida. A causa de la configuración de piezas iguales, las mitades de carcasa se pueden fabricar de modo económico y son fácilmente almacenables. Además, dichas piezas huecas de la carcasa presentan un momento de resistencia elevado ante flexión y torsión, debido a su pared casi completamente cerrada, lo cual es ventajoso justamente por la elevada fuerza de frenado que debe transmitirse por las barra de frenado.

En un modo especialmente preferido, en cada mitad de carcasa está alojado, en forma hermética, un mecanismo de desviación postconectado a los accionamientos cilindro/pistón, para desviar los movimientos del pistón hacia las varillas de presión. De este modo, el mecanismo de desviación y, especialmente, sus puntos de apoyo para el movimiento están protegidos de la suciedad, las salpicaduras y del impacto mecánico, lo cual reduce consecuentemente el desgaste. En las mitades de carcasa están formadas, en los extremos, tomas para las zapatas de freno.

Acorde a un modo de ejecución preferido, entre ambas mitades de carcasa está dispuesta una carcasa intermedia en la que está configurada una toma de presión central, que provee de presión a ambos cilindros de los accionamientos cilindro/pistón. Como consecuencia, no es necesario prever dos tomas de presión separadas.

En el caso de una combinación del freno de servicio con el freno de estacionamiento, en la carcasa intermedia también está alojada preferentemente al menos una parte de la mecánica de accionamiento del freno de estacionamiento. La mecánica de accionamiento del freno de estacionamiento comprende un accionamiento de tuerca/husillo coaxial con el accionamientos cilindro/pistón accionable rotatoriamente por los elementos de accionamiento del freno de estacionamiento, asimismo, el husillo está configurado de modo que hace tope en el lado de presión del pistón, y la tuerca, del lado de presión del otro pistón. A su vez, el movimiento de giro se inicia, por ejemplo, en la tuerca del accionamiento tuerca/husillo, asimismo, el husillo está alojado en un pistón desplazable de modo lineal y asegurado contra torsión, y la tuerca está alojada en el otro pistón, desplazable de modo lineal pero con rotación libre. A modo de ejemplo, el apoyo del husillo y la tuerca se produce dentro de una forma central y acopada en el pistón asignado. Para la transmisión de las fuerzas del freno de estacionamiento sobre el pistón, el husillo y la tuerca están provistos cada uno en sus extremos de un cuerpo de tope complementario a una base de las formas del pistón. Además, la tuerca del accionamiento tuerca/husillo está alojada, de mood desplazable axial y rotatoriamente, dentro de un casquillo alojado en una carcasa intermedia de modo coaxial, fijo axialmente y rotatorio, dicho casquillo es accionable de modo rotatorio para tensar y para soltar el freno de estacionamiento. A partir de ello se origina un alojamiento en suspensión del accionamiento tuerca/husillo en la carcasa intermedia, de modo que ésta se puede desplazar axialmente para compensar un juego diferente en las zapatas de freno en las ruedas derecha e izquierda, en el freno de estacionamiento.

Se prefiere especialmente que las barras de frenado estén suspendidas en el bogie a través de bridas de suspensión, junto a las varillas de presión, las zapatas de freno y los accionamientos cilindro/pistón, asimismo, las bridas de suspensión están alojadas con uno de sus extremos en el bogie, mediante soportes esféricos con elementos amortiguadores elásticos giratorios en todas direcciones, y, con su otro lado, articuladas con los zapatos de freno que portan a las zapatas de freno. Las bridas de suspensión transmiten entonces la fuerza perimetral ejercida sobre las zapatas de freno en caso de frenado. A través de las bridas de suspensión en el bogie se puede sujetar el dispositivo de freno de zapata como un módulo de freno completamente premontado. Los elementos amortiguadores elásticos desacoplan las bridas de suspensión del bogie e impiden la transmisión del sonido a través del cuerpo sólido al bogie, lo cual reduce el ruido generado durante el frenado. El apoyo esférico de las bridas de suspensión en el bogie posibilita, por un lado, el desplazamiento de las bridas de suspensión alrededor de ejes de desplazamiento imaginarios paralelos a los ejes de las ruedas, en caso de que se accionen los generadores de fuerza de frenado y como consecuencia los extremos de las bridas de suspensión que se hallan del lado de las ruedas se desplazan en dirección horizontal alejándose o acercándose entre sí. Por otro lado, las zapatas de freno pueden acompañar al movimiento de las ruedas, perpendicular a los ejes, desplazando las bridas de suspensión alrededor de ejes de desplazamiento imaginarios perpendiculares a los ejes de las ruedas, y como consecuencia, están siempre frente a las superficies de frenado de las ruedas.

En un modo especialmente preferido, las varillas de presión están integradas en los dispositivos de regulación por desgaste. Estos dispositivos sirven para reajustar el desgaste de las zapatas de freno, para ello se deben regular las varillas de presión en un largo mayor. A su vez, se puede disponer a las varillas de presión de modo angular entre sí, divergiendo a partir de la barra de frenado que aloja a los dispositivos de freno de zapata. Esta última disposición es especialmente ventajosa cuando entre las varillas de presión se requiere de espacio, por ejemplo, cuando una viga transversal del bogie está estirada hacia abajo y las varillas de presión deben ser conducidas a su lado, divergiendo lateralmente. Dado que, por ello, los puntos de articulación en las demás barras de frenado se alejan hacia fuera, al mismo tiempo se reduce la carga del momento de flexión sobre esta barra de frenado.

Dibujos

Ejemplos de ejecución de la invención están representados en el dibujo y comentados en las siguientes descripciones. En el dibujo se muestra:

Figura 1 una representación en perspectiva de un dispositivo de freno de zapata acorde al primer modo de ejecución de la invención, con una barra de frenado en forma de carcasa que, al mismo tiempo, conforma los cilindros de los accionamientos cilindro/pistón;

Figura 2 un corte transversal a través de una parte de la carcasa con un accionamiento cilindro/pistón del dispositivo de freno de zapata;

Figura 3 Las mitades de la carcasa de la figura 1;

Figura 4 un corte transversal ampliado de los accionamientos cilindro/pistón;

Figura 5 un corte transversal a lo largo de la línea V-V de la figura 4;

Figura 6a un corte transversal a lo largo de la línea Via de la figura 4;

Figura 6b un corte transversal a lo largo de la línea Vib de la figura 4;

Figura 7 los accionamientos cilindro/pistón de la figura 4 con el freno de estacionamiento suelto y el freno de servicio tensado;

Figura 8 los accionamientos cilindro/pistón de la figura 4 con el freno de estacionamiento tensado;

Figura 9 un corte transversal de una brida de suspensión individual;

Figura 10 un corte transversal ampliado de un dispositivo de freno de zapata acorde a otro modo de ejecución;

Figura 11 una vista desde abajo de un bogie con un dispositivo de freno de zapata acorde a otro modo de ejecución;

Figura 12 una vista frontal del bogie de la figura 11;

Figura 13 un corte parcial de otro modo de ejecución de un dispositivo de freno de zapata.

Descripción de los ejemplos de ejecución

En la figura 1 se muestra un dispositivo de freno de zapata 1 de un vagón de mercancías acorde a un modo de ejecución preferido de la invención. El dispositivo de freno de zapata 1 está suspendido por completo en un bogie 2 del vagón de mercancías, mostrado en la figura 11, que presenta dos pares de ruedas 4 con dos ruedas 6 cada uno. El dispositivo de freno de zapata 1 comprende preferentemente dos barras de frenado 10, 12 unidas entre sí a través de varillas de presión 8, cuatro zapatos de freno 16 que están sostenidos en sus extremos por las barras de frenado 10, 12, y portan zapatas de freno 14, cuatro bridas de suspensión 18 articuladas por un lado a las barras de frenado 10, 12 y por el otro al bogie 2, y, por ejemplo, dos actuadores de freno 20a, 20b no visibles en la figura 1, alojados en la barra de frenado 10 configurada como carcasa hueca. Las zapatas de freno 14 de una barra de frenado 10, 12 están asignadas a las ruedas 6 de un eje de rueda 22, asimismo, las barras de frenado 10, 12 discurren aproximadamente paralelas a los ejes de las ruedas 22. Ambos pares de ruedas 4 están alojados, de modo conocido, elásticamente respecto del bogie 2. La suspensión elástica permite que ambos pares de ruedas 4 puedan realizar, entre otros, movimientos longitudinales y transversales respecto del bogie 2.

A través de la aplicación de presión por parte de los accionamientos cilindro/pistón 20a, 20b de los actuadores de freno, se accionan las varillas de presión 8 de modo tal que las barras de frenado 10, 12 se alejan entre sí y de este modo, las zapatas de freno 14 portadas por ellas se llevan a la posición de tensado para el frenado, contra las ruedas 6. Acorde al primer modo de ejecución de la figura 1, las varillas de presión 8 están dispuestas esencialmente verticales respecto de las barras de frenado 10, 12.

Las bridas de suspensión 18 están alojadas en el bogie 2, de modo preferentemente giratorio en todas las direcciones. Para ello se utiliza, por ejemplo, como cojinete giratorio, un bloque esférico 24, es decir, un cabezal esférico 28 de un perno esférico 30, alojado dentro de un casquillo de goma 26 con una superficie de apoyo complementaria esférica, como se desprende del corte transversal a través de una brida de suspensión individual 18 acorde a la figura 9. El perno esférico 30 se ejecuta preferentemente como perno plano con dos perforaciones pasantes 32 en los extremos, asimismo, el perno plano 30 está alojado, preferentemente, en una barra longitudinal no representada del bogie 2. El apoyo giratorio en todas direcciones de las bridas de suspensión 18 permite, por un lado, que las barras de frenado 10, 12 y las zapatas de freno 14 puedan seguir los movimientos transversales de los pares de ruedas 4 en la dirección de los ejes de las ruedas 22, para garantizar que siempre se hallen frente a las superficies de frenado de las ruedas 6. Por otro lado, el bloque esférico 24 posibilita un giro de las bridas de suspensión 18 en dirección longitudinal o de avance. Dicho movimiento rotatorio se lleva a cabo, por ejemplo, cuando son accionados los actuadores de freno 20a, 20b y como consecuencia se desplazan los extremos del lado de las ruedas 34 de las bridas de suspensión 18 en dirección perpendicular a los ejes de las ruedas 22, alejándose o acercándose entre sí. Por otro lado, dicha posibilidad de giro debe estar dada para las bridas de suspensión 18, para poder compensar el desgaste que se da las zapatas de freno 14. Como consecuencia, las bridas de suspensión 18 deben poder ser giradas en al menos dos grados de libertad de giro respecto del bogie 2, lo cual se puede realizar a través de cualquier tipo de cojinete esférico o a través de un juego lo suficientemente grande en el alojamiento de las bridas de suspensión 18 en el bogie. A través de un momento de retroceso, producto de su elasticidad, el casquillo de goma 26 que rodea al cabezal esférico 28 provoca que el dispositivo de freno de zapata 1 retroceda a la posición inicial, en el paso de la posición de tensión a la posición de soltado, en dicha posición inicial, las zapatas de freno 14 están aproximadamente equidistantes de las superficies de frenado asignadas de las ruedas 6.

En la figura 1 se puede observar que los zapatos de freno 16 que portan las zapatas de freno 14 están articulados a las barras de frenado 10, 12 de modo giratorio alrededor de los ejes de rotación paralelos a los ejes de las ruedas 22. De este modo, los zapatos de freno 16 se pueden pivotar y durante el frenado pueden acercarse de modo óptimo a las superficies de frenado de las ruedas 6. El apoyo giratorio se realiza, por ejemplo, a través de pernos de zapatos de freno 36 pasados a través de perforaciones pasantes en tomas 38 en forma de horquilla, dispuestas respectivamente en los extremos de las barras de frenado 10, 12 y que abarcan los zapatos de freno 16, y a través de una perforación pasante central de cada zapato de freno 16.

Preferentemente, las bridas de suspensión 18 están articuladas con su extremos del lado de las ruedas 34 directamente a los zapatos de freno 16 mediante otro apoyo esférico 40 que, por ejemplo, comprende un casquillo esférico 42 alojado en la brida de suspensión 18, dicho casquillo está sujeto por un perno de zapato de freno del zapato de freno 16, como se desprende de la figura 9. Esta cinemática permite una disposición oblicua de las bridas de suspensión 18 en los movimientos transversales de los ejes de las ruedas 22, mientras que en las pestañas 44 de las ruedas 6, que sobresalen radialmente, los zapatos de freno 16 adyacentes lateralmente y mantenidos en posición vertical por el perno de zapato de freno permanecen orientados esencialmente paralelos a la superficie de frenado de las ruedas.

En la barra de frenado 10 configurada a modo de carcasa hueca, están integrados dos accionamientos cilindro/pistón 20a, 20b coaxiales y que trabajan en sentido contrario. A su vez, al menos algunos segmentos de la barra de frenado 10 misma conforman los cilindros 46 de los accionamientos cilindro/pistón 20a, 20b, como se desprende sobre todo de la figura 2. Más exactamente, las superficies de rodadura 48 de los cilindros 46 de los accionamientos cilindro/pistón 20a, 20b se forman, preferentemente, a través de una superficie periférica interior de la pared 50 de la barra de frenado hueca 10. De modo alternativo, las superficies de rodadura de cilindro 48 también pueden formarse con casquillos del cilindro portados por la pared 50 de la barra de frenado 10. En la figura 11 se puede apreciar mejor que la carcasa que representa a una barra de frenado 10 presenta dos mitades de carcasa 52 con forma de piezas fundidas huecas rebatibles simétricamente respecto de un plano medio del bogie 2, y configuradas de modo idéntico, de las cuales cada mitad de la carcasa 52 conforma segmentos de un cilindro 46 de los accionamientos cilindro/pistón 20a, 20b. Estas mitades de carcasa 52 están representadas individualmente en la figura 3, asimismo, los segmentos 54 de las mitades de carcasa 52 enfrentados entre sí en el estado montado, poseen cada uno un corte transversal cilíndrico, para configurar, en la superficie perimetral interna, la superficie de rodadura del cilindro 48. En el extremo del segmento cilíndrico 54 está formado, además, una brida 56. Al segmento cilíndrico 54 se le conecta hacia fuera un segmento 58 con un corte transversal esencialmente rectangular y con una formación tipo saco 60 que se extiende perpendicular al eje central 62 de los accionamientos cilindro/pistón 20a, 20b, en cada una de dichas formas está alojado un mecanismo de desviación 64 para desviar los movimientos del pistón que se llevan a cabo a lo largo de los ejes centrales 62 de los accionamientos cilindro/pistón 20a, 20b hacia las varillas de presión 8 dispuestas verticalmente a ellos. En los extremos de las mitades de carcasa 56 orientados en dirección contraria a las bridas 56, están formadas las ya mencionadas tomas en forma de horquilla 38 para los zapatos de freno 16. En la figura 4 se puede ver mejor que entre ambas mitades de carcasa 52 está dispuesta una carcasa bivalva intermedia 66, en la que está configurada una toma de presión central 70, visible en el nivel del corte de la figura 6a y que provee de presión a cada una de las áreas de presión 68 de los cilindros 46. La carcasa intermedia 66 está sostenida entre las mitades de carcasa 52, por ejemplo, mediante anclas con tirantes 72 que encastran en las bridas 56, las cuales están pasadas a través de las perforaciones pasantes de la carcasa intermedia 66. La otra barra de frenado 12, constituida sin actuador de freno, está configurada de modo convencional, por ejemplo, como perfil de doble U, y en uno de los extremos también está provisto de tomas con forma de horquilla 38 para zapatos de freno 16, como se muestra en la figura 1.

Por motivos de proporción, en la figura 2 está representada sólo una mitad de carcasa 52, pero ambas mitades de carcasa, incluidos los grupos constructivos alojados en ellas, están construidas del mismo modo. Los pistones 74a, 74b de los accionamientos cilindro/pistón 20a, 20b presentan cada uno, sobre su cara de presión, una formación acopada central 76, desde la cual sobresale del lado del cabezal, y alejándose hacia fuera un vástago del pistón 78, coaxial al eje central 62. En la posición de soltado, los pistones 74a, 74b están pretensados a través de los resortes de retroceso 82 apoyados en las bases intermedias 80, mantenidos en las mitades de carcasa 52. El vástago del pistón 78 está articulado a un brazo 84 más largo de una palanca acodada 86, que forma, por ejemplo, el mecanismo de desviación 64. La palanca acodada 64 está rodeada por completo por la formación tipo saco 60 de la mitad de carcasa correspondiente 52 y alojada giratoriamente respecto de ella, mediante un apoyo de pernos 88. Ambos brazos 84, 90 de la palanca acodada 86 son aproximadamente perpendiculares entre sí, asimismo, el brazo más corto 90 está articulado a un extremo de la varilla de presión asignada 8 que sobresale de una abertura 92 de la mitad de carcasa 52, dispuesta perpendicular al eje central 62 de los accionamientos cilindro/pistón 20a, 20b. Según el lugar en que se disponga la perforación de articulación para el apoyo de pernos 88 de la palanca acodada 86, se puede lograr otra relación de transmisión, por ejemplo, 4/1 o 3/1. De ese modo, se obtiene un espectro de fuerza de frenado amplio para diferentes vehículos sobre carriles, sin que para ello se deban utilizar otros accionamientos cilindro/pistón 20a, 20b y, especialmente, otros diámetros de cilindros, de modo que el dispositivo de freno de zapata 1 acorde a la invención se puede utilizar como unidad de construcción normalizada. Para la obturación del interior de la carcasa está previsto un cierre flexible 94 entre la varilla de presión 8 y la mitad de carcasa 52. Por otro lado también están cerradas con tapas otras aberturas de la barra de frenado 10, por ejemplo, aberturas de montaje 96, de modo que la barra de frenado 10 conforma una carcasa cerrada. Como consecuencia, las palancas acodadas, 86 junto con sus apoyos de pernos 88, los accionamientos cilindro/pistón 20a, 20b y las articulaciones 98 de las varillas de presión 8 y las palancas acodadas 86 están protegidas dentro de la barra de frenado 10 del polvo, de las salpicaduras y del impacto mecánico. En ambas varillas de presión 8 está integrado respectivamente un dispositivo de regulación por desgaste, cuya construcción y modo de funcionamiento son conocidos y por ello no requieren de mayores explicaciones.

En la figura 4 se puede observar que en una parte de la carcasa intermedia 66 que conforma la barra de frenado 10 está alojada al menos una parte de la mecánica de accionamiento 100 de un freno de estacionamiento, que comprende un accionamiento de tuerca/husillo 102 coaxial con el accionamientos cilindro/pistón 20a, 20b accionable rotatoriamente por los elementos de accionamiento del freno de estacionamiento, asimismo, el husillo 104 está configurado de modo que hace tope en el lado de presión del pistón 74a de un accionamiento cilindro/pistón 20a y la tuerca 106, del lado de presión del pistón 74b del otro accionamientos cilindro/pistón 20b. Para tensar y soltar el freno de estacionamiento, mediante, por ejemplo, las ruedas manuales dispuestas en las caras laterales del vehículo sobre carriles, no representadas por motivos de proporción se inicia un movimiento de rotación preferentemente en dos árboles de articulación 108 paralelos a los ejes de las ruedas 22, los cuales desembocan a ambos lados en un apéndice 110 saliente de la carcasa intermedia 66 y allí se encuentran en unión giratoria con respectivamente un árbol de entrada 112, 114 de un mecanismo de ruedas dentadas 116, que se puede ver mejor en el dibuje del corte acorde a la figura 6b. Dado que en la práctica, el freno de estacionamiento sólo se acciona desde un lado del vehículo sobre carriles, ambos árboles de entrada 112, 114 portan engranajes encastrados entre sí 118, de modo que existe una unión giratoria entre ambos árboles de articulación 108. A su vez, el freno de estacionamiento es tensado por un giro hacia la derecha y soltado mediante un giro hacia la izquierda. Para transmitir el movimientos de giro al accionamiento tuerca/husillo 102 a los árboles de entrada 112, 114 están postconectados, por ejemplo, dos pasos de las ruedas dentadas 120, asimismo el arrastre del mecanismo de ruedas dentadas 116 se lleva a cabo a través de una rueda dentada central 122 que está configurada en una pieza con un casquillo 126 cilíndrico coaxial, alojado en la carcasa intermedia 66, preferentemente a través de apoyos de cilindro 124 (véase figura 4). De modo alternativo, la rueda dentada central 122 también podría estar sunchada sobre el casquillo central 126. A los extremos del casquillo 126 y a ambas bases 128 de la carcasa intermedia les está asignada entremedio una obturación de movimiento 130 para bloquear las áreas de presión 68 de los accionamientos cilindro/pistón 20a, 20b que se conectan a axialmente ambos lados, respecto del interior de la carcasa intermedia 66.

Como podemos observar en la figura 4, el casquillo 126 rodea la tuerca 106 del accionamiento tuerca/husillo 102 y está sujeto de modo fijo a él. Adicionalmente, la tuerca 106 está alojada dentro del casquillo 126 de modo que puede desplazarse axialmente. Esto puede realizarse, por ejemplo, llevando a cabo un acople entre el casquillo 126 y la tuerca 106, a través de un perfil de árbol de estriado 132 o un resorte de ajuste. Como consecuencia, todo el accionamiento tuerca/husillo 102 está alojado de modo desplazable axialmente, o flotante respecto del casquillo 126 en dirección al eje central 62 de los accionamientos cilindro/pistón 20a, 20b. Además, el husillo 104 y la tuerca 106 del accionamiento tuerca/husillo 102 son conducidos desplazables linealmente dentro de las formas acopadas 76 del pistón asignado 74a, 74b, como se desprende del corte transversal de la figura 5. Esto se puede llevar acabo, por ejemplo, si el husillo 104 y la tuerca 106 están provistos en sus extremos de un cuerpo de tope 134a, 134b cada uno, con alas laterales 136 preferentemente simétricas que encastran en ranuras 138 formadas de modo complementario y que discurren en dirección axial, configuradas en las superficies internas de las formas 76 de los pistones 74a, 74b. El cuerpo de tope 134a asignado al husillo 104 está unido a éste de modo fijo, mientras que el cuerpo de tope 134b asignado a la tuerca 106 está unido a un muñón de árbol 140 que mediante, por ejemplo, un rodamiento de agujas axial 148, puede ser rotado respecto de un extremo en forma de casquillo 144 acoplado a la tuerca 106. El husillo 104 del accionamiento tuerca/husillo 102 puede atornillarse dentro de la tuerca 106, a través de una rosca 150, de modo que un giro del casquillo 126 iniciado por el mecanismo de ruedas dentadas 116 provoca un atornillamiento del husillo 104 respecto de la tuerca 106, por lo que se prolonga o se acorte el accionamiento tuerca/husillo 102. Además de la función de elemento guía para el husillo 104 y la tuerca 106, o de seguro contra torsión para el husillo 104, estos cuerpos de tope 134a, 134b poseen otra función, como elementos de arrastre para los pistones 74a, 74b en el caso del un freno de estacionamiento. Para ello, los cuerpos de tope 134a, 134b están configurados del lado del cabezal, de modo complementario a las bases 152 asignadas de las formas 76 de los pistones 74a, 74b, por ejemplo, en forma abombada. Como consecuencia, la mecánica de accionamiento 100 descrita del freno de estacionamiento actúa directamente sobre los pistones 74a, 74b de los accionamientos cilindro/pistón 20a, 20b que accionan el freno de servicio.

En la figura 4 se muestra la posición de soltado del freno de servicio y del freno de estacionamiento en que ambos pistones 74a, 74b están en contacto con las bases 128 de la carcasa intermedia 66, en la posición baja. Los cuerpos de tope 134a, 134b, a su vez, están en contacto con las bases 152 de los pistones 74a, 74b en las formas 76.

La figura 7 muestra la situación en la que el freno de servicio está tensado por la aplicación de presión de las áreas de presión 68 de los accionamientos cilindro/pistón 20a, 20b, pero el freno de estacionamiento continúa suelto. Acorde a ello, durante un frenado de servicio, ambos pistones 74a, 74b se desplazan en sentido contrario al efecto de los resortes de retroceso 82, de modo similar al caso de una disposición de cilindros opuestos, alejándose entre sí hacia fuera, y a través del vástago del pistón 78 y la palanca acodada 86, accionan las varillas de presión 8, por lo cual ambas barras de frenado 10, 12 son presionadas alejándose entre sí, y las zapatas de freno 14 se presionan contra las superficies de frenado de las ruedas 6. Dado que el freno de estacionamiento no fue accionado, el accionamiento tuerca/husillo 102 aún se encuentra en la posición atornillada, asimismo, los cuerpos de tope 134a, 134b están alejados de las bases 152 asignadas de las formas 76 de los pistones 74a, 74b.

Por el contrario, en la posición acorde a la figura 8, el freno de estacionamiento se encuentra en la posición de tensión, porque, a causa de un movimiento iniciado en el mecanismo de ruedas dentadas 116, ha sido rotado el casquillo 126, y por ello se atornilló la tuerca 106 rotatoria respecto del husillo 104 asegurado contra torsión por su cuerpo de tope 134b, mediante el rodamiento de agujas axial 148. Como consecuencia, el accionamiento tuerca/husillo 102 se prolongó a ambos lados, asimismo, la fuerza de extensión se transmite a través de los cuerpos de tope 134a, 134b sobre los pistones 74a, 74b, y estos últimos se presionan hacia fuera contra el efecto de los resortes de retroceso 82, y las zapatas de freno 14 se llevan a la posición de encastre de freno, como ya se describió en el caso del frenado de servicio. La situación de la figura 8 también puede ser generada tensionando primero el freno de servicio y luego, adicionalmente, el freno de estacionamiento.

En el caso de los demás ejemplos de ejecución de la invención, acordes a las figuras 10, 11 y 12, las piezas que permanecen iguales y actúan del mismo modo al ejemplo anterior están identificadas con las mismas referencias. A diferencia del primer ejemplo de ejecución, en el ejemplo de ejecución de la figura 10 no hay freno de estacionamiento, y como consecuencia, tampoco hay una mecánica de accionamiento correspondiente, de modo que en la carcasa intermedia 66 sólo está presente la toma de presión común 70 junto a los canales de alimentación. Pero en ambos casos, la carcasa intermedia 66 es preferentemente idéntica, para elevar la cantidad de piezas iguales de diferentes variantes de frenado.

En el primer ejemplo de ejecución acorde a la figura 1, las varillas de presión 8 dispuestas verticalmente respecto de las barras de frenado 10, 12, son conducidas debajo de una viga transversal del bogie. A diferencia de ello, en el ejemplo de ejecución acorde a las figuras 11 y 12, las varillas de presión 8 están dispuestas de modo angular entre sí y divergen preferentemente partiendo de la barra de frenado 10 en que se aloja a los dispositivos de freno de zapata 20a, 20b. Por ello, las varillas de presión 8 pueden pasar a la derecha y a la izquierda, junto a un segmento central estirado hacia abajo de la viga transversal 154 del bogie. De modo alternativo, las varillas de presión 8 también podrían ser conducidas por las aberturas de paso en la viga transversal 154. En este último caso, se requiere que para el montaje y el desmontaje del dispositivo de freno de zapata 1 se puedan separar fácilmente las varillas de presión 8 de los actuadores de freno 20a, 20b.

En el ejemplo de ejecución acorde a la figura 13, está previsto un equilibrador 156 adicional, para impedir un contacto unilateral de las zapatas de freno 14 con las ruedas 6, en la posición de soltado del dispositivo de freno de zapata 1, o para obtener recorridos de contacto de las zapatas de freno 14 de la misma extensión. Para ello está previsto un dispositivo telescópico 158 con una varilla 162 conducida de modo lineal dentro de un cilindro 160, asimismo, mediante un elemento de fricción 164 se genera un cierre por fricción entre la varilla 162 y el cilindro 160, dicho cierre actúa en sentido contrario a una modificación de la extensión del dispositivo telescópico 158. El dispositivo telescópico 158 está dispuesto preferentemente de modo paralelo a la dirección longitudinal del vehículo, asimismo, la varilla 162 está articulada, por ejemplo, al bogie 2, y el cilindro 160 al brazo más corto 90 de la palanca acodada 86, centrado entre su apoyo de pernos 88 y su articulación 98 a la varilla de presión 8, en un punto de articulación 166, lo cual está indicado por las medidas idénticas "a". La función del equilibrador 156 es entonces la siguiente: En el caso del frenado de servicio, la varilla de presión 8 es accionada para realizar un recorrido completo, compuesto por la suma del recorrido de contacto de las zapatas de freno 14 de una barra de frenado 10, a las ruedas asignadas 6, y del recorrido de contacto de las zapatas de freno 14 de la otra barra de frenado 12, a las ruedas asignadas 6. En el caso de recorridos de contacto de la misma extensión, es decir, en el caso de zapatas de freno 14 dispuestas de modo simétrico o equidistantes respecto de las ruedas asignadas 6, el dispositivo telescópico 158 no modifica su extensión, dado que, en el caso de un frenado, el punto de articulación 166 del cilindro 160 en la palanca acodada 86 no modifica su posición respecto del bogie 2, a causa de un desplazamiento de la barra de frenado 12 que porta la palanca acodada 86 a lo largo de medio recorrido completo en una dirección, y, al mismo tiempo, un desplazamiento a causa de una rotación de la palanca acodada 86 en la dirección contraria. Como consecuencia, también la posición del dispositivo de freno de zapata 1 suspendido en el bogie 2 permanece invariable en la posición de soltado. En el caso de recorridos de contacto diferentes, es decir, en el caso de zapatas de freno 14 dispuestas de modo no equidistante respecto de las ruedas asignadas 6, existe el peligro de que las zapatas de freno 14 también se deslicen sobre las ruedas 6 en el caso del freno soltado. Al accionar el freno de servicio o el freno de estacionamiento, en este caso, las zapatas de freno 14 de la barra de frenado 10 o 12 con el recorrido de contacto más corto entran primero en contacto con las ruedas asignadas 6, asimismo, a causa del siguiente accionamiento de los accionamientos cilindro/pistón 20a, 20b, el dispositivo telescópico 158 se prolonga o se acorta superando el cierre de fricción entre la varilla 162 y el cilindro 160, hasta que se complete el recorrido de contacto más prolongado de las zapatas de freno 6 de la otra barra de frenado 10 o 12. Al soltar el freno, ambas barras de frenado 10, 12 retornan a una posición de soltado simétrica con recorridos de contacto de la misma extensión, asimismo, el cierre de fricción que actúa en el dispositivo telescópico 158 impide un retroceso a una posición asimétrica. Entonces el dispositivo de freno de zapata 1 suspendido se halla nuevamente orientado hacia el bogie 2 y centrado.

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Lista de referencias

1

Dispositivo de freno de zapata

2

Bogie

4

Pares de ruedas

6

Ruedas

8

Varillas de presión

10

Barras de frenado

12

Barras de frenado

14

Zapatas de freno

16

Zapatos de freno

18

Bridas de suspensión

20a, b

Accionamientos cilindro/pistón

22

Ejes de las ruedas

24

Bloque esférico

26

Casquillo de goma

28

Cabezal esférico

30

Perno esférico

32

Perforaciones pasantes

34

Extremo

36

Perno de zapato de freno

38

Tomas

40

Apoyo

42

Casquillo

44

Pestañas

46

Cilindro

48

Superficie de rodadura del cilindro

50

Pared

52

Mitades de carcasa

54

Segmento cilíndrico

56

Brida

58

Segmento

60

Formación

62

Eje central

64

Mecanismo de desviación

66

Carcasa intermedia

68

Área de presión

70

Toma de presión

72

Ancla con tirante

74a, b

Pistones

76

Formación

78

Vástago del pistón

80

Base intermedia

82

Resortes de retroceso

84

Brazo

86

Palanca acodada

88

Apoyo de pernos

90

Brazo

92

Abertura

94

Cierre

96

Abertura de montaje

98

Articulación

100

Mecánica de accionamiento

102

Accionamiento tuerca/husillo

104

Husillo

106

Tuerca

108

Árboles de articulación

110

Apéndice

112

Árbol de entrada

114

Árbol de entrada

116

Mecanismo de ruedas dentadas

118

Ruedas dentadas

120

Pasos de las ruedas dentadas

122

Rueda dentada central

124

Apoyo de cilindros

126

Casquillo

128

Base

130

Obturación del movimiento

132

Perfil del árbol estriado

134a, b

Cuerpo de tope

136

Ala lateral

138

Ranuras

140

Muñón del árbol

144

Extremo

148

Rodamiento de agujas axial

150

Rosca

152

Base

154

Viga transversal

156

Equilibrador

158

Dispositivo telescópico

160

Cilindro

162

Varilla

164

Elemento de fricción

166

Punto de articulación

Claims (21)

1. Dispositivo de freno de zapata (1) para un bogie (2) de un vehículo sobre carriles con dos pares de ruedas (4), de dos ruedas (6) cada uno, dicho el dispositivo de freno de zapata contiene dos barras de frenado (10, 12) asignadas cada una a un eje de rueda (22) y que, montadas, discurren paralelas a él y portan zapatas de freno (14) y están unidas entre sí a través de varillas de presión (8), accionables a través de, al menos, un accionamiento de cilindro/pistón (20a, 20b) accionable por presión, para la aplicación de freno de las zapatas de freno (14) con superficies de frenado asignadas en las ruedas (6), caracterizado porque al menos una parte de la barra de frenado (10) conforma directamente el cilindro (46) del accionamiento de de cilindro/pistón (20a, 20b).

2. Dispositivo de freno de zapata acorde a la reivindicación 1, caracterizado porque una superficie de rodadura (48) del cilindro (46) se forma directamente a través de una superficie periférica interior de la pared (50) de la barra de frenado (10) o a través de un casquillo del cilindro portado por la pared (10).

3. Dispositivo de freno de zapata acorde a la reivindicación 2, caracterizado porque en la barra de frenado (10) están integrados dos accionamientos cilindro/pistón (20a, 20b) coaxiales y que trabajan en sentido contrario.

4. Dispositivo de freno de zapata acorde a la reivindicación 3, caracterizado porque la barra de frenado (10) presenta dos mitades de carcasa (52) rebatibles simétricamente respecto de un plano medio del bogie (2) y configuradas de modo idéntico, que conforman, al menos por segmentos, los cilindros (46) de los accionamientos cilindro/pistón (20a, 20b).

5. Dispositivo de freno de zapata acorde a la reivindicación 4, caracterizado porque ambas mitades de carcasa (52) están configuradas como piezas fundidas huecas.

6. Dispositivo de freno de zapata acorde a la reivindicación 4 o 5, caracterizado porque en cada mitad de carcasa (52) está alojado en forma hermética un mecanismo de desviación (86) postconectado a los accionamientos cilindro/pistón (20a, 20b), para desviar los movimientos del pistón hacia las varillas de presión (8).

7. Dispositivo de freno de zapata acorde a la reivindicación 6, caracterizado porque el mecanismo de desviación es formado por una palanca acodada (86) articulada respectivamente a una mitad de carcasa (52).

8. Dispositivo de freno de zapata acorde a la reivindicación 7, caracterizado porque en las mitades de carcasa (52) están formadas en los extremos tomas (38) para las zapatas de freno (14).

9. Dispositivo de freno de zapata acorde a una de las reivindicaciones 4 a 8, caracterizado porque entre ambas mitades de carcasa (52) está dispuesta una carcasa intermedia (66), en la que está configurada una toma de presión (70) central, que provee de presión a ambos cilindros (46) del accionamientos cilindro/pistón (20a, 20b).

10. Dispositivo de freno de zapata acorde a la reivindicación 9, caracterizado porque en la carcasa intermedia (66) está alojada al menos una parte de la mecánica de accionamiento (100) de un freno de estacionamiento.

11. Dispositivo de freno de zapata acorde a la reivindicación 10, caracterizado porque la mecánica de accionamiento (100) del freno de estacionamiento comprende un accionamiento de tuerca/husillo (102) coaxial con el accionamientos cilindro/pistón (20a, 20b), accionable rotatoriamente por los elementos de accionamiento del freno de estacionamiento, asimismo, el husillo (104) está configurado de modo que hace tope en el lado de presión del pistón (74a), y la tuerca (106), del lado de presión del otro pistón (74b).

12. Dispositivo de freno de zapata acorde a la reivindicación 11, caracterizado porque el inicio del movimiento de giro se lleva a cabo en la tuerca (106) del accionamiento tuerca/husillo (102) y porque el husillo (104) está alojado en un pistón (74a) desplazable de modo lineal y asegurado contra torsión, y la tuerca (106) está alojada en el otro pistón (74b) desplazable de modo lineal pero con rotación libre.

13. Dispositivo de freno de zapata acorde a la reivindicación 12, caracterizado por una guía del husillo (104) y de la tuerca (106) dentro de una formación central y acopada (76) en el pistón (74a, 74b) asignado.

14. Dispositivo de freno de zapata acorde a la reivindicación 13, caracterizado porque el husillo (104) y la tuerca (106) están provistos, cada uno en sus extremos, de un cuerpo de tope (134a, 134b) complementario a una base (152) de las formas (76) del pistón (74a, 74b).

15. Dispositivo de freno de zapata acorde a la reivindicación 14, caracterizado porque la tuerca (106) del accionamiento tuerca/husillo (102) está alojada, desplazable de modo axial y rotatorio, dentro de un casquillo (126) alojado en una carcasa intermedia (66) de modo coaxial, fijo axialmente y rotatorio, dicho casquillo es accionable de modo rotatorio para tensar y para soltar el freno de estacionamiento.

16. Dispositivo de freno de zapata acorde a una de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque está suspendido mediante bridas de suspensión (18) en el bogie (2), como módulo de freno que contiene al menos las barras de frenado (10, 12), las varillas de presión (8), las zapatas de freno (14) y los accionamientos cilindro/pistón
(20a, 20b).

17. Dispositivo de freno de zapata acorde a la reivindicación 16, caracterizado porque en el estado instalado, las bridas de suspensión (18) están alojadas con uno de sus extremos en el bogie (2) mediante soportes esféricos (24) con elementos amortiguadores elásticos (26) giratorios en todas direcciones, y, con el otro lado, articuladas con los zapatos de freno (16) que portan a las zapatas de freno (14).

18. Dispositivo de freno de zapata acorde a una de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizado porque en las varillas de presión (8) están integrados los dispositivos de regulación por desgaste.

19. Dispositivo de freno de zapata acorde a una de las reivindicaciones 1 a 18, caracterizado porque en el estado instalado las varillas de presión (8) están dispuestas esencialmente verticales a los ejes de las ruedas (22).

20. Dispositivo de freno de zapata acorde a una de las reivindicaciones 1 a 18, caracterizado porque las varillas de presión (8) están dispuestas de modo angular entre sí y divergen partiendo de la barra de frenado (10) que aloja a los dispositivos de freno de zapata (20a, 20b).

21. Dispositivo de freno de zapata acorde a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el movimiento del pistón de un accionamientos cilindro/pistón (20a, 20b) es grande respecto de su diámetro.