ES2320154T3 - Pastilla de freno para un freno de disco de un vehiculo sobre railes. - Google Patents
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Abstract
Pastilla de freno de un freno de disco de un vehículo sobre raíles, con a) varios elementos de fricción (1) fijos a una placa de soporte (2), b) que presentan, en cada caso, un soporte de refuerzo metálico (4) y un refuerzo metálico de fricción (3) fijo a éste, c) previéndose un elemento amortiguador entre cada elemento de fricción (1) y la placa de soporte (2) para la reducción de la transmisión de vibraciones acústicas, caracterizada porque d) el elemento amortiguador está constituido por una capa amortiguadora (6) reductora de la vibración, altamente resistente a las temperaturas y que transmite las fuerzas transversales, e) formada por varias capas individuales de diferentes materiales.
Description
Pastilla de freno para un freno de disco de un
vehículo sobre raíles.
La presente invención se relaciona con una
pastilla de freno para un freno de disco de un vehículo,
particularmente de un vehículo sobre raíles, conforme al término
genérico de la Reivindicación 1.
Estas pastillas de freno se conocen, por
ejemplo, gracias a la EP 0 784 761 B1. Aquí, cada uno de los
elementos de fricción presenta un refuerzo de fricción de un metal
sinter que entra en contacto friccional con el disco de freno en
caso de frenada.
Las pastillas de fricción de un metal sinter
ofrecen, en principio, considerables ventajas frente a otras
pastillas de fricción no metálicas. Esto se relaciona
particularmente con una alta resistencia a la temperatura, así como
con la prevención de molestias por olores o por humos.
Resulta, sin embargo, desfavorable que los
metales sinter originen chirridos durante la operación de frenada,
especialmente debido a la unión material a la placa de soporte,
mediante la cual pueden producirse libremente vibraciones que
generen chirridos.
Estos ruidos extremadamente desagradables para
los pasajeros son ampliamente manifiestos, particularmente, durante
el tráfico local de pasajeros.
A pesar de los muchos ensayos de mezclas de
materiales o configuraciones constructivas de las pastillas de
fricción, hasta ahora no se ha encontrado ninguna solución
satisfactoria, que posibilitara una amplia aplicación aceptable de
las pastillas de fricción metálicas.
Gracias a la WO 03/098068 A1 se conoce una
pastilla de freno apropiada. Un elemento de fricción allí mostrado
se aloja en un elemento amortiguador configurado como chapa
elástica, apoyándose este elemento amortiguador en la placa de
soporte.
En la DE 197 09 962 C1 se muestran y se
describen elementos de fricción de una pastilla de freno, sujetos,
en cada caso, por medio de un resorte tensor a la placa de soporte,
apoyándose el resorte tensor sobre la cara de la placa de soporte
alejada del elemento de fricción, mientras que el propio elemento de
fricción se apoya directamente en la placa de soporte.
Gracias a la DE 33 33 670 A1 se conoce un freno
de caliper flotante para vehículos, en el que se prevén topes
flexibles, particularmente de goma o un plástico flexible como
elastómero entre las caras frontales de la pastilla de freno y
topes del portafrenos, visto en la dirección perimetral del disco de
freno, para la amortiguación de ruidos entre el freno de disco y un
portafrenos.
La presente invención se basa, por tanto, en el
objetivo de desarrollar una pastilla de freno del tipo apropiado,
de forma que se mejore su aceptación de empleo.
Este objetivo se resuelve con una pastilla de
freno con las características de la Reivindicación 1.
Posteriormente se prevé particularmente un
elemento amortiguador, al menos en uno de los elementos de fricción,
preferentemente en cada uno de los elementos de fricción, entre
cada elemento de fricción y la placa de soporte, para la
interrupción o reducción de la transmisión de vibraciones
acústicas.
Con esta medida constructiva se logra que los
elementos de fricción se desacoplen vibracionalmente de la placa de
soporte. Se ha descubierto sorprendentemente que de este modo
desaparece el chirrido desagradable descrito.
En realidad, se conocen capas amortiguadoras del
ruido, por ejemplo, de un elastómero de pastillas de freno para
vehículos. A través de éstas no se lleva a cabo generalmente ninguna
transmisión de las fuerzas de frenada. No se consideró además el
empleo de estos elementos en las pastillas de freno que se vuelven
muy calientes apropiadas para vehículos sobre raíles, que presentan
una multitud de elementos de fricción con soportes metálicos de
refuerzo y pastillas de metal sinter individuales en una placa de
soporte superior.
A este respecto, la presente invención conlleva
una pastilla de freno, que combina las ventajas de un refuerzo de
fricción no metálico (prevención de chirridos) con las ventajas de
las pastillas de fricción metálicas, o sea, pastillas de fricción
de metal sinter, como son: la alta resistencia a la temperatura
citada y las molestias inexistentes por olores o por humos, dándose
la alta resistencia a la temperatura particularmente en cooperación
con discos de freno de acero o fundición gris.
Para transmitir las altas fuerzas transversales
que aparecen durante la operación de frenada, el elemento
amortiguador se fabrica en forma de capa amortiguadora de materiales
correspondientemente cargables. Han de citarse ejemplarmente:
tejidos de hilos resistentes a las altas temperaturas, a partir de
los cuales se pueden fabricar capas individuales superpuestas
tejidas en esterillas; capas de chapas metálicas delgadas
superpuestas; capas de papeles de alta temperatura, obtenibles
hasta una resistencia térmica de 1200ºC, o tejidos de alambre. Los
elastómeros no parecen apropiados.
La capa amortiguadora consiste preferentemente
en varias capas de diferentes materiales. Además, se estratifican
alternativamente finas partes moldeadas metálicas y capas
amortiguadoras.
Las partes moldeadas metálicas se dimensionan de
forma que su frecuencia propia de vibración corresponda aprox. a la
frecuencia de la pastilla de freno, que conlleva el chirrido citado.
La amplitud de vibración ocasionada es consumida por las capas
amortiguadoras adyacentes, "consumiéndose", por consiguiente,
la energía de vibración.
En función del espesor de las capas intermedias
individuales se pueden disponer hasta 10 capas intermedias
individuales; preferentemente se prevén entre 1 y 5 capas
intermedias.
Las partes moldeadas metálicas dentro de una
capa amortiguadora pueden ser de materiales diferentes, por ejemplo,
acero y cobre. De este modo se obtienen diferentes frecuencias
propias con la misma geometría.
Es fundamental que la capa amortiguadora sea
elástica o cuasi-elástica en su comportamiento, para
lograr una amortiguación de las vibraciones que originan el
chirrido.
Particularmente en el caso de las pastillas de
freno, como las conocidas gracias a la ya citada EP 0 837 260 B1,
pero también gracias a la EP 0 784 761 B1 o a la DE 197 09 962 C1,
se puede realizar la invención de manera especialmente eficaz.
En estas pastillas de freno, las pastillas de
fricción se alojan con una cara posterior en forma de sector
esférico en las depresiones en forma de calota de la placa de
soporte adaptadas a ellas, estando el metal sinter que forma el
refuerzo de fricción unido a una placa soporte de elementos, que
presenta un abultamiento en forma de sector esférico.
Este soporte interno de refuerzo presenta una
placa externa de conexión adaptada a él, que se encuentra en la
calota y entre los que se dispone la capa amortiguadora para la
amortiguación. Esta capa amortiguadora puede tanto insertarse
suelta como también unirse con una o ambas placas adyacentes.
Si una fuerza de prensado de la capa ejercida
por un dispositivo tensor, así como una fuerza tangencial de
rozamiento actúan sobre el elemento de fricción durante la operación
de frenada, las superficies esféricas conducen la fuerza resultante
radialmente a la placa de soporte.
La capa amortiguadora cuasi elástica conlleva
una separación de las partes metálicas con la consecuencia de una
amortiguación de las vibraciones ocasionadas, que originan el
chirrido.
Pero, incluso al renunciar a la capa
amortiguadora, se obtiene ya una amortiguación de las vibraciones en
solitario mediante la fricción de ambas placas soporte de elementos
superpuestas.
La pastilla de freno conforme a la invención se
caracteriza además por una estructura muy sencilla, pudiendo
modificarse incluso las pastillas de freno ya suministradas y
presentes en la aplicación en serie. La estructura en capas
descrita no perjudica al principio operacional de la pastilla.
La vida útil de las piezas subordinadas, como
por ejemplo, los resortes de disco, con los que se unen los
elementos de fricción por detrás a la placa de soporte, se ve
incrementada por el efecto termoaislante existente de la capa
amortiguadora, de lo que resulta una reducción absolutamente
considerable de los costes de operación.
Otras ordenaciones favorables de la invención
están caracterizadas en las subreivindicaciones.
A continuación se describen los ejemplos de
ejecución de la invención en base a los diseños adjuntos.
Muestran:
Figura 1 un detalle parcial de una pastilla de
freno conforme a la invención en en una vista superior
Figuras 2 a 5 en cada caso, diferentes ejemplos
de ejecución en un detalle parcial de la pastilla de freno en vista
lateral seccionada
En la Figura 1 se representa una pastilla de
freno para un freno de disco de un vehículo, particularmente de un
vehículo sobre raíles, que presenta una placa de soporte 2, a la que
se fijan varios elementos de fricción 1, que se pueden hacer entrar
en contacto con la superficie de rozamiento de un disco de freno no
representado al accionar el freno. Además, cada elemento de
fricción 1 consiste en un soporte de refuerzo 4, unido a la placa
de soporte 1, y un refuerzo de fricción 3 conectado con el soporte
de refuerzo 4.
En el ejemplo de ejecución mostrado en la Figura
2, cada elemento de fricción 1 se aloja de manera basculante en la
placa de soporte 2, para lo que se conecta un perno de conexión 8 al
soporte de refuerzo 4, que atraviesa la placa de soporte 2 y se
sujeta por detrás por medio de un resorte, por ejemplo, de un
resorte de pinza, que se apoya en la placa de soporte 2 y se encaja
en el perno de conexión 8.
El elemento de fricción se aloja en una calota 9
de la placa de soporte 2 para un desplazamiento limitado, teniendo
el elemento de fricción 1 una formación en forma de segmento
esférico 10 sobre su cara orientada a la placa de soporte 2.
Esta formación 10 insertada en la calota 9 de la
placa de soporte 2 se introduce en una placa de conexión 5, cuyo
contorno de la sección transversal se ajusta al del soporte de
refuerzo 4.
Entre la placa de conexión 5 y el soporte de
refuerzo 4 se dispone una capa amortiguadora 6 que se conecta con
la placa de conexión 5 y el soporte de refuerzo 4, que amortigua a
tal extremo las vibraciones resultantes durante una operación de
frenada al menos, que no se produzca ningún chirrido.
La placa de conexión 5 y el soporte de refuerzo
4, sin la capa amortiguadora 6, formaban hasta ahora una unidad en
una sola pieza. Tal y como se ha demostrado sorprendentemente, basta
ya en solitario la separación material en exactamente esta placa de
conexión 5 y el soporte de refuerzo 4 para interrumpir el puente
acústico formado en el caso de la estructura en una sola pieza.
Insertando la capa amortiguadora 6 se obtiene, en cambio, un óptimo
de la amortiguación.
En la Figura 3 se muestra una variante de
ejecución, en la que el elemento de fricción 1 se sujeta con una
placa de enmascaramiento 14 a la placa de soporte 2, estando la
placa de enmascaramiento 14 unida mediante remaches 12, 13 a la
placa de soporte 2. El elemento de fricción 1 se apoya en la placa
de soporte 2, disponiéndose la capa amortiguadora 6 entre el
soporte de refuerzo 4, que recibe el refuerzo de fricción 3, y la
placa de soporte 2.
Para evitar una transmisión de las vibraciones
acústicas a la placa de enmascaramiento 14 y a través de los
remaches 12, 13 en la placa de soporte 2, se dispone asimismo una
capa amortiguadora 11 en la zona de paso del refuerzo de fricción 3
a través de la placa de enmascaramiento 14, que abarque al refuerzo
de fricción 3 al menos en la zona de cubierta adyacente de la placa
de enmascaramiento 14.
En función de los requisitos, las capas
amortiguadoras 6, 11 pueden disponerse sueltas en los ejemplos de
ejecución representados o unirse firmemente a las piezas
adyacentes.
Esto se aplica igualmente a la capa
amortiguadora 6, que se representa en la variante de ejecución de
una pastilla de freno mostrada en la Figura 4.
Aquí se sujeta el elemento de fricción 1 a la
placa de soporte 2 con grapas de retención 15, que se apoyan en el
soporte de refuerzo 4 y están firmemente unidos, por otro lado, a la
placa de soporte 2.
En los demás aspectos, el soporte de refuerzo 4
está provisto por su cara alejada del refuerzo de fricción 3 de un
dentado radial, paralelo o concéntrico, que se encaja en arrastre de
forma en un soporte 16 adaptado a este contorno, firmemente unido a
la placa de soporte 2.
La capa amortiguadora 6 se encaja entre el
soporte 16 y el soporte de refuerzo 4. Además la capa amortiguadora
6 puede preconfigurarse correspondientemente al dentado. En el caso
de una selección apropiada del material de la capa amortiguadora 6,
la formación puede realizarse también sólo al unir el elemento de
fricción 1 a la placa de soporte 1.
El ejemplo mostrado en la Figura 5 corresponde
esencialmente al representado en la Figura 2. Evidentemente, aquí
se disponen varias, concretamente 2, capas amortiguadoras 6
distantes unas respecto de otras y se separan mediante una placa
metálica intermedia 17.
Cada una de la capas amortiguadoras, también en
los ejemplos de ejecución conformes a las Figuras 2 a 4, puede
consistir en varias capas de diferentes materiales, que pueden estar
formadas, entre otros, por diferentes metales. También la placa
metálica 17 dispuesta entre dos capas amortiguadoras 6 puede ser de
un material diferente del de la placa de conexión 5 y del soporte
de refuerzo 4.
- 1
- elemento de fricción
- 2
- placa de soporte
- 3
- refuerzo de fricción
- 4
- soporte de refuerzo
- 5
- placa de conexión
- 6
- capa amortiguadora
- 7
- refuerzo de doble trenzado
- 8
- perno de conexión
- 9
- calota
- 10
- formación en forma de segmento esférico
- 11
- capa amortiguadora
- 12
- remache
- 13
- remache
- 14
- placa de enmascaramiento
- 15
- grapa de retención
- 16
- soporte
- 17
- placa metálica.
Claims (18)
1. Pastilla de freno de un freno de disco de un
vehículo sobre raíles, con
- a)
- varios elementos de fricción (1) fijos a una placa de soporte (2),
- b)
- que presentan, en cada caso, un soporte de refuerzo metálico (4) y un refuerzo metálico de fricción (3) fijo a éste,
- c)
- previéndose un elemento amortiguador entre cada elemento de fricción (1) y la placa de soporte (2) para la reducción de la transmisión de vibraciones acústicas,
caracterizada porque
- d)
- el elemento amortiguador está constituido por una capa amortiguadora (6) reductora de la vibración, altamente resistente a las temperaturas y que transmite las fuerzas transversales,
- e)
- formada por varias capas individuales de diferentes materiales.
2. Pastilla de freno conforme a la
Reivindicación 1, caracterizada porque el material de la capa
amortiguadora (6) es elástico o cuasi-elástico.
3. Pastilla de freno conforme a la
Reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque la capa
amortiguadora (6) consiste en altamente resistentes a las
temperaturas tejidos, paños o similares.
4. Pastilla de freno conforme a la
Reivindicación 1 ó 3, caracterizada porque entre dos capas
amortiguadoras (6) se dispone una placa metálica (17).
5. Pastilla de freno conforme a la
Reivindicación 1, caracterizada porque cada capa
amortiguadora (6) está provista de al menos una capa de un
metal.
6. Pastilla de freno conforme a la
Reivindicación 5, caracterizada porque cada capa metálica de
cada capa amortiguadora (6) se dimensiona de forma que su
frecuencia de vibración corresponda aprox. a la frecuencia de la
pastilla de freno, que conlleve un ruido de chirrido.
7. Pastilla de freno conforme a la
Reivindicación 6, caracterizada porque las capas metálicas de
cada capa amortiguadora (6) son de diferentes materiales,
preferentemente acero y cobre.
8. Pastilla de freno conforme a la
Reivindicación 1, caracterizada porque cada capa
amortiguadora (6) presenta hasta 10, preferentemente de 1 a 5,
capas individuales.
9. Pastilla de freno conforme a la
Reivindicación 1 ó 3, caracterizada porque la capa
amortiguadora (6) es de tejidos de alambre, capas de chapa fina o
similares, de tejidos de hilos resistentes a las altas temperaturas
y/o de papeles altamente resistentes a las temperaturas.
10. Pastilla de freno conforme a la
Reivindicación 1, caracterizada porque el elemento
amortiguador presenta además una placa de conexión (5), con la que
se apoya el elemento de fricción (1) en la placa de soporte (2).
11. Pastilla de freno conforme a la
Reivindicación 10, caracterizada porque la capa amortiguadora
(6) se dispone entre el respectivo soporte de refuerzo (4) del
respectivo elemento de fricción (1) y la placa de conexión (5).
12. Pastilla de freno conforme a la
Reivindicación 10 u 11, caracterizada porque la capa
amortiguadora (6) está suelta entre el soporte de refuerzo (4) y la
placa de conexión (5).
13. Pastilla de freno conforme a la
Reivindicación 1 ó 10, caracterizada porque la capa
amortiguadora (6) está firmemente unida al soporte de refuerzo (4)
y/o a la placa de conexión (5).
14. Pastilla de freno conforme a la
Reivindicación 1, caracterizada porque la capa amortiguadora
(6) se apoya directamente sobre la placa de soporte (2) y se fija a
ésta.
15. Pastilla de freno conforme a la
Reivindicación 1, caracterizada porque la placa de soporte
(2) asignada a cada elemento de fricción (1) presenta un soporte
(16), en el que se apoya el elemento de fricción (1) de manera
rotacionalmente segura mediante cierre de forma.
16. Pastilla de freno conforme a la
Reivindicación 15, caracterizada porque el soporte (16) y el
soporte de refuerzo (4) asignado del elemento de fricción (1) están
provistos de dientes engranantes.
17. Pastilla de freno conforme a la
Reivindicación 16, caracterizada porque la capa amortiguadora
(6) se dispone entre los dientes.
18. Pastilla de freno conforme a una de las
anteriores Reivindicaciones, caracterizada porque cada
elemento de fricción (1) se sujeta a la placa de soporte (2)
mediante una placa de enmascaramiento (14), disponiéndose, en cada
caso, una capa amortiguadora (11), en cada caso, entre el soporte de
refuerzo (4), que recibe el refuerzo de fricción (3), y la placa de
soporte (2), así como en la zona de paso del refuerzo de fricción
(3) a través de la placa de enmascaramiento (14).
Applications Claiming Priority (2)
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