ES2542707T3 - Disco de freno ferroviario - Google Patents

Abstract

Disco de freno (10) para equipo rodante destinado, por una parte, a que sea solidario con una rueda al frenar (2) y, en segundo lugar, a asistir en la frenada con un forro de freno (3) que va montado sobre una mordaza móvil (4) y que es susceptible de entrar en contacto con el disco (10) por la acción de medios de control (5); el disco (10) lleva, en una cara interior (16) opuesta a la cara de frenado (18), elementos de refuerzo (20) que comprenden nervaduras (22-25) dirigidas al menos en dirección radial y concéntrica con respecto a un eje central (X) de la rueda (2), de forma que se pueda controlar la deformación del disco (10) producida por el calor de la frenada; el disco (10) incluye al menos cuatro orificios ciegos internos (44, 46) taladrados hacia a la rueda (2) y destinados a recibir pasadores (50) de centrado y de premontaje de los sectores del disco (10) sobre la rueda (2) y se caracteriza porque al menos dos de los orificios ciegos (46) son alargados.

Description

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DESCRIPCIÓN

Disco de freno ferroviario

5 [0001] La presente invención se refiere a un disco de freno ferroviario. El campo de la invención es el de los sistemas de frenado para equipo rodante ferroviario, del tipo de tren, tranvía o metro.

[0002] Tal como se sabe, un disco de freno del tipo de brida sobre rueda está destinado, por una parte, a que sea solidario con una rueda al frenar y, en segundo lugar, a asistir en la frenada con un forro de freno. Este forro va

10 montado sobre una mordaza móvil y susceptible de entrar en contacto con el disco bajo el efecto de los medios de control. En general, y en particular en trenes de alta velocidad, los discos van montados a cada lado de la rueda con el fin de mejorar el rendimiento de la frenada. Durante una fase de frenado de alta velocidad, los discos pueden alcanzar una temperatura elevada, del orden de 900 °C.

15 [0003] En la práctica, la temperatura de la frenada y los esfuerzos ejercidos por los forros y las mordazas tienden a deformar los discos, especialmente cuando estos están realizados en un solo bloque. En concreto, los discos se deforman formando cono hacia adentro, cuya consecuencia posible es su expulsión de la rueda.

[0004] Por otra parte, estos discos sufren deformaciones, no solo durante el uso, sino también durante su

20 fabricación. Estas deformaciones se acentúan con discos monobloque, debido a sus grandes dimensiones. En particular, que el disco se tuerza podría provocar un equilibrado de frenado y el desgaste prematuro de los forros, al entrar en contacto con una superficie que no es perfectamente plana.

[0005] Es conveniente endurecer los discos de freno dotándolos de nervaduras radiales, lo que permite

25 mejorar el contacto de los discos con el flanco de la rueda y crear aletas de refrigeración, véase por ejemplo DE 6609470U. Tales nervaduras radiales son sin embargo insuficientes para controlar las deformaciones a altas temperaturas, tal como hemos mencionado.

[0006] Otro inconveniente de los discos monobloque es su considerable peso, que requiere de la intervención

30 de al menos dos operadores para efectuar su instalación y retirada, el uso de sistemas de manipulación e incluso la extracción de la rueda completa, durante la puesta en servicio o durante las operaciones de mantenimiento.

[0007] GB-A-2 128 695 describe un disco de freno para equipo rodante ferroviario que comprende varios sectores unidos a los lados contrarios de una rueda. Cada segmento comprende nervaduras radiales que definen

35 canales radiales que permiten la circulación del aire entre los sectores y la rueda. Pero esto no es satisfactorio, como se explicó anteriormente.

[0008] El documento WO-A-2010 071 169 describe un disco de freno para equipo rodante ferroviario, que incluye nervaduras radiales y concéntricas. La disipación térmica mejora en comparación con un disco dotado solo 40 de nervaduras radiales. Sin embargo, el disco de freno descrito en este documento es anular y monobloque. Además, dada la baja superficie de fricción de la corona, no es posible desarrollar fuerzas de frenado importantes, lo que limita la aplicación. Por otra parte, el montaje del disco sobre la rueda y la transmisión de potencia se llevan a cabo mediante el uso de tornillos lo que, en última instancia, genera un problema de abolladuras, impidiendo el desmontaje del disco y la reducción de la vida útil del conjunto. Este disco deja de permitir reducir la fatiga mecánica

45 de los forros sobre los orificios de paso de los elementos de fijación. Finalmente, este documento está destinado principalmente a abordar el problema del ruido generado durante la ejecución de trenes de alta velocidad, y no a aumentar la vida útil del disco.

[0009] El propósito de la presente invención es proponer un disco de freno ferroviario mejorado, a fin de

50 remediar las desventajas de la técnica anterior, manteniendo al mismo tiempo la intercambiabilidad con respecto a los equipos existentes.

[0010] Para este fin, la invención hace referencia a un disco de freno para equipo rodante destinado, por una parte, a que sea solidario con una rueda al frenar y, en segundo lugar, a asistir en la frenada con un forro de freno 55 que va montado sobre una mordaza móvil y que es susceptible de entrar en contacto con el disco por la acción de medios de control; el disco lleva, en una cara interior opuesta a la cara de frenado, elementos de refuerzo que comprenden nervaduras dirigidas al menos en dirección radial y concéntrica con respecto a un eje central de la rueda, de forma que se pueda controlar la deformación del disco producida por el calor de la frenada; el disco incluye al menos cuatro orificios ciegos internos taladrados hacia a la rueda y destinados a recibir pasadores de

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centrado y de premontaje de los sectores del disco sobre la rueda y se caracteriza porque al menos dos de los orificios ciegos son alargados.

[0011] Por lo tanto, la invención permite mejorar el sistema de frenado ferroviario mediante la reducción, por una

5 parte, del efecto de deyección del disco de freno en funcionamiento y, por otra parte, de las deformaciones del disco generado durante la fabricación y su uso en el frenado. Las nervaduras al menos radiales y concéntricas permiten reforzar el disco y mejorar su comportamiento durante la fase de frenado. De acuerdo con diversas variantes de la invención, que se describen a continuación, las configuraciones particulares de las nervaduras permiten además alargar la vida del disco. La invención también facilita el montaje y desmontaje del disco de freno sobre su eje

10 durante la instalación inicial o durante las tareas de mantenimiento, sobre todo gracias a la presencia de orificios alargados. Además, estas ranuras permiten apoyar una leve dilatación diferencial del disco y/o de la rueda. Por lo tanto, la combinación de nervaduras radiales, nervaduras concéntricas, orificios ciegos y orificios ciegos alargados mejora en gran medida la vida del disco.

15 [0012] Se acuerdo con otras características ventajosas de la invención, consideradas de forma aislada o combinadas:

-El disco consiste en al menos dos sectores, preferiblemente tres; cada sector tiene dos orificios pasantes ciegos internos hacia la rueda, de los cuales al menos uno es ciego alargado.

20 -Cada orificio ciego alargado tiene, con respecto al eje central, una anchura ortorradial que es mayor que una anchura radial; la diferencia entre la anchura ortorradial y la anchura radial es de entre el % y el 30 %, preferiblemente entre el 5 % y el 15 % y, más preferiblemente aún, del 6 %.

25 -Cada orificio ciego alargado se forma ampliando un orificio ciego radial u ortorradialmente con respecto al eje central, en particular por mecanización.

-El disco se perfora con diversos orificios pasantes en su cara interior y su superficie de frenado, recibiendo cada uno un tapón de obturación configurado para atenuar el ruido debido a los efectos de turbulencia del aire que se

30 producen cuando el equipo ferroviario que lleva la rueda y el disco se encuentra en movimiento.

-Cada tapón consta de una ranura y es elásticamente deformable, con dos paredes de la ranura que se acercan entre sí durante la instalación del disco en la rueda o durante tareas de mantenimiento.

35 -Los elementos de refuerzo comprenden nervaduras radiales, nervaduras concéntricas y nervaduras inclinadas con respecto a una dirección radial, visto en la intersección entre las nervaduras inclinadas y una línea curva situada sustancialmente a medio camino entre un borde interior y un borde exterior del disco.

-La cara interior del disco cuenta con múltiples nervaduras inclinadas más de 10° con respecto a la dirección radial

40 considerada en la intersección de la línea curva con estas nervaduras inclinadas. Una parte de las nervaduras están interconectadas para formar una nervadura corrugada, con una forma sinusoidal continua notable.

-Las nervaduras concéntricas pertenecientes a la nervadura ondulada están dispuestas de manera alternativa del lado del borde interior y del borde exterior del disco. Los elementos de refuerzo comprenden nervaduras radiales,

45 nervaduras concéntricas y nervaduras inclinadas con respecto a una dirección radial, visto en la intersección entre las nervaduras inclinadas y una línea curva situada sustancialmente a medio camino entre un borde interior y un borde exterior del disco; una parte de dichas nervaduras está interconectada para formar una nervadura ondulada, cuyas nervaduras concéntricas están dispuestas de manera alternativa del lado del borde interior y del borde exterior del disco.

50 -Los elementos de refuerzo conectan terminales de al menos dos tipos diferentes; estos terminales se proyectan sobre la cara interior del disco y se han diseñado para apoyarse contra la rueda, con al menos algunos terminales que están provistos, en su cara destinada a apoyarse contra la rueda, de espacios antisoldadura. El disco se compone de al menos dos sectores, cada sector tiene cuatro esquinas redondeadas formadas por la unión de cuatro

55 bordes que conectan la cara interior y la cara de frenado. El disco está formado por al menos dos sectores que cuentan con medios de conexión entre ellos, los cuales están configurados para cooperar, por sus formas complementarias y sin ninguna pieza añadida, con los medios de conexión de un sector adyacente, medios conexión de dos sectores entre ellos que están constituidos por partes macho y partes hembra fabricadas de forma enfrentada sobre los bordes laterales de dos sectores adyacentes; estas partes de conexión macho y hembra de al menos dos

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sectores adyacentes forman parejas de muesca y espiga, cuya parte espiga macho va en uno de los bordes laterales de un sector y está formada por dos lengüetas de forma general paralelepipédica, destinadas a encajar en una ranura correspondiente que constituye la muesca, que va enfrente de las lengüetas en el borde lateral con respecto a un sector adyacente.

5 -El disco está perforado con doce orificios pasantes distribuidos regularmente cada 30° alrededor del eje central, que están destinados a coincidir con los orificios pasantes correspondientes de otro disco dispuesto al otro lado de la rueda, de modo que estos discos resulten atravesados simultáneamente por el mismo número de tornillos provistos, por una parte, de cabezas que se apoyan sobre un hombro interior de cada orificio situado a un lado de la rueda y,

10 por otra parte, de extremidades roscadas que se atornillan en el mismo número de tuercas dispuestas en el fondo de los orificios correspondientes del otro lado de la rueda.

[0013] La invención se comprenderá mejor a partir de la lectura de la descripción que se ofrece a continuación, dada únicamente a modo de ejemplo no limitativo y con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:

15 -La figura 1 es una vista en perspectiva de una rueda de tren equipada con un disco de freno de acuerdo con la invención, que forma parte de un sistema de frenado cuyos demás componentes no se muestran;

-La figura 2 es una vista alzada de acuerdo con la flecha II de la figura 1, que muestra la rueda equipada con el 20 sistema de frenado completo;

-la figura 3 es una sección a mayor escala según la línea III-III de la figura 2;

-las figuras 4 y 5 son secciones parciales a escala ampliada, respectivamente de acuerdo a la línea IV-IV y V-V de

25 la figura 2; la figura 6 es una vista alzada de acuerdo con la flecha VI de la figura 3 de un sector del disco de freno según la invención, que muestra la cara del sector que debe mirar hacia la rueda; la figura 7 es una vista en perspectiva del segmento de la figura 6;

-las figuras 8 y 9 son vistas a mayor escala de los detalles VIII y IX de la figura 6; y

30 -la figura 10 es una vista en perspectiva a mayor escala de un tapón de obturación montado en el disco de freno de la figura 1.

[0014] En las figuras 1 a 5 se muestra un disco de freno 10 para equipo rodante ferroviario, del tipo de brida sobre 35 rueda. En las figuras 6-9 se muestra un solo sector 11 que pertenece al disco 10.

[0015] El disco 10 pertenece a un sistema 1 de frenado de una rueda 2. Por motivos de simplificación, este sistema 1 se muestra en su totalidad sólo en las figuras y 4.

40 [0016] El disco 10 tiene tres sectores 11 y 13 dispuestos cada 120° alrededor de un eje X central de la rueda 2. El disco 10 presenta una cara interior 16 y una superficie exterior de frenado 18 opuesta a la cara 16. Las dos caras 16 y 18 del disco 10 están formadas conjuntamente por los sectores 11, 12 y 13, son paralelas entre sí y perpendiculares al eje X. El sector 11 comprende un borde curvo 11 A interior que mira hacia el eje X, un borde exterior curvo 11B orientado en sentido opuesto al eje X y dos bordes laterales planos 11C y 11 D. Los cuatro

45 bordes 11 A-11 D se extienden cada una en una dirección paralela al eje X y conectan la cara interior 16 y la cara de frenado 18 del sector 11. Los sectores 12 y 13 incluyen cada uno bordes 11A-11D semejantes a los del sector 11, a los que no se hace referencia en las figuras por motivos de simplificación.

[0017] Desde el eje X, vemos R10A el radio interior del disco 10 en el borde 11A, R10B el radio exterior del disco

50 10 en el borde 11B y R2 el radio exterior de la rueda 2. A modo de ejemplo no limitativo, los rayos R10A, R10B y R2 miden 184, 330 y 520 milímetros, respectivamente. La masa del disco 10 es 19 kg. También vemos Lm, una línea intermedia circular comprendida entre los rayos R10A y R10B, cuyo interés se describe a continuación. A modo de ejemplo, la línea Lm se extiende a lo largo de un círculo que se halla a una distancia de 258,5 mm del eje X; dicha distancia se proporciona para que el disco 10 se ajuste a la rueda 2. En otras palabras, la línea de Lm está más

55 cercana al borde 11B que al borde 11A. A partir de entonces, para exactitud de las figuras, se considera que la línea curva Lm se encuentra sustancialmente a mitad de camino entre el borde 11B y el borde 11A. Por supuesto, los valores mencionados anteriormente dependen de las dimensiones del equipo ferroviario.

[0018] El disco 10 está diseñado, por una parte, para que gire de forma solidaria con la rueda 2 que se debe

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frenar, situada al lado de su cara interior 16 y, por otra parte, para asistir durante una fase de frenado con un forro 3 situado en el lado de su cara exterior 18. El forro de freno 3 está constituido de material compuesto, cuya composición depende, en particular, de las velocidades de funcionamiento del equipos rodante dotado del sistema 1 y la rueda 2. El forro está fijado a una mordaza móvil 4 del lado orientado hacia el disco 10 y la rueda 2. El forro 3 se

5 puede poner en contacto con la cara exterior 18 del disco 10 por la acción de medios de control 5 de las mordazas 4, que ejercen fuerzas F4 opuestas hacia una dirección sustancialmente paralela al eje X y que están representadas mediante flechas en la figura 4, en este disco.

[0019] En la práctica, el sistema 1 comprende un disco de frenado dispuesto a cada lado de la rueda 2, para lograr

10 una mejor eficacia y un mejor equilibrio de frenado. En otras palabras, la totalidad del sistema 1 comprende dos discos 10, dos forros 3 y dos mordazas 4; cada mordaza 4 está vinculada con medios de control 5 exclusivos.

[0020] Como se muestra en las figuras 5 a 9 y, en particular, en la figura 6, la cara interior 16 consta de elementos de refuerzo del disco 10. Más específicamente, estos elementos de refuerzo 20 comprenden, en cada sector 11-13,

15 varios tipos de nervaduras 21, 22, 23, y 25 creadas para disipar la energía térmica y controlar la deformación del disco 10 en funcionamiento, especialmente durante las fases de frenado.

[0021] En particular, la cara 16 del disco 10 comprende nervaduras 22-25 dirigidas, en un patrón regular, tanto en direcciones radiales, concéntricas como inclinadas con respecto al eje X. Las nervaduras radiales 22 son rectilíneas

20 y van orientadas de acuerdo a una dirección radial intersecante con el eje X. Las nervaduras concéntricas 24 y 25 presentan un perfil curvado que sigue un arco circular centrado en el eje X. La altura de las nervaduras intermedias y exteriores 25, medida en una dirección paralela al eje X, es menor que la altura de las nervaduras internas. Una parte de las nervaduras 25 se extiende siguiendo la línea Lm, como se detalla a continuación.

25 [0022] Las nervaduras inclinadas 23 están cada una orientadas siguiendo una dirección propia, inclinada con respecto a las nervaduras 22 y 24, sin intersección con el eje X. Las nervaduras 23 están, sin embargo, más inclinadas hacia las nervaduras radiales 22 que hacia las concéntricas -25. Las diversas nervaduras 23 tienen inclinaciones particulares de ángulos αA, αB, αCy αD y con respecto a una dirección radial de interés en la intersección de la nervadura 23 y a la línea Lm, como se muestra en la figura. A modo de ejemplo no limitativo, los

30 ángulos αA, αB, αCy αD son, respectivamente, de 14°, 24°, 13° y °. Del mismo modo, las nervaduras 23 pueden ir inclinadas con diferentes ángulos αA-αD con respecto a la dirección radial. Preferentemente, la cara 16 cuenta con múltiples nervaduras 23 inclinadas más de 10° con respecto a la dirección radial considerada en la intersección de esta línea Lm con las nervaduras 23. La distribución de las nervaduras 23 está adaptada para cubrir la cara 16 y optimizar, de este modo, el refuerzo del disco 10.

35 [0023] Las nervaduras 22 a 25 están interconectadas por nervaduras acodadas 21 y terminales 26, 27 y 28. Además, algunas de las nervaduras 22-24 están interconectadas para formar una nervadura ondulada 20S, continua, de forma generalmente sinusoidal y que se representa mediante una línea de líneas discontinuas gruesas en la figura 6. Las nervaduras concéntricas 24 que componen esta nervadura ondulada 20S están dispuestas de

40 manera alternativa hacia el interior y hacia el exterior del disco 10, es decir, de modo alternativo desde la parte del borde interior 11A y desde la parte del borde exterior B. En el fondo de esa nervadura sinusoidal 20S, van dispuestas otras nervaduras, a saber, una nervadura radial 22 situada sobre un plano medio Pm del sector 11, dos nervaduras inclinadas 23 situadas a ambos lado del plano medio Pm, así como una nervadura intermedia 24-25 que se extiende concéntricamente entre los terminales 28, a lo largo de la línea Lm, desde el borde 11C hacia el borde

45 11D.

[0024] Por su parte, los terminales 26-28 están adaptados para presionar contra la rueda 2, tanto en reposo como durante el funcionamiento durante la frenada. Estos terminales 26-28 están conectados por las nervaduras de refuerzo 21-25 colocadas entre ellos. La altura de los terminales 26-28, medida según una dirección paralela al eje X 50 y perpendicular a la cara 16, es mayor que la altura de las nervaduras 21-24, que, asimismo, es mayor que la altura de las nervaduras 25. Los terminales tienen cada uno un perfil cilíndrico en «O», con los orificios 40, 44 y 46 formados en una dirección paralela al eje X y centrados en la línea Lm. Los terminales 28 tienen cada uno un perfil cilíndrico de diámetro menor que el de los terminales 26. Los terminales 26 y 28 están situados concéntricamente entre los bordes 11A y 11B, centrados sobre la línea Lm. Más precisamente, la cara 16 cuenta con tres terminales

55 28, situados respectivamente en el plano medio Pm, cerca del borde 11C y del borde 11 D, con tres terminales 26 dispuestos entre cada terminal 28 sobre la línea Lm. Como se muestra en particular en la figura 8, los terminales tienen forma de «D» con, por un lado, una parte redondeada 27A orientada hacia el interior del disco 10 y la línea Lm y, por otro lado, una parte recta 27B orientada hacia el exterior del disco 10, opuesto a la línea Lm.

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[0025] En la práctica, la forma y la distribución de los diferentes tipos de terminales 26-28 se proyectan sobre la cara 16 mejoran la disipación de la energía térmica y evitan que los discos 10 se adhieran a la rueda 2 por soldadura superficial al estado sólido. Esta soldadura superficial puede, en efecto, producirse por el aumento de temperatura, el contacto de metal contra metal y las tensiones mecánicas ejercidas sobre el disco 10 y la rueda durante una fase

5 de frenado. Asimismo, como se ilustra en particular en la figura 7, los terminales 26 y 27 cuentan con bordes achaflanados comprender y/o presentan un radio de curvatura, 26C y 27C respectivamente, en su cara destinada a apoyarse contra la rueda 2. La forma de estos bordes o espacios 26C y 27C reduce aún más el riesgo de soldadura de los terminales 26 y 27 sobre la rueda por fusión térmica durante una fase de frenado. En otras palabras, al menos algunos de los terminales 26-28 están dotados de espacio antisoldadura 26C y 27C.

10 [0026] Supone una ventaja especialmente importante en el contexto de la invención, el hecho de que las nervaduras 21-25 y los terminales 26-28, considerados en conjunto, estén configuradas para contrarrestar las deformaciones del disco 10 debido al calor de la frenada. En otras palabras, la configuración de las nervaduras 2125 y de los terminales 26-28 ofrece un compromiso entre la extensión de la superficie del disco 10 apoyada contra la

15 rueda 2, la eficiencia de la disipación térmica y la resistencia del disco 10 a la deformación durante una fase de frenado, así como la masa total del disco 10.

[0027] Como se muestra en la figura 3, los sectores 11 a incluyen igualmente, por un lado, elementos individuales 30 de fijación a la rueda 2 y, por otro lado, los elementos 36 para conectar los sectores entre ellos.

20 [0028] Como se muestra en las figuras 5 a 7, los elementos de conexión 36 están dispuestos libremente en los bordes laterales 11C y 11D de cada sector 11 a 13 y setos colaboran con los elementos 36 de los sectores adyacentes gracias a sus formas complementarias, sin pieza de unión. De manera ventajosa, los elementos 36 comprenden partes macho 37 y hembra 38 realizadas de forma que quedan enfrentadas sobre los bordes laterales

25 11C y 11D de dos sectores adyacentes. Más específicamente, los elementos 36 son parejas de «espiga 37 y muesca 38» formadas en los bordes laterales 11C y 11D de los respectivos sectores, a lo largo de una línea radial. El borde 11 D de un sector comprende dos espigas o lengüetas 37, de forma generalmente paralelepipédica, destinadas a encajar en una nervadura 38 correspondiente que constituye la muesca, realizada sobre toda la longitud del borde 11C perteneciente al sector adyacente situado en la cara opuesta.

30 [0029] Además, como se muestra en particular en las figuras 1 a 3, el disco 10 está perforado con doce orificios 40 que se abren en las caras 16 y 18, a saber, cuatro orificios 40 por sector 11, 12 o 13. Los orificios 40 se encuentran en el centro de algunos de los terminales 26, paralelos al eje X y centrados sobre la línea Lm. Los orificios 40 están distribuidos uniformemente, cada 30 °, alrededor del eje X y están destinados a coincidir con los orificios 40

35 correspondientes perforados a través de los sectores de otro disco 10 dispuesto en el otro lado de la rueda. Así, cada sector 11-13 es atravesado simultáneamente por un mismo número de elementos 30 de fijación a la rueda 2, es decir, tornillos 30 dispuestos en los orificios 40, situados de forma paralela al eje X. Todos los tornillos 30 son de cabeza y extremo roscado 32. Las cabezas 31 van apoyadas, con interposición de una arandela 33 contra un hombro interno 42 formado en cada orificio 40, mientras que los extremos roscados 32 se atornillan en tuercas 34

40 que van colocadas en la parte inferior de los orificios 40 correspondientes de los otros sectores opuestos.

[0030] Como se muestra en las figuras 1 a 3, los orificios 40 en cuya parte inferior se acomodan la cabezas 31 y los extremos de los tornillos 30 reciben cada uno un tapón cilíndrico. Estos tapones 60 están diseñados para reducir el ruido debido a los efectos de la turbulencia del aire que se producen cuando el equipo ferroviario dotado de la

45 rueda 2 que lleva el sistema de frenado 1 se encuentra en movimiento. Como se muestra en la figura 10, cada tapón 60 tiene una superficie cilíndrica exterior 61, un mandrilado interior y superficies de extremo planas 63 y 64. En el tapón 60 va una ranura radial 66, de perfil de paralelepipédico, que conecta las partes 61, 62, 63 y 64.

[0031] En la práctica, un tapón 60 se deforma elásticamente por aplastamiento, con las dos paredes de la ranura

50 66 aproximándose entre sí. De este modo, durante la instalación del disco 10 en la rueda 2 o durante tareas de mantenimiento, se puede introducir un tapón 60 con un martillo en el orificio 40 donde se bloquea entonces por aprisionamiento radial, sin que sea necesario el uso de ninguna pieza. En otras palabras, un tapón 60 se deforma elásticamente en compresión y expansión con un efecto «resorte» que facilita en gran medida su colocación y permanencia en servicio.

55 [0032] Como se muestra en las figuras 4, 6, 7 y 9, cada sector 11-13 que compone el disco 10 cuenta también con dos orificios ciegos 44 y 46, que se abren hacia la cara 16 y no hacia la cara 18. Los orificios 44 y 46 están dispuestos cada uno concéntricamente entre dos orificios 40 a una misma distancia del eje X y están centrados en la línea de Lm. Al igual que los orificios , los orificios 44 y 46 de un primer disco 10 están pensados para coincidir con

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los orificios correspondientes, 44 y 46 respectivamente, que se encuentran en los sectores de un segundo disco 10 dispuesto al otro lado de la rueda 2.

[0033] Como se muestra en la figura 4, en los orificios ciegos 44 y 46 se insertan pasadores 50 que pasan a través

5 de la rueda 2, lo que permite el centrado y el ensamblaje previo de todos los sectores 11-13 que constituyen cada disco 10, antes de que se coloquen los tornillos 30. En particular, los pasadores 50 se utilizan para colocar con alta precisión la línea Lm respecto a la rueda. Algunos de los terminales 26 llevan orificios 44 y 46 en el centro, mientras que otros van perforados con orificios 40. Entre los seis terminales 26 de la cara 16 de cada sector, cuatro terminales 26 van perforados con orificios 40, mientras que otros dos terminales 26 llevan orificios ciegos 44 y 46.

10 [0034] Más específicamente, el orificio 44 delimita una cavidad cilíndrica, mientras que el orificio 46 delimita una cavidad alargada. Como se muestra en la figura 9, la anchura L46A mayor del orificio 46 es mayor que la anchura L46B menor del orificio 46. La anchura L46A es ortorradial, mientras que la anchura L46B es radial. A modo de ejemplo no limitativo, la diferencia entre L46A y L46B es de entre el % y el 30 %, preferiblemente entre el 5 % y el

15 15 %, más preferiblemente del 6 %. Por ejemplo, L46A y L46B pueden medir 17 y 16 milímetros, respectivamente, una diferencia de aproximadamente el 6 %. De manera ventajosa, la anchura L46B corresponde al diámetro de los orificios 40 y 44, de modo que el orificio 46 se puede lograr mediante la formación de un orificio 44 extendiendo después la anchura L46A por mecanización o cualquier otro procedimiento adecuado.

20 [0035] Por lo tanto, se ha facilitado considerablemente al operador el montaje de cada sector 11-13 de la rueda 2, en la medida en que solo el pasador de colocación 50 del orificio 44 requiere un ajuste preciso, mientras que la colocación del pasador de 50 en el orificio 46 ofrece cierta libertad debido a su perfil alargado. Por otra parte, los orificios alargados 46 permiten apoyar una expansión leve diferencial del disco 10 y/o de la rueda 2. De manera ventajosa, los orificios alargados se forman directamente en el disco 10 y no reciben ningún elemento aparte de los

25 pasadores rígidos 50.

[0036] En este punto, se observa que los tornillos 30 están dispuestos en los orificios pasantes 40 con un espacio de separación radial J que va en la rueda 2, mientras que los pasadores están dispuestos en los orificios ciegos 44 y 46 y se ajustan a la rueda 2 sin espacio de separación radial. Por lo tanto, los tornillos 30 y los orificios 40 permiten

30 el bloqueo en traslación a lo largo del eje X de los discos 10 contra la rueda 2, mientras que los pasadores 50 y los orificios 44, 46 permiten el bloqueo en rotación alrededor del eje X y la transmisión de par motor entre los discos 10 y la rueda 2.

[0037] En las figuras 6 y 8, también vemos que cada sector 11-13 cuentan con cuatro esquinas redondeadas 11 E

35 formados en la unión de los bordes 11 A, 11 B, C y 11 D. Las concentraciones de calor se reducen en las esquinas redondeadas 11 E, mientras que las esquinas de los sectores existentes suelen llevar aristas vivas, que se ven más afectadas por la concentración de calor. Por lo tanto, las esquinas redondeadas 11 E permiten reducir la deformación del disco 10 por concentración del calor, lo que reduce aún más el desgaste del forro 3. A modo de ejemplo no limitativo, cada esquina 11E tiene un radio de curvatura, considerado en un plano perpendicular al eje X,

40 de entre 5 y 20 milímetros, preferiblemente entre 10 y 12 mm.

[0038] Como se muestra en la figura 6, el sector 11 es simétrico con respecto a un plano medio Pm que comprende el eje X y radial con respecto a dicho eje X, con la excepción de los elementos de conexión 36 y los orificios 44-46.

45 [0039] En la variante no representada, el sistema de freno 1 comprende un único disco de freno 10, un solo forro 3 y una sola mordaza 4 colocados a un solo lado de la rueda 2.

[0040] De acuerdo con otra variante no representada, el disco o los discos 10 son de una sola pieza. En este caso,

50 el disco monobloque 10 comprende al menos cuatro orificios ciegos -46, de los cuales al menos tres son orificios ciegos alargados 46. Preferiblemente, el disco monobloque 10 consta de seis orificios ciegos 44-46, de los que tres son alargados.

[0041] De acuerdo con otra variante no representada, el disco 10 comprende dos sectores, cuatro sectores, cinco

55 sectores o más. De manera ventajosa, el disco 10 comprende entre dos y cinco sectores centrados sobre el eje X. Para una masa del disco 10 sustancialmente equivalente, un mayor número de sectores presentan una masa individual más reducida, de modo que el manejo del disco 10 durante tareas de mantenimiento resulta más fácil. Cada sector cuenta entonces con dos orificios ciegos 44-46, de los cuales al menos uno es alargado 46.

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14-07-2015

[0042] En otras palabras, el disco 10, tanto si es monobloque o está compuesto por varios sectores, comprende al menos cuatro orificios ciegos 44-46, de los que al menos dos son alargados 46.

[0043] De acuerdo con una variante particular no representada, el disco 10 incluye únicamente orificios ciegos 5 alargados 46, a excepción de un solo orificio ciego cilíndrico 44, o incluso ningún orificio ciego cilíndrico 44.

[0044] De acuerdo con otra variante no representada, los orificios ciegos alargados 46 no son ortorradiales sino radiales con respecto al eje X. En este caso, cada orificio alargado 46 presenta, con respecto al eje X central, una anchura ortorradial L46A menor que su anchura radial L46B. La diferencia entre la anchura ortorradial L46A y la

10 anchura radial L46B cumple con los niveles de magnitud mencionados anteriormente. De manera alternativa, los orificios ciegos alargados 46 pueden ser concéntricos con respecto al eje X, es decir, ligeramente curvados con respecto a la dirección ortorradial. De acuerdo con otra alternativa, el conjunto de los orificios ciegos alargados 46 puede incluir orificios ciegos radiales y ortorradiales, en particular cuando el disco 10 es monobloque.

15 [0045] En otra variante no representada, la cara 16 de cada uno de los sectores 11-13 del disco 10 puede configurarse de forma diferente sin salirse del alcance de la invención. Por ejemplo, las nervaduras inclinadas 23 pueden tener diferentes inclinaciones con respecto a la dirección radial. De acuerdo con otra variante, la cara 16 puede contar con nervaduras radiales 22 y concéntricas 24, pero no con nervaduras inclinadas 23. En este caso, las nervaduras inclinadas 23 puede reemplazarse por nervaduras radiales 22. En otras palabras, el disco 10 comprende

20 nervaduras dirigidas al menos en direcciones radiales y concéntricas con respecto al eje central X. De acuerdo con otra variante, la cara 16 puede incluir terminales 26, así como un solo tipo de terminales 27 o 28. Sin embargo, el comportamiento del disco 10 durante la fase de frenado mejora cuando la superficie lleva varios tipos de nervaduras 21-25 que conectan los diferentes tipos de terminales 26-28, ya que se consigue un mejor compromiso entre la rigidez, la disipación del calor y la masa del disco 10.

25 [0046] En la práctica, preferiblemente, los terminales 26-28 están adaptados para que entren en contacto con la rueda 2, mientras que las nervaduras 21-25 están pensadas para que quede un espacio entre estas y la rueda 2. Debido a este espacio que permite el paso del aire, se mejora el enfriamiento del disco 10. Los terminales 26-28 y sus formas específicas permiten aumentar la superficie de contacto del disco 10 con la banda de la rueda 2, lo que

30 limita la presión específica de contacto y previene la formación de daños irreversibles, no visibles, en la banda de la rueda 2, lo que podría llegar a afectar a la seguridad de la circulación y, en particular, provocar la rotura de la rueda

2. Por lo tanto, la invención proporciona un disco de freno 10 de uso fiable y seguro, mientras preserva su intercambiabilidad con respecto a los equipos existentes.

35 [0047] Además, las características técnicas de las diferentes realizaciones pueden, en su totalidad o para algunas de ellas, combinarse entre ellas. Por lo tanto, el disco de freno se puede ajustar en términos de coste y rendimiento.

Claims (13)

1. REIVINDICACIONES

   1. Disco de freno (10) para equipo rodante destinado, por una parte, a que sea solidario con una rueda al

   frenar (2) y, en segundo lugar, a asistir en la frenada con un forro de freno (3) que va montado sobre una mordaza 5 móvil (4) y que es susceptible de entrar en contacto con el disco (10) por la acción de medios de control (5); el disco

   (10) lleva, en una cara interior (16) opuesta a la cara de frenado (18), elementos de refuerzo (20) que comprenden nervaduras (22-25) dirigidas al menos en dirección radial y concéntrica con respecto a un eje central (X) de la rueda (2), de forma que se pueda controlar la deformación del disco (10) producida por el calor de la frenada; el disco (10) incluye al menos cuatro orificios ciegos internos (44, 46) taladrados hacia a la rueda (2) y destinados a recibir

   10 pasadores (50) de centrado y de premontaje de los sectores del disco (10) sobre la rueda (2) y se caracteriza porque al menos dos de los orificios ciegos (46) son alargados.
2. 2. Disco de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el disco (10) está formado por al menos dos sectores (11, 12; 11, 12, 13), preferiblemente tres sectores (11, 12, 13), de los cuales cada uno

   15 comprende dos orificios interiores ciegos (44, 46) que se abren hacia la rueda (2), de los que al menos uno es ciego alargado (46).
3. 3. Disco de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque cada orificio ciego alargado (46) tiene, con respecto al eje central (X), una anchura ortorradial (L46A) que es mayor que una anchura

   20 radial (L46B); la diferencia entre la anchura ortorradial (L46A) y la anchura radial (L46B) es de entre el 2 % y el 30 %, preferiblemente entre el 5 % y el % y, más preferiblemente aún, del 6 %.
4. 4. Disco de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque cada orificio ciego

   alargado (46) se forma mediante la ampliación de un orificio ciego de forma radial u ortorradial con respecto al eje 25 central (X), normalmente por mecanización.
5. 5. Disco de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque este (10) se perfora con diversos orificios pasantes (40) en su cara interior (16) y su superficie de frenado (18), recibiendo cada uno un tapón de obturación (60) configurado para atenuar el ruido debido a los efectos de turbulencia del aire que se

   30 producen cuando el equipo ferroviario que lleva la rueda (2) y el disco (10) se encuentra en movimiento.
6. 6. Disco de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque cada tapón de obturación (60) consta de una ranura (66) y es elásticamente deformable, con dos paredes de la ranura 66 que se acercan entre sí durante la instalación del disco (10) en la rueda (2) o durante tareas de mantenimiento.

   35
7. 7. Disco de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los elementos de refuerzo (20) comprenden nervaduras radiales (22), nervaduras concéntricas (24, 25) y nervaduras inclinadas (23) con respecto a una dirección radial, que se considera en la intersección entre las nervaduras inclinadas (23) y una línea curva (Lm) situada sustancialmente a medio camino entre un borde interior (11A) y un borde exterior (11B) del

   40 disco (10).
8. 8. Disco de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque la cara interior (16) del disco (10) cuenta con múltiples nervaduras inclinadas (23) más de 10° con respecto a la dirección radial considerada en la intersección de la línea curva (Lm) con estas nervaduras inclinadas (23).

   45
9. 9. Disco de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos algunas de las nervaduras (22-24) están conectadas entre sí con el fin de formar una nervadura ondulada (20S), en particular con una forma sinusoidal continua.

   50 10. Disco de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque las nervaduras concéntricas (24) que forman parte de la nervadura ondulada (20S) están dispuestas alternativamente en el borde interior (11A) y en el borde exterior (11B) del disco (10).
10. 11. Disco de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque los elementos de

    55 refuerzo (20) comprenden nervaduras radiales (22), nervaduras concéntricas (24, 25) y nervaduras inclinadas (23) con respecto a una dirección radial, visto en la intersección entre las nervaduras inclinadas (23) y una línea curva situada sustancialmente a medio camino entre un borde interior (11 A) y un borde exterior (11 B) del disco (10); una parte de dichas nervaduras (22-24) está interconectada para formar una nervadura ondulada (20S), cuyas nervaduras concéntricas (24) están dispuestas de manera alternativa del lado del borde interior (11A) y del borde

    9

    exterior (11 B) del disco (10).
11. 12. Disco de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los elementos de refuerzo (20) conectan terminales (26, 27, 28) de al menos dos tipos diferentes; estos terminales (26, 27, 28) están

    5 diseñados de manera que se proyectan sobre la cara interior (16) del disco (10) y se adecuan para apoyarse contra la rueda (2), con al menos algunos de los terminales (26, 27, 28) que están provistos, en su cara prevista para apoyarse contra la rueda (2), de espacios antisoldadura (26C, 27C).
12. 13. Disco de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el disco (10) está

    10 formado por al menos dos sectores (11, 12; 11, 12, 13); cada sector comprende cuatro esquinas redondeadas (11E) previstas en la unión de cuatro bordes (11A, 11B, 11C, D) que conectan la cara interior (16) y la superficie de frenado (18).
13. 14. Disco de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el disco (10) está

    15 formado por al menos dos sectores (11, 12; 11, 12, 13) que cuentan con medios (36) de conexión entre ellos, los cuales están configurados para cooperar, por sus formas complementarias y sin ninguna pieza añadida, con los medios de conexión (36) de un sector adyacente, medios conexión (36) de dos sectores entre ellos que están constituidos por partes macho y partes hembra fabricadas de forma enfrentada sobre los bordes laterales (11C, 11 D) de dos sectores adyacentes; estas partes de conexión macho y hembra de al menos dos sectores adyacentes

    20 forman parejas de muesca (37) y espiga (38), cuya parte espiga macho va en uno de los bordes laterales (11 D) de un sector y está formada por dos lengüetas (37) de forma general paralelepipédica, destinadas a encajar en una ranura correspondiente (38) que constituye la muesca, que va enfrente de las lengüetas (37) en el borde lateral (11 C) con respecto a un sector adyacente.

    25 15. Disco de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el disco (10) está perforado con doce orificios pasantes (40) distribuidos regularmente cada 30° alrededor del eje central (X), que están destinados a coincidir con los orificios pasantes (40) correspondientes de otro disco (10) dispuesto al otro lado de la rueda (2), de modo que estos discos (10) resulten atravesados simultáneamente por el mismo número de tornillos (30) provistos, por una parte, de cabezas (31) que se apoyan sobre un hombro (42) interior de cada orificio

    30 (41) situado a un lado de la rueda (2) y, por otra parte, de extremidades roscadas (32) que se atornillan en el mismo número de tuercas (34) dispuestas en el fondo de los orificios (40) correspondientes del otro lado de la rueda (2).

    10