ES2553837A2

ES2553837A2 - Pastilla de freno de tipo flotante para uso en condiciones climáticas de lluvia o nieve

Info

Publication number: ES2553837A2
Application number: ES201590083A
Authority: ES
Inventors: Peifang Wu
Original assignee: Beijing Tianyishangjia New Material Co Ltd
Current assignee: Beijing Tianyishangjia New Material Co Ltd
Priority date: 2013-02-06
Filing date: 2014-01-26
Publication date: 2015-12-14
Anticipated expiration: 2034-01-26
Also published as: DE112014000699T5; ES2553837R1; EA029527B1; WO2014121703A1; CN103133579A; ES2553837B2; CN103133579B; EA201500828A1; KR20160003631A

Abstract

Esta invención presenta una pastilla de freno de tipo flotante para uso en condiciones climáticas de lluvia o nieve, perteneciente al campo de la tecnología de frenos ferroviarios. La invención comprende: una placa soporte (1), que consiste en una estructura en forma de sector de corona circular con ambos extremos redondeados mediante transiciones de arco de circunferencia; una pluralidad de bloques de fricción (2), los cuales se conectan a la placa soporte (1) a través de una unión flotante; los bloques de fricción (2) se disponen en varias hileras paralelas al borde interior de la placa soporte (1) hasta llegar a su borde exterior; entre bloques de fricción de hileras adyacentes se coloca un mecanismo anti-rotación; la superficie de fricción de los bloques (2) consiste en una superficie plana. La presente pastilla de freno resuelve el problema técnico consistente en que las pastillas de freno existentes acumulan fácilmente polvillo producido por la fricción, el cual, durante el uso en condiciones de lluvia o nieve, se congela junto con la lluvia o nieve, formando grandes bloques de hielo y afectando el funcionamiento normal de la pastilla de freno.

Description

Pastilla de freno de tipo flotante para uso en condiciones climáticas de lluvia o nieve

ÁREA TÉCNICA

La presente invención pertenece al área de los frenos ferroviarios, y consiste en particular en un tipo de pastilla de freno flotante para lluvia y nieve.

ANTECEDENTES

La estructura de los frenos de disco utilizados en trenes de alta velocidad comprende principalmente un disco de freno y pastillas de freno. Mediante fricción entre el disco de freno y las pastillas de freno se consume la energía cinética del vagón o equipamiento, haciendo que se detenga el tren. Las pastillas de freno habituales emplean un sistema que consiste en una placa soporte y bloques de fricción, unidos mediante remaches fijos. Durante el frenado con este tipo de pastilla, suelen producirse fenómenos de adhesión incompleta entre los bloques defricción y el disco de freno, lo cual hace que no se pueda mantener constante la fuerza aplicada sobre los bloques y el disco, y ocasiona fisuras, daños y pérdida de bloques de fricción en los puntos sometidos a mayores esfuerzos, y genera zonas de alta temperatura localizada, reduciendo la vida útil de la pastilla de freno y afectando la eficiencia del frenado.

Por ejemplo, la patente china CN1804422A presenta un tipo de pastilla de freno que comprende una placa base y elementos de fricción. Los elementos de fricción descritos están colocados sobre el elemento de soporte, el cual se une rígidamente a través de una separación a la placa base mediante un dispositivo de fijación. Este dispositivo de fijación consiste en remaches colocados entre los elementos de fricción, que unen fijamente mediante remacheslos bloques de fricción a la placa base. Así se generan problemas de adhesión incompleta entre los bloques de fricción de la pastilla de frenos y el disco de frenos, llevando a la aparición de fisuras, desgaste y pérdida de bloques de fricción en los puntos de aplicación sometidos a mayores esfuerzos, lo cual conlleva una reducción de la vida útil de la pastilla de freno.

Para resolver los problemas descritos, en los últimos años se ha venido utilizando el sistema de unión flotante entre la placa soporte y los bloques de fricción, en el cual los bloques de fricción tienen un cierto grado de flotación (libertad de movimiento) respecto de la placa. Al accionarse la pastilla de freno, el ángulo de los bloques de fricción puede variar, aumentandoasí la superficie de fricción efectiva entre los bloques y el disco de freno y reduciendo el desgaste irregular; esto aumenta la vida útil de la pastilla de freno. Dado que la estructura de unión flotante permite que los bloques giren respecto de la placa soporte, el nivel horizontal en el plano de colocación de los bloques de fijación sobre la placa soporte se fija mediante una distribución de los bloques de fricción que permite que éstos encastren entre sí. Por otra parte, tal distribución compacta de los bloques ocasiona una disminución de la capacidad de disipación térmica de la pastilla de freno; es por eso que se forman agujeros de disipación en los bloques, de modo de facilitar la disipación de la pastilla. Sin embargo, las pastillas de freno de estructura como la arriba descrita no son apropiadas para el uso en condiciones climáticas de lluvia o nieve, debido a que el polvillo de material producido por la fricción, que se acumulada en los agujeros de disipación, se congela junto con la lluvia o nieve, formando grandes bloques de hielo que afectan el funcionamiento normal de la pastilla de freno.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Por ello, el problema técnico que busca resolver la presente invención consiste en la inadecuación de la estructura de las pastillas de freno existentes para el uso en condiciones climáticas de nieve o lluvia, y la provisión de una pastilla de freno para uso en tales condiciones climáticas.

Para resolver el problema técnico arriba descrito, la presente invención, una pastilla de freno de tipo flotante para uso en condiciones de lluvia o nieve, comprende: una placa soporte, que consiste en una estructura en forma de sector de corona circular con ambos extremos redondeados mediante transiciones de arco de circunferencia; varios bloques de fricción, los cuales se conectan a la placa soporte mencionada mediante una unión de tipo flotante; dichos bloques de fricción se disponen en varias hileras paralelas al borde interior de la placa soporte hasta llegar a su borde exterior; entre bloques de fricción de hileras adyacentes se coloca unmecanismo anti-rotación; la superficie de fricción de los bloques consiste en una superficie plana.

Las superficies de fricción de los bloques de fricción se disponen en número creciente en hileras consecutivas paralelas al borde interior hasta alcanzar el borde exterior.

Los bloques de fricción citados son de forma similar y del mismo tamaño. El número de bloques de fricción dispuestos cerca del borde interior de la placa soporte es menor que el de los dispuestos cerca de su borde exterior.

La placa soporte está cubierta con bloques de fricción a lo largo de todo radio con centro en el eje de rotación del disco de freno correspondiente a la pastilla de freno citada.

La distancia entre bloques de fricción adyacentes está entre 5 y 20 mm.

El mecanismo anti-rotación citado consiste en una barra anti-rotación unida rígidamente a la placa soporte.

La superficie de fricción de cada bloque de fricción posee dos bordes rectos paralelos, unidos en ambos extremos mediante una transición de arcos de circunferencia; dichos bordes rectos se disponen siguiendo el contorno de la placa soporte mencionada.

Entre cada bloque de fricción y la placa soporte se coloca una arandela elástica de sostén

o muelle de platillo que realiza la unión flotante.

La arandela elástica de sostén comprende; una superficie esférica de sostén, que entra en contacto con la parte esférica de sostén del bloque de fricción; en el centro de la base de la superficie esférica de sostén se forma un orificio guía; en el borde exterior de la superficie esférica de sostén se colocan varios pestillos de sostén; dichos pestillos de sostén se extienden desde el borde de la superficie esférica de sostén hacia la base de dicha superficie, en la dirección que se aleja del orificio guía; el borde de unión de cada pestillo de sostén se une al borde de la superficie esférica de sostén mediante una curva de transición suave; el borde de sostén correspondiente al borde de unión de cada pestillo de sostén se extiende más allá de la base de la superficie esférica de sostén.

Cada pestillo de sostén comprende una sección de superficie cónica de unión y una sección de superficie cilíndrica de sostén; la superficie de unión se une a la superficie de sostén mediante una transición de arco de circunferencia.

La superficie esférica de sostén de la arandela elástica de sostén se compone de una parte esférica de borde y una parte esférica de base; el radio de curvatura de la parte esférica de borde es menor que el de la parte esférica de base; la parte esférica de borde entra en contacto con la superficie esférica de un bloque de fricción de la pastilla de freno, manteniendo un intersticio entre la superficie esférica de base y el bloque de fricción de la pastilla de freno.

A lo largo del borde exterior de la superficie esférica de sostén se disponen simétricamente cuatro pestillos de sostén; entre pestillos de sostén adyacentes se realiza una transición mediante aperturas en U; entre el fondo de cada apertura en U y la sección de transición suave correspondiente existe un cierto espacio.

(1): En la pastilla de freno de la presente invención, se encuentran dispuestos bloques de fricción en varias hileras a lo largo del borde interior y hasta llegar al borde exterior de la placa soporte en forma de sector anular, y entre bloques de hileras adyacentes se encuentran intersticios; además, en las superficies de fricción de los bloques de fricción no se forman orificios de disipación, sino que dichas superficies consisten en superficies planas. Este tipo de estructura, por una parte, permite garantizar una mejor disipación térmica de la placa soporte;por otra parte, permite que, al utilizarse esta pastilla de freno en condiciones climáticas de lluvia

: o nieve, el polvillo de fricción se desprenda más fácilmente de los intersticios entre bloques de fricción. En comparación con las pastillas de freno de tipo flotante existentes, se evitan fenómenos de acumulación de polvillo de fricción.

(2): En la pastilla de freno de la presente invención, las superficies de fricción de los bloques de fricción se disponen en número creciente al ir desde el borde interior de la placa soporte hacia el exterior, lo cual permite garantizar una mayor superficie de fricción en el borde exterior, donde la velocidad lineal es más alta, así como una menor superficie de fricción en el interior, donde la velocidad lineal es más baja. De esta manera el calentamiento de toda la pastilla defreno es uniforme, lo que aumenta la vida útil de la placa soporte. Con el fin de aumentar aún más la capacidad de disipación térmica de la placa soporte, la placa soporte está cubierta con bloques de fricción a lo largo de todo radio con centro en el eje de rotación del disco de freno correspondiente a la pastilla de freno citada; además, la distancia entre bloques de fricción adyacentes en las pastillas de freno de la presente invención está dentro del rango de 5 a 20 mm; la distancia comparativamente uniforme entre bloques aumenta aún más la capacidad de disipación térmica de la pastilla de freno.

(3): En la pastilla de freno de la presente invención se utilizan arandelas elásticas de sostén para realizar la unión flotante entre los bloques de fricción y la placa soporte; en cada una delas arandelas elásticas de sostén se encuentra una superficie esférica cuya función es sostener los bloques de fricción de la pastilla de freno, así como pestillos de sostén ubicados en la cara exterior de la superficie esférica; cada pestillo de sostén se fija dentro del orificio de sujeción del cuerpo del bloque de fricción, pudiendo ajustarse libremente a la superficie de trabajo ideal. Esto permite aumentar la superficie efectiva de contacto entre los bloques de fricción y el disco de freno, así como reducir el desgaste desparejo de los bloques de fricción. Además, la unión entre la superficie esférica de sostén y los pestillos de sostén consiste en una transición suave;cuando los bloques están sometidos a mayores esfuerzos, esto permite dispersar los esfuerzos hacia el exterior, haciendo que el pestillo de sostén se extienda hacia fuera. En comparación con las estructuras en las pastillas de freno existentes, las arandelas elásticas de sostén de la presente invención poseen una capacidad de sostén y una elasticidad mucho mayores.

(4): En las arandelas elásticas de sostén de la presente invención, los pestillos de sostén comprenden una sección de superficie cónica de unión y una sección de superficie cilíndrica de sostén, y la transición entre estas superficies se realiza mediante arcos de circunferencia. Se reducen así los problemas de concentración de esfuerzos y se contribuye a facilitar la deformación elástica de los pestillos de sostén hacia el exterior.

(5): En las arandelas elásticas de sostén de la presente invención, la transición entre pestillos adyacentes se realiza mediante una apertura en U; entre dicha apertura en U y la transición suave mencionada se forma un cierto espacio; dado que la sección de transición suave entre los pestillos de sostén y la superficie esférica de sostén es uno de los principales puntos de concentración de esfuerzos de la arandela elástica de sostén, el espacio entre las aperturas en U y las transiciones suaves permite aumentar la capacidad de sostén de las arandelas elásticas de sostén, así como prevenir que las diferencias en la fuerza soportada

DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

A fin de facilitar una clara comprensión del contenido de la presente invención, a continuación se la describe en mayor detalle en base a un ejemplo de realización específica y las figuras que la acompañan, incluyendo:

Figura 1: es un esquema de la estructura de la pastilla de freno de tipo flotante para lluvia o nieve de la presente invención.

Figura 2: es una vista en sección de la pastilla de freno.

Figura 3: es un esquema de la estructura de la unión entre la barra anti-rotación y la placa soporte.

Figura 4: es un esquema de la estructura del anillo de retención.

Figura 5: es una vista superior de la arandela elástica de sostén.

Figura 6: es una vista en sección de la arandela elástica de sostén.

Figura 7: es otra vista en sección de la arandela elástica de sostén.

Referencias de las figuras adjuntas:

1 -placa soporte, 11 -orificio de sujeción, 12 -agujero avellanado, 2 -bloque de fricción, 21 cuerpo de fricción, 22 -pieza de sujeción, 221 -ranura de sujeción, 23 -placa de sostén, 3 anillo de retención, 31 -pata de sostén, 32 -aro de sujeción, 4 -arandela elástica de sostén, 41 -superficie esférica de sostén, 411 -orificio guía, 412 -borde, 42 -pestillo de sostén, 43 sección de transición suave, 421 -borde de unión, 422 -borde de sostén, 5 -barra antirotación.

REALIZACIÓN ESPECÍFICA DE LA INVENCIÓN

A continuación se explica en más detalle la presente invención mediante el siguiente ejemplo de realización, junto con las figuras correspondientes.

La figura 1 ilustra la pastilla de freno de tipo flotante para lluvia y nieve de la presente invención, la cual comprende: la placa soporte 1, que consiste en una estructura en forma de sector de corona circular con ambos extremos redondeados mediante transiciones de arco de circunferencia; una pluralidad de bloques de fricción 2, los cuales se conectan a la placa soporte 1 a través de una unión flotante; los bloques 2 se disponen en varias hileras a lo largo del borde interior de la placa soporte 1 hasta llegar a su borde exterior; entre bloques de fricción de hileras adyacentes se coloca un mecanismo anti-rotación; la superficie de fricción de los bloques 2 consiste en una superficie plana.

Dado que la velocidad lineal del borde interior de la citada pastilla de freno es menor que la de su borde exterior, a fin de mantener un calentamiento uniforme de la superficie de fricción de la placa soporte, los bloques de fricción 2 se disponen en número creciente en hileras consecutivas paralelas al borde interior hasta alcanzar el borde exterior. En esta realización, talcomo ilustra la figura 2, los bloques de fricción 2 son de forma similar y de igual tamaño. El número de bloques de fricción 2 dispuestos cerca del borde interior de la placa soporte 1 es menor que el de los dispuestos cerca de su borde exterior. La distancia entre bloques adyacentes está entre los 5 y los 20 mm.

Con el fin de aumentar la uniformidad del calentamiento durante el funcionamiento de la pastilla de freno, según se puede apreciar en la figura 1, la placa soporte 1 está cubierta con

Cada bloque de fricción 2 está ensamblado en caliente a partir de un cuerpo de fricción 21, una pieza de sujeción 22 y una placa de sostén 23; la superficie de fricción del cuerpo 21 del bloque 2 posee dos bordes rectos paralelos, unidos en ambos extremos mediante una transición de arcos de circunferencia; la placa de sostén 23 consiste en una chapa plana con una parte esférica en su parte central; su contorno exterior coincide con el del cuerpo de fricción 21, y su parte esférica constituye un soporte esférico; uno de los extremos de la piezade sujeción 22 se inserta en la placa soporte 1, y el otro extremo se une al cuerpo de fricción 21; en el lado de la pieza de sujeción 22 que se inserta en la placa soporte 1 se forma una ranura de sujeción 221.

El mecanismo anti-rotación citado consiste en la barra anti-rotación 5, unido fijamente a la placa soporte 1. En este ejemplo de realización, según ilustra la figura 3, la citada barra antirotación 5 consiste en un remache fijado a la placa soporte 1. Los cuerpos de fricción 21 se disponen de tal manera que sus lados planos sean paralelos al borde interior de la placa soporte 1. En la parte enfrentada a cada bloque de fricción 2 se coloca uno o dos remaches con el fin de evitar la rotación de los bloques de fricción 2.

Tal como ilustra la figura 2, entre el bloque de fricción 2 y la placa soporte 1 se coloca una arandela elástica de sostén 4, con el fin de realizar la unión flotante. La arandela elástica de sostén 4 se coloca dentro del agujero avellanado 12. La pieza de sujeción 22 del bloque de fricción 2 pasa sucesivamente a través de la arandela elástica de sostén 4 y la placa soporte 1, y en el orificio de sujeción 11 se coloca el anillo de retención 3. Como muestra la figura 4, el anillo de retención 3 es de acero para muelles doblado, e incluye dos patas de sostén 32 y el aro de retención 32; el aro de retención 32 se ajusta en la ranura de sujeción 221 de la pieza de sujeción 22.

Tal como muestra la figura 6, la arandela elástica de sostén 4 comprende la superficie esférica de sostén 41, que entra en contacto con la parte esférica de sostén del bloque defricción 2; en el centro de la superficie esférica de sostén 41 se forma un orificio guía 411, adecuado para que pase a través de él la pieza de sujeción 22; en el borde exterior de la superficie esférica de sostén 41 se colocan varios pestillos de sostén 42; dichos pestillos de sostén 42 se extienden desde el borde 412 de la superficie esférica de sostén 41 hacia la base de esta superficie, en la dirección que se aleja del orificio guía 411; el borde de unión 421 de cada pestillo de sostén 42 se une al borde de la superficie esférica de sostén 41 mediante la transición suave 43; el borde de sostén 422 correspondiente al borde de unión 421 de cada pestillo de sostén 42 se extiende más allá de la base de la superficie esférica de sostén 41;cada pestillo de sostén 42 comprende una sección de superficie cónica de unión 423 y una sección de superficie cilíndrica de sostén 424; la superficie de unión 423 se une a la superficie de sostén 424 mediante una transición de arco de circunferencia; la superficie esférica de sostén 41 se compone de una sección de superficie esférica; la superficie esférica de sostén 41 entra en contacto con la parte esférica de un bloque de fricción de la pastilla de freno.

Tal como ilustra la figura 5, a lo largo del borde exterior de la superficie esférica de sostén 41 se disponen simétricamente cuatro pestillos de sostén 42; entre pestillos de sostén 42 adyacentes se realiza una transición mediante aperturas en U 44; entre el fondo de cada apertura en U 44 y la sección de transición suave 43 correspondiente existe un cierto espacio.

En otra realización, a fin de aumentar la flexibilidad de desplazamiento de los bloques defricción, según muestra la figura 7, la superficie esférica de sostén 41 de la arandela elástica de sostén 4 se compone de una parte esférica de borde y una parte esférica de base; el radio de curvatura de la parte esférica de borde es menor que el de la parte esférica de base; la parte

En otra realización, también se puede realizar la unión flotante entre los bloques de 5 fricción 2 y la placa soporte 1 mediante un muelle de platillo colocado entre ellos.

Es evidente que la realización que se acaba de describir solo constituye un ejemplo destinado a brindar una explicación clara, y que ciertamente no constituye una limitación en la realización de la invención. Para el personal técnico general del campo de la invención será posible introducir modificaciones y variaciones de diferentes tipos en base a las explicaciones

10 que se han proporcionado. No es necesario ni posible proporcionar aquí una descripción exhaustiva de todas las realizaciones posibles. Las variaciones o modificaciones que constituyan una obvia extensión de la presente descripción seguirán estando comprendidas dentro del ámbito protegido por la creación de la presente invención.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Pastilla de freno de tipo flotante para uso en condiciones climáticas de lluvia o nieve, incluyendo:

placa soporte (1); dicha placa soporte (1) consiste en una estructura en forma de sector de corona circular con ambos extremos redondeados mediante transiciones de arco de circunferencia;

una pluralidad de bloques de fricción (2); dichos bloques de fricción (2) se conectan a la placa soporte (1) a través de una unión flotante y se caracterizan por el hecho de que:

los bloques de fricción (2) se disponen en varias hileras a lo largo del borde interior de la placa soporte (1) hasta llegar a su borde exterior; en los intersticios entre bloques de fricción (2) de hileras adyacentes se coloca un mecanismo anti-rotación; la superficie de fricción de los bloques de fricción (2) consiste en una superficie plana; la distancia entre bloques de fricción

(2) adyacentes está entre 5 y 20 mm;

el mecanismo anti-rotación citado consiste en una barra anti-rotación (5), unida fijamente a la placa soporte (1);

entre cada bloque de fricción (2) y la placa soporte (1) se coloca una arandela elástica de sostén (4) o muelle de platillo que realiza la unión flotante;

dicha arandela elástica de sostén (4) comprende una superficie esférica de sostén (41), que entra en contacto con la parte esférica de sostén del bloque de fricción (2); en el centro de la base de la superficie esférica de sostén (41) se forma un orificio guía (411); en el borde exterior de la superficie esférica de sostén (41) se colocan varios pestillos de sostén (42); dichos pestillos de sostén (42) se extienden desde el borde (412) de la superficie esférica de sostén

(41) hacia la base de dicha superficie, en la dirección que se aleja del orificio guía (411); el borde de unión (421) de cada pestillo de sostén (42) se une al borde de la superficie esférica de sostén (41) mediante una curva de transición suave (43); el borde de sostén (422)correspondiente al borde de unión (421) de cada pestillo de sostén (42) se extiende más allá de la base de la superficie esférica de sostén (41);

cada pestillo de sostén (42) comprende una sección de superficie cónica de unión (423) y una sección de superficie cilíndrica de sostén (424); la superficie de unión (423) se une a la superficie de sostén (424) mediante una transición de arco de circunferencia.
2.

Pastilla de freno de tipo flotante para uso en condiciones climáticas de lluvia o nieve según la reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que:

las superficies de fricción de los bloques de fricción (2) se disponen en número creciente en hileras consecutivas paralelas al borde interior de la placa soporte (1) hasta alcanzar su borde exterior.
3.

Pastilla de freno de tipo flotante para uso en condiciones climáticas de lluvia o nieve según la reivindicación 2, caracterizada por el hecho de que:

los bloques de fricción citados (2) son de forma similar y de igual tamaño. El número de bloques de fricción (2) dispuestos cerca del borde interior de la placa soporte (1) es menor que el de los dispuestos cerca de su borde exterior.
4.

Pastilla de freno de tipo flotante para uso en condiciones climáticas de lluvia o nieve según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada por el hecho de que:

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la placa soporte (1) está cubierta con bloques de fricción (2) a lo largo de todo radio con centro en el eje de rotación del disco de freno correspondiente a la pastilla de freno citada.
5. Pastilla de freno de tipo flotante para uso en condiciones climáticas de lluvia o nieve según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada por el hecho de que:

5 las superficies de fricción de cada bloque de fricción (2) posee dos bordes rectos paralelos, unidos en ambos extremos mediante una transición de arcos de circunferencia; dichos bordes rectos se disponen de forma paralela al borde interior de la placa soporte (1).
6. Pastilla de freno de tipo flotante para uso en condiciones climáticas de lluvia o nieve según la reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que:

10 La superficie esférica de sostén (41) de la arandela elástica de sostén se compone de una parte esférica de borde y una parte esférica de base; el radio de curvatura de la parte esférica de borde es menor que el de la parte esférica de base. La parte esférica de borde entra en contacto con la superficie esférica de un bloque de fricción de la pastilla de freno, manteniendo un intersticio entre la superficie esférica de base y el bloque de fricción de la pastilla de freno.

15 7. Pastilla de freno de tipo flotante para uso en condiciones climáticas de lluvia o nieve según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 6, caracterizada por el hecho de que:

a lo largo del borde exterior de la superficie esférica de sostén (41) se disponen simétricamente cuatro pestillos de sostén (41); entre pestillos de sostén (42) adyacentes se realiza una transición mediante aperturas en U (44); entre el fondo de cada apertura en U (44) y la sección

20 de transición suave (43) correspondiente existe un cierto espacio.

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