ES2774623B2 - DISC BRAKE SHOE FOR MEDIUM / LOW SPEED RAILWAY VEHICLES - Google Patents
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Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
ZAPATA PARA FRENOS DE DISCO PARA VEHÍCULOS FERROVIARIOS DE DISC BRAKE SHOE FOR RAILWAY VEHICLES
MEDIA/BAJA VELOCIDADMEDIUM / LOW SPEED
REFERENCIA CRUZADA A SOLICITUDES DE PATENTE ASOCIADASCROSS REFERENCE TO ASSOCIATED PATENT APPLICATIONS
La presente solicitud reivindica la prioridad de la Solicitud de Patente Italiana N° 102019000015309 depositada el 30 de agosto de 2019, cuyo contenido se incorpora aquí como referencia.The present application claims the priority of the Italian Patent Application No. 102019000015309 filed on August 30, 2019, the content of which is incorporated herein by reference.
CAMPO TÉCNICOTECHNICAL FIELD
La presente invención se refiere a una zapata para frenos de disco para vehículos ferroviarios de media/baja velocidad.The present invention relates to a disc brake shoe for medium / low speed rail vehicles.
ESTADO DE LA TÉCNICA ANTERIORSTATE OF THE PRIOR ART
Como es sabido, los frenos de disco están sometidos a solicitaciones elevadas y para obtener una óptima acción de frenada es necesario tener una buena transmisión de la fuerza de freno de la zapata al disco.As is known, disc brakes are subject to high stresses and to obtain an optimal braking action it is necessary to have a good transmission of the brake force from the brake pad to the disc.
Hace ya tiempo que se tiende a utilizar zapatas que comprenden una pluralidad de elementos de fricción de tamaño reducido, en lugar de un único elemento de fricción de mayor tamaño. Una de las soluciones adoptadas al respecto prevé que cada zapata esté constituida sustancialmente por una placa soporte principal y por una pluralidad de elementos de fricción fijados a la placa soporte. Generalmente, cada uno de los elementos de fricción está formado por una chapa y un bloque de fricción fijado solidariamente a la chapa.It has long been a trend to use shoes that comprise a plurality of reduced-size friction elements, rather than a single larger friction element. One of the solutions adopted in this regard provides that each shoe is substantially constituted by a main support plate and by a plurality of friction elements fixed to the support plate. Generally, each of the friction elements is formed by a plate and a friction block fixed integrally to the plate.
La solución relativa a la utilización de una pluralidad de elementos de fricción de dimensiones reducidas resulta ventajosa tanto en términos de eficacia de la presión sobre el disco, y por lo tanto, de frenado, como en términos de bajo nivel de ruido. A este respecto, cabe señalar que el bajo nivel de ruido se ha convertido cada vez más en factor determinante para la elección de los frenos de disco a utilizar. The solution relating to the use of a plurality of friction elements of reduced dimensions is advantageous both in terms of efficiency of the pressure on the disc, and therefore braking, and in terms of low noise level. In this regard, it should be noted that the low noise level has increasingly become a determining factor in the choice of disc brakes to use.
Como puede suponerse fácilmente, la necesidad de reducir el nivel de ruido en la fase de frenado es mayor en los trenes diseñados para realizar un número elevado de paradas, como por ejemplo ferrocarriles metropolitanos, trenes regionales o intercity.As can easily be assumed, the need to reduce the noise level in the braking phase is greater in trains designed to make a high number of stops, such as metropolitan railways, regional or intercity trains.
Muchas de las soluciones que conducen a una reducción del nivel de ruido de los frenos sufren la desventaja de comportar un descenso de la transmisión de la fuerza de frenado de la zapata al disco y, por lo tanto, una disminución de la eficacia de la propia frenada. De hecho, como resulta obvio, los trenes diseñados para realizar muchas paradas (trenes de baja/media velocidad), aunque no alcancen velocidades muy elevadas, tienen que ser capaces de tener una elevada eficiencia de la acción de frenado.Many of the solutions that lead to a reduction in the noise level of the brakes suffer the disadvantage of leading to a decrease in the transmission of the braking force from the brake pad to the disc and, therefore, a decrease in the effectiveness of the brake itself. braking. In fact, as is obvious, trains designed to make many stops (low / medium speed trains), even if they do not reach very high speeds, have to be able to have a high efficiency of the braking action.
Aquí y en lo sucesivo se entiende por trenes de media/baja velocidad los trenes cuya velocidad máxima es de 220 km/h.Here and in the following, medium / low speed trains are understood to be trains with a maximum speed of 220 km / h.
Otra necesidad especialmente importante en los frenos de los trenes diseñados para realizar muchas paradas, se refiere a una reducción de las emisiones contaminantes en términos de polvo fino producido en la fase de frenado. De hecho, los trenes mencionados anteriormente circulan y se detienen repetidamente en zonas con alta densidad de población, como son los centros habitados y las estaciones. Generalmente, las soluciones que conducen a una reducción del nivel de ruido de frenada tienen la desventaja de comportar una elevada emisión de polvo fino.Another especially important need in the brakes of trains designed to make many stops, refers to a reduction of polluting emissions in terms of fine dust produced in the braking phase. In fact, the aforementioned trains run and stop repeatedly in densely populated areas, such as inhabited centers and stations. Generally, solutions that lead to a reduction in the braking noise level have the disadvantage of having a high emission of fine dust.
Era por tanto necesario disponer de un tipo de frenos de disco para trenes de baja/media velocidad, cuyas características técnicas sean de tal naturaleza que garanticen un nivel bajo de ruido en la fase de frenado, sin por ello comportar desventajas tanto en término de eficiencia de la frenada como en términos de polvo fino producido.It was therefore necessary to have a type of disc brakes for low / medium speed trains, whose technical characteristics are of such a nature that they guarantee a low level of noise in the braking phase, without entailing disadvantages both in terms of efficiency. of braking as in terms of fine dust produced.
El inventor de la presente invención ha obtenido una solución relativa a una zapata para frenos de disco para trenes de media/baja velocidad, en la que la disposición y las características de los elementos de fricción garantizan la satisfacción de la necesidad indicada anteriormente. The inventor of the present invention has obtained a solution relating to a disc brake shoe for medium / low speed trains, in which the arrangement and characteristics of the friction elements guarantee the satisfaction of the need indicated above.
OBJETO DE LA INVENCIÓNOBJECT OF THE INVENTION
El objeto de la presente invención es una zapata para frenos de disco para vehículos ferroviarios que comprende una placa soporte y una pluralidad de elementos de fricción fijados a la placa soporte; estando caracterizada dicha zapata por el hecho de que dichos elementos de fricción comprenden elementos de fricción realizados en material sinterizado y elementos de fricción realizados en material orgánico; siendo dichos elementos de fricción realizados en material sinterizado de número superior respecto a dichos elementos de fricción realizados en material orgánico.The object of the present invention is a disc brake shoe for railway vehicles comprising a support plate and a plurality of friction elements fixed to the support plate; said shoe being characterized by the fact that said friction elements comprise friction elements made of sintered material and friction elements made of organic material; said friction elements being made of sintered material with a higher number than said friction elements made of organic material.
Preferiblemente, los elementos de fricción están dispuestos en filas con forma arqueada y, en el uso, sustancialmente superpuestos a respectivas líneas concéntricas de un disco en el que actúa la zapata.Preferably, the friction elements are arranged in arcuately shaped rows and, in use, substantially superimposed on respective concentric lines of a disc on which the shoe acts.
Preferiblemente, cada fila con forma arqueada comprende al menos un elemento de fricción realizado en material orgánico y, en mayor número, elementos de fricción realizados en material sinterizado.Preferably, each arcuately shaped row comprises at least one friction element made of organic material and, in greater numbers, friction elements made of sintered material.
Preferiblemente, la composición del material sinterizado es la siguiente: del 10 al 70 % en peso de cobre, del 5 al 40 % en peso de hierro, del 5 al 20 % en peso de grafito, del 1 al 10 % en peso de modificadores de fricción.Preferably, the composition of the sintered material is as follows: 10 to 70% by weight of copper, 5 to 40% by weight of iron, 5 to 20% by weight of graphite, 1 to 10% by weight of modifiers friction.
Preferiblemente, la composición del material orgánico es la siguiente: del 5 al 30 % en peso de goma y resina, del 10 al 50 % en peso de relleno, del 5 al 20 % en peso de grafito, del 5 al 20 % en peso de modificadores de fricción.Preferably, the composition of the organic material is as follows: 5 to 30% by weight of rubber and resin, 10 to 50% by weight of filler, 5 to 20% by weight of graphite, 5 to 20% by weight of friction modifiers.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Para una mejor comprensión de la invención se muestra a continuación una forma de realización a título meramente ilustrativo y no limitativo con la ayuda de las figuras del dibujo adjunto, donde:For a better understanding of the invention, a merely illustrative and non-limiting embodiment is shown below with the help of the figures in the attached drawing, where:
La figura 1 es una vista en planta, con partes en transparencia por razones de claridad, de una zapata objeto de la presente invención;Figure 1 is a plan view, with parts in transparency for clarity reasons, of a shoe object of the present invention;
La figura 2 es una vista en planta, con partes en transparencia por razones de claridad, de una zapata de comparación; Figure 2 is a plan view, with parts in transparency for clarity, of a comparison shoe;
la figura 3 es un gráfico en el que se han registrado los resultados de nivel de ruido en función de la velocidad respecto a la zapata de la figura 1;Figure 3 is a graph in which the noise level results have been recorded as a function of speed relative to the shoe of Figure 1;
la figura 4 es un gráfico en el que se han registrado los resultados de nivel de ruido en función de la velocidad respecto a la zapata de la figura 2;Figure 4 is a graph in which the noise level results have been recorded as a function of speed relative to the shoe of Figure 2;
la figura 5 es un gráfico en el que se han registrado los resultados en términos de fricciones de las zapatas de la figura 1 y la figura 2 respectivamente.Figure 5 is a graph in which the results in terms of friction of the shoes of Figure 1 and Figure 2 have been recorded respectively.
FORMA DE REALIZACIÓN PREFERIDA DE LA INVENCIÓNPREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION
En la figura 1 se indica en su conjunto con 1 una zapata para frenos de disco según la presente invención.In figure 1 a disc brake shoe according to the present invention is indicated as a whole with 1.
La zapata 1 comprende una placa soporte 2, un elemento de fijación 3 en "cola de milano” fijado en una superficie trasera de la placa soporte 2 y cuya función es fijar la propia zapata 1 a una estructura del freno de disco y una pluralidad de elementos de fricción 4 fijados a la placa soporte 2 y dispuestos para ejercer la presión en el disco del freno para realizar la acción de frenado.The shoe 1 comprises a support plate 2, a "dovetail" fixing element 3 fixed on a rear surface of the support plate 2 and whose function is to fix the shoe 1 itself to a structure of the disc brake and a plurality of friction elements 4 fixed to the support plate 2 and arranged to exert pressure on the brake disc to perform the braking action.
A efectos de la presente invención resulta irrelevante si los elementos de fricción 4 pueden estar fijados a la placa 2 de forma reversible o de forma irreversible.For the purposes of the present invention it is irrelevant whether the friction elements 4 can be fixed to the plate 2 reversibly or irreversibly.
Los elementos de fricción 4 están dispuestos a lo largo de las filas con forma arqueada ilustradas con una línea discontinua e indicadas con 5, las cuales en el uso se superponen sustancialmente a unas líneas concéntricas de un disco D en el que actúa la zapata 1. Para simplificar el disco D se ilustra con una línea discontinua y solo parcialmente.The friction elements 4 are arranged along the arcuately shaped rows illustrated with a broken line and indicated with 5, which in use substantially overlap concentric lines of a disk D on which the shoe 1 acts. For simplicity, disk D is illustrated with a broken line and only partially.
Los elementos de fricción 4 se dividen en: tres elementos de fricción realizados en material orgánico 4a y cuatro elementos de fricción realizados en material sinterizado 4b. Para mayor claridad, los elementos de fricción realizados en material orgánico 4a están representados por una superficie marcada con línea discontinua. The friction elements 4 are divided into: three friction elements made of organic material 4a and four friction elements made of sintered material 4b. For clarity, the friction elements made of organic material 4a are represented by a surface marked with a broken line.
El material orgánico de los elementos de fricción 4a tiene una composición que cumple las siguientes condiciones: del 5 al 30 % en peso de goma y resina, del 10 al 50 % en peso de relleno, del 5 al 20 % en peso de grafito, del 5 al 20 % en peso de modificadores de fricción. El material sinterizado de los elementos de fricción 4b tiene una composición que cumple las siguientes condiciones: del 10 al 70 % en peso de cobre, del 5 al 40 % en peso de hierro, del 5 al 20 % en peso de grafito, del 1 al 10 % en peso de modificadores de fricción.The organic material of the friction elements 4a has a composition that meets the following conditions: 5 to 30% by weight of rubber and resin, 10 to 50% by weight of filler, 5 to 20% by weight of graphite, 5 to 20% by weight of friction modifiers. The sintered material of the friction elements 4b has a composition that meets the following conditions: 10 to 70% by weight of copper, 5 to 40% by weight of iron, 5 to 20% by weight of graphite, 1 10% by weight of friction modifiers.
En la figura 2 se indica en su conjunto con un 11 una zapata para frenos de disco según un ejemplo de comparación.In FIG. 2, a disc brake shoe is indicated as a whole with 11 according to a comparison example.
Las partes de la zapata 11 iguales a las de la zapata 1 se indicarán con la misma numeración y no se volverán a describir.The parts of the shoe 11 equal to those of the shoe 1 will be indicated with the same numbering and will not be described again.
La zapata 11 se diferencia de la zapata 1 por que todos los elementos de fricción 4 son elementos de fricción realizados con material sinterizado.Shoe 11 differs from shoe 1 in that all friction elements 4 are friction elements made of sintered material.
La zapata 1 y la zapata 11 se han sometido a mediciones de nivel de ruido durante las frenadas efectuadas según el procedimiento indicado en la norma UIC 541-3 ed. 7 prog 5B y a pruebas de fricción según el procedimiento indicado en la norma UIC 541-3 ed. 7 progr 5B. Las figuras 3 y 4 representan los gráficos correspondientes respectivamente a las pruebas de nivel de ruido realizadas en la zapata 1 y en la zapata 11.The shoe 1 and the shoe 11 have been subjected to noise level measurements during braking carried out according to the procedure indicated in standard UIC 541-3 ed. 7 prog 5B and friction tests according to the procedure indicated in the UIC 541-3 ed. 7 program 5B. Figures 3 and 4 represent the graphs corresponding to the noise level tests carried out on the shoe 1 and on the shoe 11, respectively.
En cada uno de los gráficos se muestran curvas diferentes realizadas con condiciones operativas diferentes relativas a las fuerzas de aplicación (presión) de la zapata en el disco. Obviamente, en los gráficos de las figuras 3 y 4 las curvas representadas de la misma forma se han realizado con las mismas condiciones de fuerza de aplicación.Each of the graphs shows different curves made with different operating conditions relative to the application forces (pressure) of the shoe on the disc. Obviously, in the graphs of Figures 3 and 4 the curves represented in the same way have been made with the same application force conditions.
En cada uno de los gráficos se muestra una línea de tolerancia, que indica cómo hasta a una velocidad de 80 km/h se permite un ruido de frenada de hasta 100 decibelios, mientras que bajo los 60 km/h (presumiblemente el tren se encuentra en el interior de la estación) se permite un nivel de ruido de frenada de hasta 90 decibelios.In each of the graphs a tolerance line is shown, which indicates how up to a speed of 80 km / h a braking noise of up to 100 decibels is allowed, while below 60 km / h (presumably the train is in inside the station) a braking noise level of up to 90 decibels is allowed.
De las figuras 3 y 4 resulta evidente cómo la zapata objeto de la presente invención (gráfico de la figura 3) produce un ruido constantemente por debajo de la línea de tolerancia. Por el contrario, la zapata de comparación (gráfico de la figura 4), en la mayor parte de las condiciones operativas, produce un ruido superior al que indica la línea de tolerancia para velocidades inferiores a 60 km/h.From figures 3 and 4 it is evident how the shoe object of the present invention (graph of figure 3) produces a noise constantly below the tolerance line. For him On the contrary, the comparison shoe (graph in figure 4), in most operating conditions, produces a noise higher than that indicated by the tolerance line for speeds below 60 km / h.
En el gráfico de la figura 5 se reflejan los valores de fricción registrados en la zapata de la invención (INV.) de la figura 1 y en la zapata de comparación (CONF.) de la figura 2 en condiciones operativas diferentes (fuerza de aplicación de la zapata en el disco y velocidad). Por el gráfico de la figura 5 puede verse claramente cómo la zapata de la invención y la zapata de comparación, a pesar de tener en conjunto un tipo diferente de elementos de fricción, presentan las mismas prestaciones en términos de fricción.The graph of figure 5 shows the friction values registered in the shoe of the invention (INV.) Of figure 1 and in the comparison shoe (CONF.) Of figure 2 under different operating conditions (application force of the shoe on the disc and speed). From the graph of figure 5 it can be clearly seen how the shoe of the invention and the comparison shoe, despite having a different type of friction elements together, present the same performance in terms of friction.
Además, la presencia mayoritaria de los elementos de fricción realizados con material sinterizado respecto a los elementos de fricción realizados con material orgánico garantiza una producción contenida de polvo fino provocado por la fricción ejercida durante la acción de frenado.Furthermore, the majority presence of friction elements made with sintered material compared to friction elements made with organic material guarantees a contained production of fine dust caused by the friction exerted during the braking action.
Resumiendo, la presente invención se refiere a una zapata para frenos de disco, cuyas características técnicas permiten reducir el nivel de ruido provocado en la fase de frenado (comparación entre las figuras 3 y 4), sin por ello incurrir en los inconvenientes relacionados con una baja eficacia del frenado (figura 5) y con una elevada producción de polvo fino. Summarizing, the present invention refers to a shoe for disc brakes, the technical characteristics of which make it possible to reduce the level of noise caused in the braking phase (comparison between Figures 3 and 4), without incurring the drawbacks related to a low braking efficiency (figure 5) and with high production of fine dust.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BA2A | Patent application published |
Ref document number: 2774623 Country of ref document: ES Kind code of ref document: A1 Effective date: 20200721 |
|
| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2774623 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B2 Effective date: 20210707 |