Inventos patentados en España.

Inventos patentados en España.

Inventos patentados en España en los últimos 80 años. Clasificación Internacional de Patentes CIP 2013.

MORDAZA DE FRENO DE DISCO.

Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen:

Una mordaza de freno de disco para un vehículo ferroviario, que comprende unos soportes

(4) de las zapatas de freno suspendidos en ambos lados de un disco de freno (BD) a frenar, para los movimientos solo en un plano perpendicular a una línea central (CL) substancialmente horizontal de la mordaza, en donde los miembros (6, 8, 9, 10) de la mordaza para transmitir los movimientos desde una unida de frenado (11) a los soportes (4) de las zapatas de freno están suspendidos desde el vehículo por medio solo de los elementos (12, 13) de material elástico de goma en una junta elástica (7), permitiendo movimientos hasta un cierto grado de los mencionados miembros en todas las direcciones, caracterizada porque la junta elástica (7) comprende al menos un elemento (12, 13) en forma de placa de goma elástica, la cual está montada substancialmente en forma horizontal en compresión entre una parte (1) para la fijación al vehículo y uno (6) de los mencionados miembros (6, 8, 9, 10) de la mordaza.

Solicitante: FAIVELEY TRANSPORT NORDIC AB.

Nacionalidad solicitante: Suecia.

Dirección: BOX 515,261 24 LANDSKRONA.

Inventor/es: EMILSSON, FRED.

Fecha de Publicación de la Concesión: 19 de Mayo de 2010.

Fecha Concesión Europea: 25 de Noviembre de 2009.

Clasificación Internacional de Patentes: B61H5/00 (Empleo o disposiciones de frenos que tienen superficies grandes de frenado radiales oprimidas entre sí según un movimiento axial, p. ej. frenos de discos (frenos de auto-ajuste 11/02; combinaciones de diferentes tipos de frenos 11/14)), F16D55/224B.

Clasificación PCT: F16D55/224 (...con un órgano de accionamiento común para los órganos de frenado [5]), B61H5/00 (Empleo o disposiciones de frenos que tienen superficies grandes de frenado radiales oprimidas entre sí según un movimiento axial, p. ej. frenos de discos (frenos de auto-ajuste 11/02; combinaciones de diferentes tipos de frenos 11/14)).

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MORDAZA DE FRENO DE DISCO.
Descripción:

Mordaza de freno de disco.

Campo técnico

La presente invención está relacionada con una mordaza de freno de disco para un vehículo ferroviario, que comprende unos soportes de las zapatas de freno suspendidas a ambos lados de un disco de freno a frenar solo para los movimientos en un plano perpendicular a una línea central de la mordaza substancialmente horizontal, en donde los miembros de la mordaza para transmitir los movimientos de una unidad de frenado a los soportes de las zapatas de freno que están suspendidas del vehículo por medio solo de elementos de un material de goma elástica en una junta elástica, permitiendo los movimientos hasta un cierto grado de los mencionados miembros en todas las direcciones.

Antecedentes de la invención

La mordaza de freno de disco para un vehículo ferroviario comprende normalmente un accionador del freno, palancas pivotables para transmitir la fuerza del freno desde los accionadores a las palancas, soportes de las zapatas de freno, dispuestas pivotalmente en los extremos de las palancas, y medios para conectar los distintos miembros de la mordaza. Los soportes de las zapatas de freno están provistos con zapatas de frenos intercambiables de un material de fricción para la cooperación de frenado con un disco de freno, a través del cual la mordaza de freno de disco se encuentra montada a ambos lados.

El accionador de freno es normalmente una unidad de freno neumático, que comprende un cilindro de freno o un accionador de freno y un ajuste de holgura o regulador de frenada.

El espacio para dicha mordaza del freno de disco en la proximidad del mismo en el bastidor o soporte de ruedas (bogie) del vehículo ferroviario es muy limitado, y por tanto se desea mantener al mínimo las dimensiones globales de la mordaza del freno de disco.

Un ejemplo de una medida para minimizar las dimensiones es disminuir la longitud de las palancas pivotables, lo cual significa que sus movimientos angulares durante el funcionamiento se incrementarán. Esto a su vez puede conducir a unos grandes movimientos no deseables de los soportes de las zapatas de freno suspendidas con respecto al disco de freno.

Para conseguir un frenado controlado, se desea en principio el tener un acoplo geométricamente constante de las zapatas de freno con el disco de freno, independientemente del desgaste de las zapatas de freno y del disco, y también de la posición axial del disco de freno ligeramente movible en forma axial, en relación con la mordaza del freno de disco.

Con el fin de cumplir con todos estos requisitos, una medida básica es suspender los soportes de las zapatas de freno de una forma tal que solo sean movibles en un plano perpendicular a la línea central de la mordaza. El recorrido de los soportes de las zapatas de freno es en principio lo más duro posible en otras direcciones.

Puesto que los soportes de las zapatas de freno están suspendidos de la forma descrita, los movimientos relativos de otros miembros de la mordaza tienen que estar permitidos.

La mordaza de freno de disco que se muestra en el documento EP-A-1357009 tiene unos soportes de las zapatas de freno suspendidos por separado, y el resto de la mordaza está suspendido por medio por medio de un casquillo que contiene unos manguitos de goma para permitir elásticamente ciertos movimientos relativos. El diseño del casquillo, no obstante, es tal que los movimientos relativos en el plano de la línea central de la mordaza no son posibles debido al contacto metálico en el casquillo.

La mordaza del freno de disco que se expone en el documento US-A-4053034 puede considerarse como la técnica anterior más cercana. En este caso, se muestra un casquillo para la suspensión elástica de las palancas de freno en una mordaza de freno de disco. Dos manguitos de goma cónicos rellenan los compartimentos entre un cilindro y un eje. Por tanto, la rigidez es constante en todas las direcciones.

Estos diseños de la mordaza de freno de disco no cumplen con los requisitos expuestos anteriormente.

La invención

El objeto principal de la invención es obtener una mordaza de freno de disco soportada en tres puntos, la cual satisfaga los requisitos anteriores. Esto se consigue de acuerdo con la invención porque la junta elástica comprende al menos un elemento elástico de goma en forma de placa, que está montado substancialmente horizontal en compresión entre una pieza para la fijación al vehículo y uno de los miembros de la mordaza para transmitir los movimientos desde la unida de freno a los soportes de las zapatas del freno.

Tal como se desea, la rigidez en la dirección vertical será aquí substancialmente mayor en la dirección vertical que en otras direcciones, mientras que la rigidez contra la torsión en la dirección horizontal será lo más pequeña posible. La capacidad de transmisión de la fuerza y la vida útil de servicio serán máximas mediante los elementos elásticos horizontales de goma pretensados.

Con las mordazas de freno de disco anteriormente mencionadas los soportes de las zapatas de freno y el casquillo estarán soportadas suficientemente desde la parte inferior del carro o bogie del vehículo ferroviario. En contraste con ello, se proporciona una realización preferida de una mordaza de freno de disco de acuerdo con la invención con una abrazadera de montaje, desde la cual los soportes de las zapatas de freno y los miembros de la mordaza para transmitir movimientos desde la unidad de freno a los soportes de las zapatas de freno se encuentran suspendidos, y que tienen que fijarse en el vehículo ferroviario.

En una realización práctica de una mordaza de freno de disco, de acuerdo con la invención, la junta elástica se dispone entre la abrazadera de montaje y la pieza en forma de puente, a las cuales se encuentran conectados pivotalmente las palancas para transmitir los movimientos de la unidad de frenado a los soportes de las zapatas de freno.

Preferiblemente, al menos un elemento de goma se encuentra montado entre la abrazadera de montaje y la pieza en forma de puente.

En una realización práctica, la pieza de puente está amordazada sin conexión metálica entre la abrazadera de montaje y un elemento de goma en forma de placa sobre un lado y una placa y un elemento de goma en forma de placa sobre el otro lado, estando la placa fijada a la abrazadera de montaje por los medios de tornillos.

Es importante para la función y longevidad de los elementos de goma que operen siembre bajo una compresión predeterminada. Esto se obtiene porque los tornillos están rodeados por manguitos de distancia que determinan la distancia entre la abrazadera de montaje y la placa.

Breve descripción de los dibujos

Se describirá a continuación con más detalles más adelante, con referencia a los dibujos adjuntos, en donde:

las figuras 1 y 2 son una vista superior y una vista lateral, respectivamente, mostrando muy esquemáticamente y con una escala pequeña una configuración de freno de disco, con una mordaza de freno de disco de acuerdo con la invención,

la figura 3 es una vista isométrica desde la parte posterior de la mordaza del freno de disco de acuerdo con la invención,

la figura 4 ese una vista lateral de la mordaza sin una unidad de freno,

la figura 5 es una vista desde la parte posterior de la mordaza sin una unidad de freno,

la figura 6 es una vista en sección desde la parte posterior a una escala mayor de una junta en la mordaza,

la figura 7 es una vista en sección transversal de la misma junta a lo largo de la línea VII-VII en la figura 6, y

las figuras 8a-g son ilustraciones muy esquemáticas de la relación entre los distintos miembros de la mordaza bajo condiciones diferentes.

Descripción detallada de las realizaciones

La mordaza de freno de disco del tipo mostrado en los dibujos tiene por fin principalmente el poderla montar en un carro inferior o bogie de un vehículo ferroviario para el acoplamiento de frenado con un disco de freno, bien montada en forma independiente sobre un eje de las ruedas del vehículo o bien sobre la propia rueda giratoria, tal como es bien conocido en la técnica. La mordaza del freno de disco podría utilizarse también en otros vehículos.

La mordaza del freno de disco mostrada en los dibujos tiene por fin el acoplamiento con un disco de freno montado en un eje por separado, pero no existe ninguna diferencia principal en una mordaza para un disco montado en la rueda.

La configuración de freno de disco con un disco de freno montado en el eje está ilustrada muy esquemáticamente en las figuras 1 y 2. El disco de freno BD está fijado a un eje A de la rueda del vehículo ferroviario. La mordaza DBC del freno de disco de la invención está montada (de la forma descrita más adelante) a ambos lados del disco BD de freno en una porción (por debajo del carro o bogie) del vehículo ferroviario en donde se acopla el eje A de la rueda. El disco BD de freno se muestra en una posición en donde la línea central CL de la mordaza DBC del freno de disco está alineada con un plano central del disco BD de freno, estando dirigido hacia el centro del eje A de la rueda. El eje A de la rueda con el disco BD de freno, no obstante, es movible axialmente en forma normal hasta una extensión limitada, lo cual significa que el disco BD de freno puede desplazarse en parte en relación con la mordaza del freno de disco DBC, tal como se expone más adelante. La línea central CL de la mordaza DBC del freno de disco es perpendicular al eje A de la rueda.

En la descripción, la dirección "hacia delante" en la mordaza es hacia el disco de freno. Otra dirección o bien las palabras de posición, tales como "arriba" e "inferior" están relacionadas con la misma.

Se hace referencia ahora especialmente a la figura 3, aunque también a las figuras 4 y 5. La mordaza del freno de disco mostrada tiene una abrazadera 1 de montaje. Esta abrazadera 1 tiene varios agujeros 2 para la fijación a un elemento adecuado (no mostrado) en el carro o bogie del vehículo ferroviario. No obstante, es importante destacar que la mordaza del freno de disco, de acuerdo con la invención, pueda montarse o estar soportada mediante otros medios, tal como se expone más adelante.

La abrazadera 1 constituye un soporte de tres puntos en la mordaza. La abrazadera 1 se bifurca hacia delante (hacia la izquierda en las figuras 3 y 4). El enlace de suspensión 3 está suspendido pivotalmente en cada extremo hacia delante de la abrazadera bifurcada 1. El eje de pivotado es paralelo con la línea central CL (figuras 1 y 2) y el disco BD de freno. En su extremo inferior, cada enlace 3 en suspensión está conectado pivotalmente a un soporte 4 de la zapata de freno. Su eje de pivotado es paralelo con el eje de pivotado mencionado anteriormente y por tanto con la línea central CL.

Cada soporte 4 de las zapatas de freno está provisto con está provisto con una zapata 5 de freno intercambiable para el acoplamiento por fricción con el disco del freno (no mostrado). La zapata 5 de freno es el elemento de desgaste del freno de disco y se reemplaza con una nueva al quedar desgastada.

La pieza de puente 6 se conecta a la abrazadera 1 de montaje mediante una junta de número colectivo 7 y que se describe más adelante con especial referencia a las figuras 6 y 7.

La palanca superior 8 y la palanca inferior 9 en cada lado de la mordaza del freno de disco se encuentran en sus posiciones centrales fijadas pivotalmente a la pieza de puente 6. El eje 10 está provisto entre las dos palancas 8 y 9. Los extremos delanteros de las palancas 8 y 9 están fijadas pivotalmente al soporte 4 de la zapata de freno (a la izquierda en las figuras 3 y 4) alrededor del eje de pivotado perpendicular a la línea central CL (figuras 1 y 2).

Tal como se muestra solo en la figura 3, la unidad de freno 11 está conectada pivotalmente y suspendida por lo extremos posteriores de las palancas de freno 8 y 9. La unidad de freno comprende en general un cilindro de freno, que con frecuencia es un cilindro de freno neumático, y un ajustador incorporado de holgura o regulador de frenada. En la admisión de aire a presión al cilindro del freno, la unidad de freno 11 presionará los extremos posteriores de las palancas 8 y 9 por separado, y los extremos delanteros conjuntamente para aplicar las zapatas 5 de freno contra el disco de freno. (El término de "unidad de freno" no significa la exclusión de un accionador de freno plano sin ajustador de holgura).

Tal como es bien conocido en la técnica, la función del ajustador de holgura o regulador de frenada en la unidad de freno 11 es mantener la distancia de reposo entre las zapatas de freno 5 y el disco de freno en forma constante, con independencia del desgaste de las zapatas de freno. Como resultado de ello, las palancas 8 y 9 asumirán unas posiciones distintas de reposo pivotal, dependiendo del estado de desgaste de las zapatas de freno 5.

Es bien conocido en la técnica que el espacio permitido en el carro inferior o bogie de un vehículo ferroviario para la mordaza de freno de disco es muy limitado, y que es más deseable minimizar el requisito del volumen para la mordaza del freno de disco. La presente mordaza de freno de disco está diseñada con este requisito en mente, lo cual significa que las palancas 8 y 9 se mantienen lo más cortas posible, con el fin de que las dimensiones globales de la mordaza se mantengan al mínimo, y para que el disco de freno en operación se cierre hacia la pieza 6 en forma de puente. Esto por otra parte significa que los movimientos angulares de las palancas durante la operación se incrementarán. Los soportes 4 de las zapatas del freno suspendidas experimentarán en consecuencia unos movimientos mayores no deseados en relación con el disco de freno.

El diseño de la mordaza está basado en un guiado firme por el enlace 3 de suspensión de los soportes de las zapatas de freno 4 hacia un plano perpendicular a la línea central CL de la mordaza de freno, y un guiado flexible de todos los demás elementos de la mordaza en todas las direcciones, que se lleva a cabo por el diseño de la junta elástica 7 entre la abrazadera 1 de montaje 1 (es decir, el carro inferior de ruedas o bogie en estado montado), y la pieza en forma de puente 6.

La abrazadera 1 de montaje y la pieza de puente 6 se muestran en las figuras 6 y 7, a las que se hace ahora referencia. Estos dos miembros están conectados solo por medio de los elementos 12 y 13 de goma en forma de placas. El elemento 12 de goma superior está dispuesto entre la abrazadera de montaje 1 y la pieza de puente 6, mientras que el elemento 13 de goma inferior está dispuesto entre la pieza de puente 6 y una placa 14. Los elementos de goma 12 y 13 tienen unas posiciones confinadas en relación con la abrazadera de montaje 1, la pieza 6 de puente y la placa 14, porque estos miembros tienen unas hendiduras para los elementos de goma.

El término "goma" significa la inclusión de cualquier material elástico de goma.

La junta 7 se mantiene conjuntamente por los medios de tornillos 15, los cuales en el caso mostrado se enroscan en la abrazadera 1 y pasando por las aberturas correspondientes en los elementos de goma 12 y 13. Se crea una distancia fijada entre la abrazadera de montaje 1 y la placa 14, por los medios de unos manguitos (16) de distancia alrededor de los tornillos 15. Los elementos de goma 12 y 13 están pretensazos en el montaje, para asegurar que operen siempre bajo una compresión predeterminada. La pieza de puente 6 está provista con agujeros más grandes, para asegurar su libertad para moverse hasta un grado necesario en todas las direcciones en relación con la abrazadera 1 y la placa 14.

Con la junta 7 tal como se muestra y se describe y con una selección adecuada de dimensiones y material para los elementos de goma 12 y 13, es posible obtener los movimientos lineales y rotacionales con las rigideces adecuadas en todas las direcciones. La rigidez más grande está normalmente en la dirección vertical o en la dirección de los tornillos 5.

Con el fin de obtener una característica específica para la junta 7, la porción de la pieza 6 del puente en contacto con los elementos de goma 12 y 13 se hace cónica ligeramente hacia la izquierda en la figura 7. La porción de la pieza del puente está provista con varias ranuras para obtener un agarre mejorado sobre la goma.

Las figuras 8a-g ilustran la relación entre los distintos miembros de la mordaza bajo distintas condiciones de trabajo. Solo la figura 8a está provista con los numerales de referencia en aras de la claridad.

Así pues, en la figura 8a se muestran una pieza del puente 6 con la junta 7 y las palancas 8, 9 conectadas pivotalmente. Conectados pivotalmente a los extremos de la izquierda de las palancas 8, 9 (aunque no mostrados) se encuentran los soportes 4 de las zapatas de freno y hacia el extremo de la derecha la unidad de freno 11.

La figura 8a ilustra la mordaza en el comienzo de la aplicación del freno con zapatas nuevas 5 de freno sin desgaste alguno, y con un disco nuevo sin desgaste. Además de ello, el disco de freno está centrado en relación con la mordaza.

La figura 8b es una ilustración de la mordaza de la figura 8a algo más tarde durante el frenado.

La figura 8c corresponde a la figura 8a con la diferencia de que el disco de freno está desplazado axialmente (por ejemplo 20 mm) hacia arriba en la figura en relación con la mordaza.

La figura 8d ilustra la situación en que las zapatas de freno 5 así como también el disco de freno están desgastados, pero el disco de freno está centrado en relación con la mordaza.

La figura 8e corresponde a la figura 8d pero ilustra la situación en que las zapatas de freno 5 se han desgastado completamente.

La figura 8f corresponde a la figura 8d pero sin el disco de freno desplazado hacia arriba en la figura en relación con la mordaza.

La figura 8g corresponde a la figura 8e pero con el disco de freno axialmente desplazado hacia arriba en la figura en relación con la mordaza.

La mordaza de freno de disco mostrada y descrita está provista con una abrazadera de montaje 1, desde la cual todos los demás elementos de la mordaza están suspendidos, y que sirven para montar la mordaza en el carro de ruedas o bogie del vehículo ferroviario. No obstante, está dentro del alcance de la invención el poder abstenerse de la abrazadera de montaje y por ejemplo suspender los enlaces 3 de suspensión y la pieza de puente 6 directamente del carro con ruedas o bogie por medio de la junta elástica 7.

Son posibles modificaciones que estén dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.




Reivindicaciones:

1. Una mordaza de freno de disco para un vehículo ferroviario, que comprende unos soportes (4) de las zapatas de freno suspendidos en ambos lados de un disco de freno (BD) a frenar, para los movimientos solo en un plano perpendicular a una línea central (CL) substancialmente horizontal de la mordaza, en donde los miembros (6, 8, 9, 10) de la mordaza para transmitir los movimientos desde una unida de frenado (11) a los soportes (4) de las zapatas de freno están suspendidos desde el vehículo por medio solo de los elementos (12, 13) de material elástico de goma en una junta elástica (7), permitiendo movimientos hasta un cierto grado de los mencionados miembros en todas las direcciones, caracterizada porque la junta elástica (7) comprende al menos un elemento (12, 13) en forma de placa de goma elástica, la cual está montada substancialmente en forma horizontal en compresión entre una parte (1) para la fijación al vehículo y uno (6) de los mencionados miembros (6, 8, 9, 10) de la mordaza.

2. Una mordaza de freno de disco de acuerdo con la reivindicación 1, en donde los soportes (4) de las zapatas de freno y los miembros (6, 8, 9, 10) de la mordaza para transmitir los movimientos de la unida de frenado (11) a los soportes (4) de las zapatas de freno están suspendidos de una abrazadera (1) de montaje común.

3. Una mordaza de freno de disco de acuerdo con la reivindicación 2, en donde la junta elástica (7) está dispuesta entre la abrazadera (1) de montaje y una pieza de puente (6), a la cual se encuentran conectados pivotalmente las palancas (8, 9) para transmitir los movimientos de la unidad de freno (11) a los soportes (4) de las zapatas de freno.

4. Una mordaza de freno de disco de acuerdo con la reivindicación 3, en donde al menos un elemento de goma (12, 13) está montado entre la abrazadera de montaje (1) y la pieza del puente (6).

5. Una mordaza de freno de disco de acuerdo con la reivindicación 4, en donde la pieza del puente (6) está amordazada sin conexión metálica entre la abrazadera de montaje (1) y un elemento (12) de goma en forma de placa sobre un lado y una placa (14) y un elemento de goma (13) en forma de placa sobre el otro lado, en donde la placa (14) está fijada a la abrazadera (1) de montaje por los medios de tornillos (15).

6. Una mordaza de freno de disco, de acuerdo con la reivindicación 5, en donde los elementos de goma (12, 13) están sujetos a una compresión predeterminada, porque los tornillos (15) están rodeados por manguitos de distancia (16) que determinan la distancia entre la abrazadera de montaje (1) y la placa (14).


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