Disco de freno para vehículo ferroviario.

Disco de freno (30) destinado a ser montado solidario de un eje (1) de vehículo ferroviario montado rotatorioalrededor de un eje geométrico determinado (XX'),

comprendiendo el disco de freno (30) dos caras lateralesopuestas, estando dispuesto el disco de freno (30) para vibrar según una pluralidad de modos propios a unafrecuencia de vibración determinada, haciéndose inestables al menos dos modos propios principales del disco defreno (30) durante la aplicación de una fuerza de rozamiento, para un coeficiente de rozamiento determinado, sobreal menos una cara lateral del disco de freno (30), comprendiendo la periferia del disco de freno (30) un relieve ypresentando una disimetría alrededor del citado eje geométrico (XX') de manera que las frecuencias de vibración delos modos propios principales del disco de freno (30) están distantes una de otra, disco caracterizado por el hecho de que el disco de freno (30) comprende un cuerpo axisimétrico, preferentemente circular, y al menos un segmentoen saliente (P1-P3) formado en el citado cuerpo, comprendiendo el cuerpo axisimétrico un centro de gravedad decuerpo (Gc) colocado en su eje geométrico, comprendiendo el disco de freno (30) un centro de gravedad de disco(Gd) desplazado con respecto al eje geométrico del cuerpo axisimétrico.

Disco de freno para vehiculo ferroviarioº

La invencion concierne a un dispositivo de frenado para vehiculo ferroviario y, de modo mas particular, a un dispositivo de frenado que comprende un disco de freno destinado a ser montado en un eje de vehiculo ferroviario.

Un vehiculo ferroviario tal como un tren de gran velocidad TGV comprende de manera clasica una pluralidad de vagones. Cada vagon es soportado por al menos un bogie que comprende dos ejes provistos de ruedas destinadas a estar en contacto con los railes de la via de ferrocarril.

Para permitir disminuir la velocidad del vehiculo ferroviario durante su entrada en una estacion, el vehiculo comprende al menos un dispositivo de frenado que comprende, por una parte, un disco de freno y, por otra, una guarnicion de frenado destinada a entrar en contacto con la superficie del disco de freno con el fin de transformar la energia cinetica del eje en energia termica disipada en el disco de freno.

De manera clasica, en las extremidades del eje estan montadas ruedas, quedando zunchados cuatro discos de freno alrededor del eje entre las ruedas. Asi, las ruedas, el eje y los discos de freno son solidarios en rotacion en el transcurso del desplazamiento del vehiculo ferroviario. A cada disco de freno esta asociada una guarnicion de freno montada solidariamente con el bogie.

El dispositivo de frenado de acuerdo con la tecnica anterior comprende un disco de freno de forma circular asi como una guarnicion, conocida por el especialista en la materia, en la cual estan situados salientes destinados a entrar en contacto con la superficie lateral del disco de freno.

De manera clasica, la guarnicion es arrastrada a contacto con el disco de freno por una palanca amplificadora,

denominada igualmente timoneria por el especialista en la materia, unida por una union pivote al bogie y de la cual una primera extremidad es solidaria de la guarnicion y una segunda extremidad es solidaria de un vastago de un gato neumatico que puede ser mandado por un operario. A la llegada del tren a una estacion, el operario activa el dispositivo de frenado, lo que manda al gato neumatico de manera que desplaza a la segunda extremidad de la palanca amplificadora. Debido a la union pivote, la guarnicion se adhiere firmemente contra la superficie lateral del

disco de freno para disipar la energia cinetica del tren y hacerle disminuir la velocidad. En la practica, cada disco de freno queda « cogido en sandwich » por dos guarniciones de frenado.

El principal inconveniente de los dispositivos de frenado actuales es que estos generan un chirrido casi sistematicamente durante la llegada a una estacion. Un chirrido es un crujido agudo, un ruido estridente cuyo nivel sonoro maximo oscila, a un metro del canto del anden, entre 100 dB y 110 dB durante el paso de un tren. Aunque el

chirrido no afecta en modo alguno a la seguridad del frenado, este presenta una molestia importante tanto para los viajeros como para los que se encuentran en las estaciones.

El chirrido resulta de vibraciones autoentretenidas generadas por los diferentes constituyentes del dispositivo de frenado en el transcurso del rozamiento de las guarniciones contra el disco de freno.

El fenomeno de rozamiento a escala microscopica induce vibraciones del disco de freno a escala macroscopica. Asi,

contrariamente a la idea recibida, el chirrido no resulta del ruido que proviene del contacto de las guarniciones con el disco de freno, sino que resulta principalmente de una vibracion del disco de freno.

El documento US 4 523 666 A muestra un disco de freno de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1.

Con el fin de eliminar al menos algunos de estos inconvenientes, la invencion concierne a un disco de freno destinado a ser montado solidario de un eje de vehiculo ferroviario montado rotatorio alrededor de un eje geometrico 40 determinado, comprendiendo el disco de freno dos caras laterales opuestas, estando dispuesto el disco de freno para vibrar segun una pluralidad de modos propios, haciendose inestables al menos dos modos propios principales del disco de freno durante la aplicacion de una fuerza de rozamiento, para un coeficiente de rozamiento determinado, sobre al menos una cara lateral del disco de freno, estando definido cada modo propio principal inestable por una tasa de divergencia, comprendiendo la periferia del disco de freno un relieve y presentando una 45 disimetria alrededor del citado eje geometrico de manera que las tasas de divergencia de los citados modos propios principales permanezcan negativas o nulas durante la aplicacion de la fuerza de rozamiento para el coeficiente de rozamiento determinado, preferentemente del orden de 0, 4.

Asi, de manera ventajosa, la forma del disco de freno permite liberarse del acoplamiento de modos propios de vibracion intrinsecos al disco durante el frenado. Dado que las tasas de divergencia de los modos propios no son 50 positivas, los modos propios principales no se hacen inestables durante la aplicacion de la fuerza de frenado, lo que limita el chirrido.

Dicho de otro modo, la invencion concierne a un disco de freno destinado a ser montado solidario de un eje de vehiculo ferroviario montado rotatorio alrededor de un eje geometrico determinado, comprendiendo el disco de freno dos caras laterales opuestas, estando dispuesto el disco de freno para vibrar segun una pluralidad de modos propios a una frecuencia de vibracion determinada, haciendose inestables al menos dos modos propios principales del disco de freno durante la aplicacion de una fuerza de rozamiento de coeficiente de rozamiento determinado sobre al menos una cara lateral del disco de freno, comprendiendo la periferia del disco de freno un relieve y presentando una disimetria alrededor del citado eje geometrico de manera que las frecuencias de vibracion de los modos propios principales del disco de freno esten distantes una de otra.

Una disimetria periferica del disco implica una separacion de las frecuencias de vibracion de los modos propios principales del disco de freno. Resulta asi que, durante el frenado, el coeficiente de rozamiento de las guarniciones contra las superficies laterales del disco de freno no es suficiente para provocar un acoplamiento de los modos propios principales y por tanto un chirrido. El chirrido ligado al frenado queda por tanto atenuado. Preferentemente, las frecuencias de vibracion de los modos propios principales del disco de freno estan distantes una de otra al menos en 80 Hz. De manera preferida, las frecuencias de vibracion de los modos propios principales del disco de freno distan una de otra al menos en 100 Hz.

Ademas, una disimetria periferica no perturba el frenado, al no ser modificadas las superficies laterales del disco de freno destinadas a entrar en contacto con las guarniciones. Esto permite reemplazar un disco de freno de acuerdo con la tecnica anterior por un disco de freno de acuerdo con la invencion sin modificar otros elementos de los dispositivos de frenado.

El disco de freno comprende un cuerpo axisimetrico, preferentemente circular, y al menos un segmento en saliente formado en el citado cuerpo. Asi, solo la periferia del disco de freno tiene un relieve. El cuerpo axisimetrico comprende un centro de gravedad de cuerpo colocado en su eje geometrico, el disco de freno comprende un centro de gravedad de disco desplazado con respecto al eje geometrico del cuerpo axisimetrico. Debido al desplazamiento de su centro de gravedad, el disco de freno tiene un desequilibrio que permite separar las frecuencias de vibracion de los modos propios principales del disco de freno. Dicho de otro modo, el desequilibrio del disco de freno permite atenuar el chirrido de freno, lo que es ventajoso.

De manera preferida, el cuerpo axisimetrico y el segmento en saliente forman un conjunto monobloque.

De acuerdo con un aspecto de la invencion, el cuerpo axisimetrico comprende dos caras laterales opuestas separadas por un canto periferico, estando formado el segmento en saliente en el canto periferico del citado cuerpo del disco.

De acuerdo con otro aspecto de la invencion, comprendiendo el disco de freno un centro, el segmento en saliente se extiende en un arco circular cuyo angulo abierto esta definido con respecto al centro del disco. Un arco circular perturba solo debilmente la rotacion del disco de freno, siendo el desequilibrio limitado.

De acuerdo con un aspecto preferido, el angulo abierto esta comprendido entre 100 y 300, preferentemente igual a 200, lo que permite evitar un acoplamiento de los modos principales y por tanto un chirrido de gran amplitud.

Preferentemente, el segmento en saliente comprende un material amortiguador a fin de limitar la amplitud de las vibraciones del disco de freno y... [Seguir leyendo]

1. Disco de freno (30) destinado a ser montado solidario de un eje (1) de vehiculo ferroviario montado rotatorio alrededor de un eje geometrico determinado (XX') , comprendiendo el disco de freno (30) dos caras laterales opuestas, estando dispuesto el disco de freno (30) para vibrar segun una pluralidad de modos propios a una frecuencia de vibracion determinada, haciendose inestables al menos dos modos propios principales del disco de freno (30) durante la aplicacion de una fuerza de rozamiento, para un coeficiente de rozamiento determinado, sobre al menos una cara lateral del disco de freno (30) , comprendiendo la periferia del disco de freno (30) un relieve y presentando una disimetria alrededor del citado eje geometrico (XX') de manera que las frecuencias de vibracion de los modos propios principales del disco de freno (30) estan distantes una de otra, disco caracterizado por el hecho de que el disco de freno (30) comprende un cuerpo axisimetrico, preferentemente circular, y al menos un segmento en saliente (P1ºP3) formado en el citado cuerpo, comprendiendo el cuerpo axisimetrico un centro de gravedad de cuerpo (Gc) colocado en su eje geometrico, comprendiendo el disco de freno (30) un centro de gravedad de disco (Gd) desplazado con respecto al eje geometrico del cuerpo axisimetrico.

2. Disco de acuerdo con la reivindicacion 1, en el cual el cuerpo axisimetrico y el segmento en saliente (P1ºP3) forman un conjunto monobloque.

3. Disco de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 2, en el cual el cuerpo axisimetrico comprende dos caras laterales opuestas separadas por un canto periferico, estando formado el segmento en saliente (P1ºP3) en el canto periferico del citado cuerpo del disco.

4. Disco de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, en el cual, comprendiendo el disco de freno (30) un centro, el segmento en saliente (P1ºP3) se extiende en un arco circular cuyo angulo abierto esta definido con respecto al centro del disco.

5. Disco de acuerdo con la reivindicacion 4, en el cual el angulo abierto esta comprendido entre 100 y 300, preferentemente igual a 200.

6. Disco de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, en el cual el segmento en saliente (P1ºP3) comprende un material amortiguador (º1) .

º. Disco de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, en el cual el disco de freno (30) comprende al menos dos segmentos en saliente (P1ºP3) formados en el citado cuerpo.

8. Disco de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a , en el cual el disco de freno (30) comprende al menos tres segmentos en saliente (P1ºP3) formados en el citado cuerpo.

º. Disco de acuerdo con la reivindicacion 8, en el cual las separaciones angulares definidas entre dos segmentos en saliente consecutivos (P1 ºP2, P2ºP3; P3ºP1) son diferentes.

10. Disco de acuerdo con una de las reivindicaciones 8 a , en el cual el disco de freno (30) comprende un segmento en saliente principal (P1) y dos segmentos en saliente auxiliares (P2ºP3) de dimensiones inferiores a las del segmento en saliente principal (P1) .

11. Disco de acuerdo con la reivindicacion 10, en el cual el segmento en saliente principal (P1) esta distante del segmento en saliente auxiliar (P2ºP3) mas proximo una distancia angular al menos igual a 800, preferentemente igual a º00.

12. Disco de acuerdo con una de las reivindicaciones 8 a 11, en el cual los segmentos en saliente auxiliares (P2ºP3) estan distantes uno de otro una distancia angular de aproximadamente 200.

13. Dispositivo de frenado que comprende al menos un disco de freno (30) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes y una guarnicion (4) destinada a aplicar una fuerza de rozamiento contra el disco de freno (30) .

14. Vehiculo ferroviario que comprende un eje (1) y al menos dos dispositivos de frenado de acuerdo con la reivindicacion 13, estando montados los discos de freno (30) de los dos dispositivos de frenado en el citado eje (1) y desplazados angularmente uno respecto de otro con respecto al eje geometrico (XX') del citado eje (1) de manera que se limita un desequilibrio del citado eje (1) .