Guarnición de freno para un freno de disco.

Guarnición de freno (2) para un freno de disco, especialmente para vehículos ferroviarios,

con al menos una chapa de soporte (3) con varios segmentos de fricción (4) fijados de forma removible a la chapa de soporte (3) y con una pieza posterior (1), estando sujeta la chapa de soporte (3) en la pieza posterior (1) por medio de al menos un elemento de sujeción (6), caracterizada por que al menos un segmento de fricción (4) está fijado de forma giratoria a la chapa de soporte (3) y se puede inmovilizar en al menos dos posiciones diferentes sobre la chapa de soporte (3) de forma resistente a la torsión, produciendo un cambio de posición del segmento de fricción (4) un cambio de la distribución de las superficies de fricción de los segmentos de fricción (4) con respecto a la superficie del soporte.

Guarnición de freno para un freno de disco La invención se refiere a una guarnición de freno para un freno de disco, especialmente para vehículos ferroviarios, con al menos una chapa de soporte con varios segmentos de fricción fijados de forma removible a la chapa de soporte y con una pieza posterior, estando sujeta la chapa de soporte en la pieza posterior por medio de al menos un elemento de sujeción.

Por el documento DE3231279A1 se dio a conocer un soporte de guarnición de freno para frenos de disco de guarnición parcial, especialmente de vehículos ferroviarios, con una placa de base que por una parte soporta una guarnición de fricción y por otra parte está unida, dado el caso de forma removible, a un elemento de soporte o de accionamiento del dispositivo tensor de tracción de freno. La guarnición de freno está dividida en elementos de guarnición de fricción individuales, sujetos elásticamente en la placa de base perpendicularmente con respecto a la superficie de fricción. La placa de base está realizada en su zona marginal como montura, estando sujetos en la montura los elementos de guarnición de fricción que juntos forman un bloque de guarnición de fricción. Los distintos elementos de guarnición de fricción presentan un juego de deslizamiento paralelamente con respecto a la superficie de fricción, y en el sentido de acción de las fuerzas de fricción de los elementos de guarnición de fricción originadas en la superficie de fricción durante los procedimientos de frenado, los elementos de guarnición de fricción se pueden aplicar unos en otros con un apoyo mutuo y juntos se pueden apoyar contra la montura.

Por el estado de la técnica ya se conocen guarniciones de freno del tipo mencionado anteriormente. Las guarniciones de freno conocidas presentan dos chapas de soporte con una pluralidad de segmentos de fricción que están sujetos por pares por una chapa posterior realizada en forma de soporte transversal y atornillados con esta de forma axialmente flexible. Cada segmento de fricción está sujeto en la chapa de soporte de forma resistente a la torsión por medio de al menos dos elementos de engrane situados a una distancia entre ellos. Por ejemplo, un segmento de fricción puede presentar dos elementos de engrane en forma de pernos que en el lado plano del segmento de fricción, opuesto al material de fricción, sobresalen hacia la chapa de soporte y engranan en cavidades adaptadas, especialmente taladros, de la chapa de soporte. Además, está previsto un medio de fijación en forma de perno para soportar o fijar el segmento de fricción a la chapa de soporte. Estando realizado adecuadamente, el medio de fijación puede estar realizado en caso de necesidad también por un elemento de engrane. Generalmente, sin embargo, los elementos de engrane sirven tan sólo para asegurar el segmento de fricción de forma resistente a la torsión sobre la chapa de soporte y no aseguran los segmentos de fricción contra su levantamiento de la chapa de soporte. Para asegurar el segmento de fricción contra su levantamiento de la chapa de soporte está previsto el medio de fijación. Los segmentos de fricción se pueden mover o bascular independientemente entre ellos para garantizar una solicitación uniforme de los segmentos de fricción durante el procedimiento de frenado.

Durante la marcha de los vehículos en determinados trayectos se produce una considerable carga mecánica de las guarniciones de freno como consecuencia de elevadas aceleraciones, lo que conduce a un desgaste más elevado de las guarniciones de freno conocidas, incluidos los sistemas de soporte, especialmente a grietas en las piezas de chapa y la destrucción de uniones (uniones por soldadura y por remaches) . Durante el procedimiento de frenado aumenta fuertemente la temperatura del disco de freno produciendo un desgaste más elevado del disco de freno y de los segmentos de fricción. Debido a que la distribución de la presión y de la velocidad no resulta óptima para todos los tamaños de disco sigue aumentando el desgaste y se puede producir también de forma distribuida muy irregularmente a lo largo de la correa de freno. Además, se producen ruidos de frenado molestos durante el procedimiento de frenado.

La presente invención tiene el objetivo de proporcionar una guarnición de freno con propiedades mejoradas.

El objetivo antes citado se consigue mediante un guarnición de freno con las características de las reivindicaciones 1, 4 o6.

Algunas formas de realización ventajosas de la invención se describen en las reivindicaciones subordinadas.

La pieza posterior puede estar realizada como pieza de fundición, lo que a causa de la alta termoconductividad de los componentes de fundición conduce durante el procedimiento de frenado a una mayor evacuación de calor desde el disco de freno y por tanto a temperaturas más bajas del disco. Por las temperaturas más bajas del disco se consigue limitar los fenómenos de desgaste en el disco de freno y en la guarnición de freno, lo que repercute positivamente en los gastos de servicio. En relación con la invención se ha mostrado que mediante el uso de piezas posteriores de un material de fundición se consigue reducir en hasta 180º C las temperaturas del disco de freno originadas durante el frenado en comparación con el uso de guarniciones de freno con piezas posteriores de chapa. Por la aportación más homogénea de calor son sensiblemente más bajos los gradientes de temperatura y, por tanto, se reduce la tendencia a la formación de grietas.

Las piezas de fundición se caracterizan por una alta estabilidad de forma. Las tensiones en las piezas de fundición son más reducidas incluso bajo cargas extremas en comparación con las piezas de chapa, de modo que la

guarnición de freno según la invención con una pieza posterior de un material de fundición presenta una duración útil notablemente más larga. En experimentos de aceleración se ha demostrado que en la guarnición de freno según la invención se produce un reducido desgaste incluso en caso de fuertes aceleraciones cambiantes, durante los que no se han producido grietas en la pieza posterior. Esto permite el uso de la guarnición de freno según la invención incluso en vehículos que se muevan por trayectos que conducen a aceleraciones extremas de la guarnición de freno durante el procedimiento de frenado y por tanto a altas solicitaciones.

Por las mejores propiedades mecánicas y las mejores propiedades de termoconductividad de las piezas posteriores de un material de fundición se puede reducir el grosor de la pieza posterior en comparación con las piezas de chapa conocidas por el estado de la técnica, lo que conduce a un ahorro de peso o, en caso de un grosor correspondientemente mayor de la pieza posterior, permite incluso el uso del sistema de guarnición de freno según la invención en clases de potencia más altas. Sólo conduce a un ahorro de peso en caso de modificar la pieza de chapa de tal forma que presente una potencia comparable.

Finalmente, mediante un material de fundición también se podrían desplazar en parte a una gama de frecuencia no audible para el oído humano las frecuencias que se producen habitualmente en construcciones de chapa y que son responsables de los ruidos de chirrido.

Preferentemente, la pieza posterior se compone de fundición maleable, especialmente de fundición maleable con la denominación de material EN-GJMB550-4, anteriormente GTS-55-04. La fundición maleable presenta una alta estabilidad mecánica y una alta termoconductividad. A este respecto, la pieza posterior puede presentar un contenido de carbono de 2 a 4 % en peso, preferentemente de aprox. el 2, 8 % en peso, y/o un contenido de silicio del 1 al 2 % en peso, preferentemente de aprox. el 1, 3 % en peso, y/o un contenido de manganeso del 0, 1 al 1, 0 % en peso, preferentemente de aprox. el 0, 5 % en peso, y/o un contenido de azufre del 0, 05 al 0, 5 % en peso, preferentemente de aprox. el 0, 1 % en peso. La resistencia a la tracción Rm de la pieza posterior debe ser de entre 500 y 600 MPa, preferentemente de aprox. 550 MPa, y/o el límite elástico Rp0, 2 debe ser de entre 300 y 400 MPa, preferentemente de aprox. 340 MPa, y/o la resistencia a la flexión alternante RBW debe ser de entre 200 y 300 MPa, preferentemente de entre 250 y 270 MPa, y/o el alargamiento de rotura A 3 debe ser de entre el 3 y el 5 %, preferentemente de aprox. el 4 %, y/o la dureza según Brinell debe ser de entre 180 y 300 HB, preferentemente de aprox. 250 HB.

La pieza posterior puede presentar al menos un agujero oblongo para un elemento de sujeción con el que la chapa de soporte está fijada a la pieza posterior, que se extiende preferentemente de forma paralela o en un ángulo con respecto al eje central de un disco... [Seguir leyendo]

1. Guarnición de freno (2) para un freno de disco, especialmente para vehículos ferroviarios, con al menos una chapa de soporte (3) con varios segmentos de fricción (4) fijados de forma removible a la chapa de soporte (3) y con una pieza posterior (1) , estando sujeta la chapa de soporte (3) en la pieza posterior (1) por medio de al menos un elemento de sujeción (6) , caracterizada por que al menos un segmento de fricción (4) está fijado de forma giratoria a la chapa de soporte (3) y se puede inmovilizar en al menos dos posiciones diferentes sobre la chapa de soporte (3) de forma resistente a la torsión, produciendo un cambio de posición del segmento de fricción (4) un cambio de la distribución de las superficies de fricción de los segmentos de fricción (4) con respecto a la superficie del soporte.

2. Guarnición de freno (2) según la reivindicación 1, caracterizada por que en la chapa de soporte (3) están previstos al menos dos taladros de sujeción (14) para al menos un elemento de aseguramiento (20) que están dispuestos alrededor del punto de giro del segmento de fricción (4) .

3. Guarnición de freno (2) según las reivindicaciones 1 o 2, caracterizada por que el punto de giro coincide con el centro de gravedad de una superficie de fricción (7) del segmento de fricción (4) o por que el punto de giro está dispuesto de forma excéntrica con respecto al centro de gravedad.

4. Guarnición de freno (2) para un disco de freno, especialmente para vehículos ferroviarios, con al menos una chapa de soporte (3) con varios segmentos de fricción (4) fijados a la chapa de soporte (3) de forma removible y con una pieza posterior (1) , estando sujeta la chapa de soporte (3) en la pieza posterior (1) por medio de al menos un elemento de sujeción (6) , preferentemente según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que al menos un segmento de fricción (4) está fijado a la chapa de soporte (3) de forma deslizable y se puede inmovilizar en al menos dos posiciones diferentes sobre la chapa de soporte (3) , produciendo un cambio de posición del segmento de fricción (4) un cambio de la distribución de las superficies de fricción de los segmentos de fricción (4) con respecto a la superficie del soporte.

5. Guarnición de freno (2) según la reivindicación 4, caracterizada por que el segmento de fricción (4) se conduce de forma deslizable a lo largo de una escotadura de la chapa de soporte (3) .

6. Guarnición de freno (2) para un disco de freno, especialmente para vehículos ferroviarios, con al menos una chapa de soporte (3) con varios segmentos de fricción (4) fijados a la chapa de soporte (3) de forma removible y con una pieza posterior (1) , estando sujeta la chapa de soporte (3) en la pieza posterior (1) por medio de al menos un elemento de sujeción (6) , preferentemente según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que al menos un segmento de fricción (4) se puede fijar en dos puntos diferentes sobre la chapa de soporte (3) por recolocación, siendo el número de puntos de fijación posibles sobre la chapa de soporte (3) mayor que el número máximo de segmentos de fricción (4) que se pueden fijar sobre la chapa de soporte (3) .

7. Guarnición de freno (2) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que para reducir vibraciones está previsto al menos un elemento de amortiguación entre la chapa de soporte (3) y la pieza posterior (1) .

8. Guarnición de freno (2) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que al menos dos segmentos de fricción (4) presentan superficies de fricción (7) de diferente geometría y/o de diferente tamaño y/o con un diferente valor de fricción y/o se componen de diferentes materiales de fricción.

9. Guarnición de freno (2) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que superficies de fricción (7) de los segmentos de fricción (4) cubren entre el 30 % y el 95 % de la superficie de la chapa de soporte (3) , especialmente entre el 50 % y el 80 % de la superficie.

10. Guarnición de freno (2) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la pieza posterior

(1) está realizada como pieza de fundición.

11. Guarnición de freno (2) según la reivindicación 10, caracterizada por que la pieza posterior (1) presenta un contenido de carbono del 2 al 4 % en peso, preferentemente de aprox. el 2, 8 % en peso, y/o un contenido de silicio del 1 al 2 % en peso, preferentemente de aprox. el 1, 3 % en peso, y/o un contenido de manganeso del 0, 1 al 1, 0 % en peso, preferentemente de aprox. el 0, 5 % en peso, y/o un contenido de azufre del 0, 05 al 0, 5 % en peso, preferentemente de aprox. 0, 1 % el en peso.

12. Guarnición de freno según una de las reivindicaciones 10 u 11 anteriores, caracterizada por que la resistencia a la tracción Rm de la pieza posterior (1) debe ser de entre 500 y 600 MPa, preferentemente de aprox. 550 MPa, y/o el límite elástico Rp0, 2 es de entre 300 y 400 MPa, preferentemente de aprox. 340 MPa, y/o la resistencia a la flexión alternante RBW debe ser de entre 200 y 300 MPa, preferentemente de entre 250 y 270 MPa, y/o el alargamiento de rotura A debe ser de entre el 3 y el 5 %, preferentemente de aprox. el 4 %, y/o la dureza según Brinell debe ser de entre 180 y 300 HB, preferentemente de aprox. 250 HB.

13. Guarnición de freno (2) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la chapa de soporte (3) está realizada por toda su superficie como placa plana y especialmente no están canteadas ni dobladas las zonas de borde (12) de la chapa de soporte (3) .

14. Guarnición de freno según la reivindicación 13, caracterizada por que la chapa de soporte (3) se compone de un acero bonificado aleado con una resistencia a la tracción Rm de 600 a 1.500 MPa, preferentemente de 800 a 1.300 MPa, y/o un límite elástico Pp0.2 de 500 a 1.000 MPa, preferentemente de 550 a 900 MPa, y/o una alargamiento de rotura A del 8 al 15 %, preferentemente del 10 al 13 %.

15. Guarnición de freno según la reivindicación 13 o 14, caracterizada por que la chapa de soporte (3) presenta un contenido de carbono del 0, 3 al 0, 5 % en peso, preferentemente del 0, 38 al 0, 45 % en peso, y/o un contenido de silicio inferior al 0, 6 % en peso, preferentemente inferior al 0, 4 % en peso, y/o un contenido de manganeso del 0, 5 al 1, 0 % en peso, preferentemente del 0, 6 al 0, 9 % en peso, y/o un contenido de fósforo del 0, 03 al 0, 05 % en peso, preferentemente de aprox. el 0, 035 % en peso, y/o un contenido de azufre del 0, 03 al 0, 05 % en peso, preferentemente de aprox. el 0, 035 % en peso, y/o un contenido de cromo del 0, 8 al 1, 3 % en peso, preferentemente del 0, 9 al 1, 2 % en peso, y/o un contenido de molibdeno del 0, 1 al 0, 4 % en peso, preferentemente del 0, 15 al 0, 3 % en peso.