Disco de freno ferroviario.

Disco de freno (10) para equipo rodante destinado, por una parte,

a que sea solidario con una rueda al frenar (2) y, en segundo lugar, a asistir en la frenada con un forro de freno (3) que va montado sobre una mordaza móvil (4) y que es susceptible de entrar en contacto con el disco (10) por la acción de medios de control (5); el disco (10) lleva, en una cara interior (16) opuesta a la cara de frenado (18), elementos de refuerzo (20) que comprenden nervaduras (22-25) dirigidas al menos en dirección radial y concéntrica con respecto a un eje central (X) de la rueda (2), de forma que se pueda controlar la deformación del disco (10) producida por el calor de la frenada; el disco (10) incluye al menos cuatro orificios ciegos internos (44, 46) taladrados hacia a la rueda (2) y destinados a recibir pasadores (50) de centrado y de premontaje de los sectores del disco (10) sobre la rueda (2) y se caracteriza porque al menos dos de los orificios ciegos (46) son alargados.

Disco de freno ferroviario [0001] La presente invención se refiere a un disco de freno ferroviario. El campo de la invención es el de los sistemas de frenado para equipo rodante ferroviario, del tipo de tren, tranvía o metro.

Tal como se sabe, un disco de freno del tipo de brida sobre rueda está destinado, por una parte, a que sea solidario con una rueda al frenar y, en segundo lugar, a asistir en la frenada con un forro de freno. Este forro va montado sobre una mordaza móvil y susceptible de entrar en contacto con el disco bajo el efecto de los medios de control. En general, y en particular en trenes de alta velocidad, los discos van montados a cada lado de la rueda con el fin de mejorar el rendimiento de la frenada. Durante una fase de frenado de alta velocidad, los discos pueden alcanzar una temperatura elevada, del orden de 900 °C.

En la práctica, la temperatura de la frenada y los esfuerzos ejercidos por los forros y las mordazas tienden a deformar los discos, especialmente cuando estos están realizados en un solo bloque. En concreto, los discos se deforman formando cono hacia adentro, cuya consecuencia posible es su expulsión de la rueda.

Por otra parte, estos discos sufren deformaciones, no solo durante el uso, sino también durante su fabricación. Estas deformaciones se acentúan con discos monobloque, debido a sus grandes dimensiones. En particular, que el disco se tuerza podría provocar un equilibrado de frenado y el desgaste prematuro de los forros, al entrar en contacto con una superficie que no es perfectamente plana.

Es conveniente endurecer los discos de freno dotándolos de nervaduras radiales, lo que permite mejorar el contacto de los discos con el flanco de la rueda y crear aletas de refrigeración, véase por ejemplo DE 6609470U. Tales nervaduras radiales son sin embargo insuficientes para controlar las deformaciones a altas temperaturas, tal como hemos mencionado.

Otro inconveniente de los discos monobloque es su considerable peso, que requiere de la intervención de al menos dos operadores para efectuar su instalación y retirada, el uso de sistemas de manipulación e incluso la extracción de la rueda completa, durante la puesta en servicio o durante las operaciones de mantenimiento.

GB-A-2 128 695 describe un disco de freno para equipo rodante ferroviario que comprende varios sectores unidos a los lados contrarios de una rueda. Cada segmento comprende nervaduras radiales que definen canales radiales que permiten la circulación del aire entre los sectores y la rueda. Pero esto no es satisfactorio, como se explicó anteriormente.

El documento WO-A-2010 071 169 describe un disco de freno para equipo rodante ferroviario, que incluye nervaduras radiales y concéntricas. La disipación térmica mejora en comparación con un disco dotado solo 40 de nervaduras radiales. Sin embargo, el disco de freno descrito en este documento es anular y monobloque. Además, dada la baja superficie de fricción de la corona, no es posible desarrollar fuerzas de frenado importantes, lo que limita la aplicación. Por otra parte, el montaje del disco sobre la rueda y la transmisión de potencia se llevan a cabo mediante el uso de tornillos lo que, en última instancia, genera un problema de abolladuras, impidiendo el desmontaje del disco y la reducción de la vida útil del conjunto. Este disco deja de permitir reducir la fatiga mecánica 45 de los forros sobre los orificios de paso de los elementos de fijación. Finalmente, este documento está destinado principalmente a abordar el problema del ruido generado durante la ejecución de trenes de alta velocidad, y no a aumentar la vida útil del disco.

El propósito de la presente invención es proponer un disco de freno ferroviario mejorado, a fin de 50 remediar las desventajas de la técnica anterior, manteniendo al mismo tiempo la intercambiabilidad con respecto a los equipos existentes.

Para este fin, la invención hace referencia a un disco de freno para equipo rodante destinado, por una parte, a que sea solidario con una rueda al frenar y, en segundo lugar, a asistir en la frenada con un forro de freno 55 que va montado sobre una mordaza móvil y que es susceptible de entrar en contacto con el disco por la acción de medios de control; el disco lleva, en una cara interior opuesta a la cara de frenado, elementos de refuerzo que comprenden nervaduras dirigidas al menos en dirección radial y concéntrica con respecto a un eje central de la rueda, de forma que se pueda controlar la deformación del disco producida por el calor de la frenada; el disco incluye al menos cuatro orificios ciegos internos taladrados hacia a la rueda y destinados a recibir pasadores de

centrado y de premontaje de los sectores del disco sobre la rueda y se caracteriza porque al menos dos de los orificios ciegos son alargados.

Por lo tanto, la invención permite mejorar el sistema de frenado ferroviario mediante la reducción, por una parte, del efecto de deyección del disco de freno en funcionamiento y, por otra parte, de las deformaciones del disco generado durante la fabricación y su uso en el frenado. Las nervaduras al menos radiales y concéntricas permiten reforzar el disco y mejorar su comportamiento durante la fase de frenado. De acuerdo con diversas variantes de la invención, que se describen a continuación, las configuraciones particulares de las nervaduras permiten además alargar la vida del disco. La invención también facilita el montaje y desmontaje del disco de freno sobre su eje durante la instalación inicial o durante las tareas de mantenimiento, sobre todo gracias a la presencia de orificios alargados. Además, estas ranuras permiten apoyar una leve dilatación diferencial del disco y/o de la rueda. Por lo tanto, la combinación de nervaduras radiales, nervaduras concéntricas, orificios ciegos y orificios ciegos alargados mejora en gran medida la vida del disco.

Se acuerdo con otras características ventajosas de la invención, consideradas de forma aislada o combinadas:

- El disco consiste en al menos dos sectores, preferiblemente tres; cada sector tiene dos orificios pasantes ciegos internos hacia la rueda, de los cuales al menos uno es ciego alargado.

- Cada orificio ciego alargado tiene, con respecto al eje central, una anchura ortorradial que es mayor que una anchura radial; la diferencia entre la anchura ortorradial y la anchura radial es de entre el % y el 30 %, preferiblemente entre el 5 % y el 15 % y, más preferiblemente aún, del 6 %.

-Cada orificio ciego alargado se forma ampliando un orificio ciego radial u ortorradialmente con respecto al eje central, en particular por mecanización.

- El disco se perfora con diversos orificios pasantes en su cara interior y su superficie de frenado, recibiendo cada uno un tapón de obturación configurado para atenuar el ruido debido a los efectos de turbulencia del aire que se producen cuando el equipo ferroviario que lleva la rueda y el disco se encuentra en movimiento.

- Cada tapón consta de una ranura y es elásticamente deformable, con dos paredes de la ranura que se acercan entre sí durante la instalación del disco en la rueda o durante tareas de mantenimiento.

-Los elementos de refuerzo comprenden nervaduras radiales, nervaduras concéntricas y nervaduras inclinadas con respecto a una dirección radial, visto en la intersección entre las nervaduras inclinadas y una línea curva situada sustancialmente a medio camino entre un borde interior y un borde exterior del disco.

- La cara interior del disco cuenta con múltiples nervaduras inclinadas más de 10° con respecto a la dirección radial considerada en la intersección de la línea curva con estas nervaduras inclinadas. Una parte de las nervaduras están interconectadas para formar una nervadura corrugada, con una forma sinusoidal continua notable.

- Las nervaduras concéntricas pertenecientes a la nervadura ondulada están dispuestas de manera alternativa del lado del borde interior y del borde exterior del disco. Los elementos de refuerzo comprenden nervaduras radiales, 45 nervaduras concéntricas y nervaduras inclinadas con respecto a una dirección radial, visto en la intersección entre las nervaduras inclinadas y una línea curva situada sustancialmente a medio camino entre un borde interior y un borde exterior del disco; una parte de dichas nervaduras está interconectada para formar una nervadura ondulada, cuyas nervaduras concéntricas están dispuestas de manera alternativa del lado del borde interior y del borde exterior del disco.

-Los elementos de refuerzo conectan terminales de al menos dos tipos diferentes; estos terminales se proyectan sobre la cara interior del disco y se han diseñado para apoyarse contra la rueda, con al menos algunos... [Seguir leyendo]

1. Disco de freno (10) para equipo rodante destinado, por una parte, a que sea solidario con una rueda al frenar (2) y, en segundo lugar, a asistir en la frenada con un forro de freno (3) que va montado sobre una mordaza 5 móvil (4) y que es susceptible de entrar en contacto con el disco (10) por la acción de medios de control (5) ; el disco (10) lleva, en una cara interior (16) opuesta a la cara de frenado (18) , elementos de refuerzo (20) que comprenden nervaduras (22-25) dirigidas al menos en dirección radial y concéntrica con respecto a un eje central (X) de la rueda (2) , de forma que se pueda controlar la deformación del disco (10) producida por el calor de la frenada; el disco (10) incluye al menos cuatro orificios ciegos internos (44, 46) taladrados hacia a la rueda (2) y destinados a recibir pasadores (50) de centrado y de premontaje de los sectores del disco (10) sobre la rueda (2) y se caracteriza porque al menos dos de los orificios ciegos (46) son alargados.

2. Disco de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el disco (10) está formado por al menos dos sectores (11, 12; 11, 12, 13) , preferiblemente tres sectores (11, 12, 13) , de los cuales cada uno comprende dos orificios interiores ciegos (44, 46) que se abren hacia la rueda (2) , de los que al menos uno es ciego alargado (46) .

3. Disco de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque cada orificio ciego alargado (46) tiene, con respecto al eje central (X) , una anchura ortorradial (L46A) que es mayor que una anchura radial (L46B) ; la diferencia entre la anchura ortorradial (L46A) y la anchura radial (L46B) es de entre el 2 % y el 30 %, preferiblemente entre el 5 % y el % y, más preferiblemente aún, del 6 %.

4. Disco de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque cada orificio ciego alargado (46) se forma mediante la ampliación de un orificio ciego de forma radial u ortorradial con respecto al eje 25 central (X) , normalmente por mecanización.

5. Disco de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque este (10) se perfora con diversos orificios pasantes (40) en su cara interior (16) y su superficie de frenado (18) , recibiendo cada uno un tapón de obturación (60) configurado para atenuar el ruido debido a los efectos de turbulencia del aire que se producen cuando el equipo ferroviario que lleva la rueda (2) y el disco (10) se encuentra en movimiento.

6. Disco de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque cada tapón de obturación (60) consta de una ranura (66) y es elásticamente deformable, con dos paredes de la ranura 66 que se acercan entre sí durante la instalación del disco (10) en la rueda (2) o durante tareas de mantenimiento.

7. Disco de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los elementos de refuerzo (20) comprenden nervaduras radiales (22) , nervaduras concéntricas (24, 25) y nervaduras inclinadas (23) con respecto a una dirección radial, que se considera en la intersección entre las nervaduras inclinadas (23) y una línea curva (Lm) situada sustancialmente a medio camino entre un borde interior (11A) y un borde exterior (11B) del disco (10) .

8. Disco de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque la cara interior (16) del disco (10) cuenta con múltiples nervaduras inclinadas (23) más de 10° con respecto a la dirección radial considerada en la intersección de la línea curva (Lm) con estas nervaduras inclinadas (23) .

9. Disco de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos algunas de las nervaduras (22-24) están conectadas entre sí con el fin de formar una nervadura ondulada (20S) , en particular con una forma sinusoidal continua.

10. Disco de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque las nervaduras concéntricas (24) que forman parte de la nervadura ondulada (20S) están dispuestas alternativamente en el borde interior (11A) y en el borde exterior (11B) del disco (10) .

11. Disco de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque los elementos de 55 refuerzo (20) comprenden nervaduras radiales (22) , nervaduras concéntricas (24, 25) y nervaduras inclinadas (23) con respecto a una dirección radial, visto en la intersección entre las nervaduras inclinadas (23) y una línea curva situada sustancialmente a medio camino entre un borde interior (11 A) y un borde exterior (11 B) del disco (10) ; una parte de dichas nervaduras (22-24) está interconectada para formar una nervadura ondulada (20S) , cuyas nervaduras concéntricas (24) están dispuestas de manera alternativa del lado del borde interior (11A) y del borde 9

exterior (11 B) del disco (10) .

12. Disco de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los elementos de refuerzo (20) conectan terminales (26, 27, 28) de al menos dos tipos diferentes; estos terminales (26, 27, 28) están diseñados de manera que se proyectan sobre la cara interior (16) del disco (10) y se adecuan para apoyarse contra la rueda (2) , con al menos algunos de los terminales (26, 27, 28) que están provistos, en su cara prevista para apoyarse contra la rueda (2) , de espacios antisoldadura (26C, 27C) .

13. Disco de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el disco (10) está formado por al menos dos sectores (11, 12; 11, 12, 13) ; cada sector comprende cuatro esquinas redondeadas (11E) previstas en la unión de cuatro bordes (11A, 11B, 11C, D) que conectan la cara interior (16) y la superficie de frenado (18) .

14. Disco de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el disco (10) está formado por al menos dos sectores (11, 12; 11, 12, 13) que cuentan con medios (36) de conexión entre ellos, los cuales están configurados para cooperar, por sus formas complementarias y sin ninguna pieza añadida, con los medios de conexión (36) de un sector adyacente, medios conexión (36) de dos sectores entre ellos que están constituidos por partes macho y partes hembra fabricadas de forma enfrentada sobre los bordes laterales (11C, 11 D) de dos sectores adyacentes; estas partes de conexión macho y hembra de al menos dos sectores adyacentes forman parejas de muesca (37) y espiga (38) , cuya parte espiga macho va en uno de los bordes laterales (11 D) de un sector y está formada por dos lengüetas (37) de forma general paralelepipédica, destinadas a encajar en una ranura correspondiente (38) que constituye la muesca, que va enfrente de las lengüetas (37) en el borde lateral (11 C) con respecto a un sector adyacente.

15. Disco de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el disco (10) está perforado con doce orificios pasantes (40) distribuidos regularmente cada 30° alrededor del eje central (X) , que están destinados a coincidir con los orificios pasantes (40) correspondientes de otro disco (10) dispuesto al otro lado de la rueda (2) , de modo que estos discos (10) resulten atravesados simultáneamente por el mismo número de tornillos (30) provistos, por una parte, de cabezas (31) que se apoyan sobre un hombro (42) interior de cada orificio (41) situado a un lado de la rueda (2) y, por otra parte, de extremidades roscadas (32) que se atornillan en el mismo número de tuercas (34) dispuestas en el fondo de los orificios (40) correspondientes del otro lado de la rueda (2) .