ФЛАНЦЕВАЯ ТОРМОЗНАЯ КОЛОДКА
FLANGE BRAKE PAD

Область техники
Изобретение относится к композиционной тормозной колодке для использования в рельсовых транспортных средствах. В частности, данное изобретение относится к композиционной тормозной колодке для восстановления поверхности обода колеса во время нормального применения тормоза в рельсовом транспортном средстве.
Уровень техники
В рельсовых транспортных средствах обычно используются тормозные колодки различных типов и составов, при этом тип выбирается на основании требований к торможению конкретного транспортного средства и/или применения. Например, некоторые известные тормозные колодки выполнены полностью из чугуна, в то время как другие включают различные композиции с низким или высоким трением, специально разработанные для различных применений.
Со временем использование композиционных тормозных колодок с низким или высоким трением стало предпочтительным, за счет того, что их характеристики трения могут быть оптимизированы для различных применений. Однако, несмотря на ограничения в этом отношении, чугунные тормозные колодки являются предпочтительными по другим причинам, включая зачистку обода. То есть, общая твердость материала чугунных тормозных колодок позволяет им очищать поверхность обода колеса во время обычного торможения. При длительной работе, обода колес рельсового транспортного средства обычно получают различные дефекты поверхности, такие как отслоения или сколы, которые могут приводить к ограничению срока службы колеса, если их не обрабатывать. Обработка таких дефектов поверхности часто требует снятие колеса с последующей ручной зачисткой или ремонтом техником, что обуславливает увеличенный простой и расходы. Однако известно, что чугунные тормозные колодки зачищают обод колеса и/или удаляют эти дефекты поверхности просто за счет нормальной операции торможения.
Для реализации преимуществ как композиционных тормозных колодок с низким или высоким трением, так и чугунных тормозных колодок, были разработаны различные концепции кондиционирующих обод композиционных тормозных колодок, такие как раскрыты в патенте США № 6241058. На фиг. 1 и 2 показана кондиционирующая обод композиционная тормозная колодка 100, аналогичная колодке, описание которой приведено в патенте США № 6241058. Тормозная колодка 100 содержит опорную пластину 102 с парой отражательных выступов 104а, 104b и крепежная скоба (или хомут) 106, проходящая от верхней выпуклой поверхности опорной пластины 102. Скоба 106 предназначена для соединения с тормозной головкой (не изображена) для крепления тормозной колодки 100 на тормозной головке. Отверстие, предусмотренное в скобе 106, позволяет пропускать через него запорный ключ пружинного типа (не изображен) с целью надежного крепления тормозной колодки 100 на тормозной головке. Отражательные выступы 104а, 104b имеют размеры и расположены так, что обеспечивается возможность вхождения в соответствующие гнезда для отражательных выступов в тормозной головке. В соответствии с этим, отражательные выступы 104а, 104b совместимы лишь с тормозными колодками, имеющими непосредственно соответствующие гнезда для отражательных выступов, которые предотвращают установку некоторых тормозных колодок на несовместимых тормозных головках. Таким образом, отражательные выступы тормозных колодок различных типов имеют различные размеры и расположены различно для обеспечения надежного и правильного использования.
Кроме того, тормозная колодка 100 содержит композиционный фрикционный материал 110, прикрепленный к вогнутой стороне опорной пластины 102. Лицевая поверхность или тормозная поверхность 108 тормозной колодки 100, образованной из композиционного фрикционного материала, является поверхностью, по которой тормозная колодка 100 вступает в контакт с ободом колеса рельсового транспортного средства. Дополнительно к этому, как показано на фиг. 2, кондиционирующая обод вставка 112 расположена внутри композиционного фрикционного материала 110 (и по меньшей мере частично окружена им). Боковые части 114 композиционного фрикционного материала 110 охватывают стороны кондиционирующей обод вставки 112, в то время как нижняя поверхность кондиционирующей обод вставки 112 открыта на тормозной поверхности 108 тормозной колодки 100. Однако возможно также, что композиционный фрикционный материал 110 покрывает нижнюю поверхность кондиционирующей обод вставки 112, по меньшей мере до износа композиционного фрикционного материала 110 на тормозной поверхности 108 за счет повторного выполнения торможения. Дополнительно к этому, более одной кондиционирующей обод вставки 112 может быть расположено вдоль длины тормозной колодки 100.
Кондиционирующая обод вставка 112 в идеальном случае выполнена из твердого материала, такого как чугун, но может быть выполнена из любого подходящего материала, имеющего абразивные свойства. При приложении тормозной колодки 100 к поверхности колеса, кондиционирующая обод вставка 112 трется о поверхность колеса, кондиционируя тем самым рельс колеса для предотвращения или уменьшения дефектов. Таким образом, тормозная колодка 100 объединяет предпочтительные фрикционные характеристики композиционной колодки с характеристиками кондиционирования колеса чугунной тормозной колодки. Дополнительно к кондиционированию поверхности колеса, кондиционирующая обод вставка 112 может также повышать фрикционные характеристики тормозной колодки 100 при неблагоприятных погодных условиях.
Хотя тормозная колодка 100 обеспечивает кондиционирование обода колеса, имеются многие недостатки показанной на фиг. 1 и 2 конструкции. Во-первых, известно образование трещин в композиционном фрикционном материале 110 в непосредственной близости от вставки 112 за счет тепловых и механических напряжений, что приводит к ослаблению тормозной колодки 100. Предпринимались попытки улучшения поверхности соединения между вставкой 112 и композиционным фрикционным материалом 110, однако эти попытки оказались не эффективными относительно предотвращения образования трещин в композиционном материале 110.
Кроме того, острые края вставки 112 в условиях, когда профиль вставки 112 не согласован с профилем поверхности колеса, могут приводить лишь к частичному кондиционированию колеса. Острые углы и/или края вставки 112 могут также приводить к не желательному рубцеванию поверхности колеса и/или к подрезанию гребня колеса.
Другой предпочтительной характеристикой кондиционирующей обод вставки 112 является ее способность отводить тепло от обода колеса во время работы, что помогает предотвращать перегрев колеса. Однако, когда кондиционирующая обод вставка 112 полностью окружена композиционным фрикционным материалом (и находится в контакте с ним), то сам композиционный фрикционный материал действует в качестве изоляции вставки 112, что затрудняет перенос тепла с обода колеса.
Сущность изобретения
В соответствии с этим, существует необходимость в тормозной колодке с кондиционированием обода для использования на колесах рельсовых транспортных средств, которые предотвращают образование трещин в композиционном фрикционном материале вблизи кондиционирующей обод вставки, и в создании кондиционирующей обод вставки, которая отводит тепло от обода колеса, и которая уменьшает царапание поверхности колеса или повреждения гребня колеса. Существует также необходимость во фланце тормозной колодки, который менее чувствителен к растрескиванию, чем состоящие из двух частей фланцы.
В соответствии с некоторыми примерами выполнения изобретения, предлагается тормозная колодка для использования в рельсовом транспортном средстве, при этом тормозная колодка включает опорную пластину, выполненную с возможностью сопряжения с тормозной головкой рельсового транспортного средства. Опорная пластина включает фланец, выполненный с возможностью выравнивания тормозной колодки на колесе рельсового транспортного средства. Тормозная колодка включает крепежную скобу, соединенную с опорной пластиной и выполненную с возможностью крепления тормозной колодки на тормозной головке рельсового транспортного средства. Тормозная колодка включает композиционный фрикционный материал, расположенный на опорной пластине с образованием тормозной поверхности тормозной колодки для соприкосновения с колесом рельсового транспортного средства, при этом композиционный фрикционный материал включает две противоположные боковые стороны и два противоположных конца. Тормозная колодка включает по меньшей мере одну кондиционирующую обод вставку, расположенную внутри композиционного фрикционного материала, которая включает кондиционирующую обод поверхность, имеющую одинаковое с тормозной поверхностью тормозной колодки прохождение. В композиционном фрикционном материале образованы канавки вблизи противоположных продольных сторон вставки, и вставка проходит между противоположными боковыми сторонами композиционного фрикционного материала.
Согласно другим примерам выполнения изобретения, вставка выполнена из материала, отличного от композиционного фрикционного материала.
Согласно другим примерам выполнения изобретения, вставка является металлической.
Согласно другим примерам выполнения изобретения, вставка включает два противоположных конца, и по меньшей мере один из противоположных концов вставки является открытым вдоль одной из боковых сторон композиционного фрикционного материала.
Согласно еще одному примеру выполнения изобретения, крепежная скоба выполнена в виде единого целого с опорной пластиной.
Согласно другим примерам выполнения изобретения, опорная пластина включает два верхних отверстия, и крепежная скоба включает два штырька, входящие в верхние отверстия для крепления крепежной скобы на опорной пластине.
Согласно другим примерам выполнения изобретения, тормозная поверхность включает первую часть с первым радиусом кривизны и вторую часть со вторым радиусом кривизны, отличным от первого радиуса кривизны.
Согласно еще одному примеру выполнения изобретения, кондиционирующая обод вставка включает верхнюю полость, образованную в ней.
Согласно другим примерам выполнения изобретения, вставка является в основном прямоугольной сплошной и включает округленные углы на противоположных концах вставки.
Согласно другим примерам выполнения изобретения, в композиционном фрикционном материале образованы канавки, которые проходят на определенное расстояние в композиционный фрикционный материал, и за пределами канавок композиционный фрикционный материал находится в контакте с продольными сторонами вставки.
Согласно другим примерам выполнения изобретения, канавки вырезаны в композиционном фрикционном материале и проходят на определенное расстоянии в композиционный фрикционный материал.
Согласно другим примерам выполнения изобретения, канавки образованы в виде воздушных зазоров между соседними продольными сторонами вставки так, что композиционный фрикционный материал не находится в контакте с продольными сторонами вставки.
Согласно другим примерам выполнения изобретения, тормозная колодка включает пару отражательных выступов.
Согласно другим примерам выполнения изобретения, опорная пластина имеет форму арки и включает выпуклую сторону и вогнутую сторону.
Согласно другим примерам выполнения изобретения, имеющий С-образную форму канал облицован композиционным фрикционным материалом.
Согласно другим примерам выполнения изобретения, вставка является в основном прямоугольной сплошной и включает продольно проходящие фланцы на продольных сторонах вставки вблизи поверхности верхней стороны, противоположно кондиционирующей колесо поверхности вставки.
Согласно другим примерам выполнения изобретения, вставка является прямоугольной сплошной, и каждый из противоположных концов вставки образует изогнутую часть, соединенную с кондиционирующей поверхностью вставки.
Согласно другим примерам выполнения изобретения, изогнутая часть одного из противоположных концов вставки имеет больший радиус кривизны, чем изогнутая часть другого из противоположных концов вставки.
Согласно другим примерам выполнения изобретения, кондиционирующая колесо поверхность вставки сужается вместе по меньшей мере с одной частью тормозной поверхности.
Эти и другие признаки и характеристики тормозных колодок, а также способы работы и функции соответствующих элементов поверхностей и комбинации частей и уменьшение затрат на изготовление, следуют из приведенного ниже описания и прилагаемой формулы изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, которые все образуют часть описания, при этом на разных фигурах одинаковыми позициями обозначены соответствующие части. Однако следует понимать, что чертежи служат лишь для иллюстрации и пояснения. Используемое в описании и в формуле изобретения единственное число не исключает использование множества таких элементов, если из контекста не следует другое.
Краткое описание чертежей
На чертежах:
фиг. 1 - известная кондиционирующая обод тормозная колодка, на виде сбоку;
фиг. 2 - известная кондиционирующая обод тормозная колодка из фиг. 1, на виде снизу;
фиг. 3А - пример выполнения кондиционирующей обод тормозной колодки, согласно данному изобретению, на виде сбоку;
фиг. 3В - кондиционирующая обод тормозная колодка с фиг. 3А, на виде снизу;
фиг. 4А - опорная пластина кондиционирующей обод тормозной колодки с фиг. 3А, на виде сверху;
фиг. 4В - опорная пластина с фиг. 4А, на виде сбоку;
фиг. 4С - опорная пластина с фиг. 4А, на виде снизу;
фиг. 4D - разрез опорной пластины по линии I-I с фиг. 4В;
фиг. 5А - кондиционирующая обод вставка кондиционирующей обод тормозной колодки с фиг. 3А, в изометрической проекции сверху;
фиг. 5В - кондиционирующая обод вставка с фиг. 5А, на виде с конца;
фиг. 5С - кондиционирующая обод вставка с фиг. 5А, на виде сбоку;
фиг. 5D - кондиционирующая обод вставка с фиг. 5А, в изометрической проекции снизу;
фиг. 6А - кондиционирующая обод тормозная колодка, согласно данному изобретению, в изометрической проекции;
фиг. 6В - кондиционирующая обод тормозная колодка с фиг. 6А, на виде сбоку;
фиг. 6С - кондиционирующая обод тормозная колодка с фиг. 6А, на виде сверху;
фиг. 6D - кондиционирующая обод тормозная колодка с фиг. 6А, на виде снизу;
фиг. 6Е - кондиционирующая обод тормозная колодка с фиг. 6А, на виде с конца;
фиг. 6F - разрез по линии II-II с фиг. 6С; и
фиг. 6G - разрез по линии III-III с фиг. 6В.
Подробное описание изобретения
Для целей приведенного ниже описания понятие «вверху», «внизу», «справа», «слева», «вертикально», «горизонтально», «верх», «низ» и их производные и эквиваленты относятся к ориентации на фигурах. Однако следует понимать, что изобретение может предполагать различные альтернативные вариации и последовательности стадий, если явно не указанно другое. Следует также понимать, что специальные устройства и процессы, иллюстрированные в прилагаемых чертежах и поясненные в приведенном ниже описании, являются лишь приведенными в качестве примера вариантами выполнения. Поэтому, специальные размеры и другие физические характеристики, относящиеся к раскрываемым примерам, не следует рассматривать в качестве ограничения.
На фиг. 3А-3В показана кондиционирующая обод тормозная колодка 500, согласно одному примеру выполнения данного изобретения. Кондиционирующая обод тормозная колодка 500 содержит опорную пластину 520, выполненную с фланцем 550, предпочтительно образованную из металлического материала, такого как сталь. В качестве альтернативного решения, опорная пластина 520 может быть выполнена из композиционного материала, армированного волокном, проволокой, проволочной сеткой или перфорированным металлом. Из верхней поверхности опорной пластины 520 выступает пара отражательных выступов 502а, 502b. Отражательные выступы 502а, 502b имеют размеры и расположены так, чтобы входить в соответствующие гнезда для отражательных выступов в тормозной головке (не изображена). В качестве примера, отражательные выступы 502а, 502b могут быть образованы в опорной пластине 520, или выступать через отверстия в опорной пластине 520 из других частей тормозной колодки 500. Аналогично поясненному применительно к фиг. 1 и 2, отражательные выступы 502а, 502b совместимы с тормозными головками, имеющими непосредственно соответствующие гнезда для отражательных выступов, которые предотвращают установку тормозной колодки на не совместимых тормозных головках.
Кроме того, тормозная колодка 500 содержит крепежную скобу 510. Крепежная скоба 510 предпочтительно выполнена отдельно от опорной пластины 520 и закреплена на ней. В качестве альтернативного решения, крепежная скоба 510 может быть выполнена в виде единого целого с опорной пластиной 520. Крепежная скоба 510 предназначена для соединения с тормозной головкой (не изображена) для эффективного крепления тормозной колодки 500 на тормозной головке. В крепежной скобе 510 предусмотрено отверстие 514, как показано на фиг. 4D и 6F, позволяющее проходить через него запирающему ключу пружинного типа (не изображен) для надежного крепления тормозной колодки 500 на тормозной головке.
Как показано на фиг. 3А-3В и на фиг. 4, тормозная колодка 500 содержит композиционный фрикционный материал 580, закрепленный на вогнутой стороне 526 опорной пластины 520. Хотя и не изображено, следует понимать, что может быть образован промежуточный клеевой слой между композиционным фрикционным материалом 580 и опорной пластиной 520 для улучшения сцепления композиционного фрикционного материала 580, при этом промежуточный клеевой слой выполнен из другого материала, чем композиционный фрикционный материал 580. Тормозная поверхность 504 тормозной колодки 500, которая образована первично из композиционного фрикционного материала 580, является поверхностью, по которой тормозная колодка 500 находится в соприкосновении с ободом колеса рельсового транспортного средства. В то время как на фиг. 3А-3В тормозная поверхность 504 из композиционного фрикционного материала 580 показана по существу плоской в аркообразной плоскости, следует понимать, что тормозная поверхность 504 может быть в качестве альтернативы конической или проходить под углом относительно ориентации поперечного сечения опорной пластины 520, как показано на фиг. 6F. Может быть предпочтительно, что тормозная поверхность 504 включает единственный радиус кривизны для выравнивания с поверхностью колеса. Однако, в качестве альтернативы возможно, что части тормозной поверхности могут иметь различные радиусы кривизны, как будет пояснено ниже и показано на фиг. 6В. Как показано на фиг. 3а и 4В, композиционный фрикционный материал 580 может проходить на противоположных концах 585 вертикально над поверхностью опорной пластины 520. Однако следует понимать, что возможны варианты выполнения тормозной колодки 500, в которых композиционный фрикционный материал 580 на противоположных концах 585 соединен по существу совместно с аркообразной поверхностью выпуклой стороны 524 или вогнутой стороны 526 опорной пластины 520. В вариантах выполнения, в которых композиционный фрикционный материал 580 проходит вертикально над аркообразной поверхностью выпуклой стороны 524 опорной пластины 520, такой композиционный фрикционный материал 580 может содержать по меньшей мере часть отражательных выступов 502а, 502b.
Зона композиционного фрикционного материала 580 ограничена в основном по сторонам с помощью противоположных боковых сторон 581, 583 и противоположных концов 585. Может быть предпочтительным расположение лысок 506 на тормозной поверхности 504 вблизи противоположных концов 585. Лыски 506 могут быть скошены вблизи тормозной поверхности 504 и/или противоположных боковых сторон 581, 583 композиционного фрикционного материала 580. Лыски 506 могут быть отлиты, изготовлены машинной обработкой или образованы по-другому в композиционном фрикционном материале 580. Как показано на фиг. 6В, лыски 506 имеют радиус кривизны, который больше радиуса кривизны исходный тормозной поверхности 504 в непосредственной близости от лысок 506. Больший радиус кривизны лысок 506 предотвращает удар о колесо тормозной поверхности 504 сначала вблизи противоположных концов во время процесса торможения. Таким образом, лыски 506 обеспечивают защиту от повреждения противоположных концов 585 композиционного фрикционного материала 580. Как показано на фиг. 6D, лыски 506 проходят в боковом направлении тормозной поверхности 504 от первой противоположной боковой стороны 581. Однако следует понимать, что лыски 506 могут проходить в боковом направлении по части или по всей ширине тормозной поверхности 504 между противоположными боковыми сторонами 581, 583 и могут быть соединены с помощью одной, обеих или никакой из противоположных сторон 581, 583 композиционного фрикционного материала 580.
Кондиционирующая обод вставка 540 расположена внутри тормозной колодки 500. Кондиционирующая обод вставка 540 предпочтительно выполнена из твердого абразивного материала, такого как чугун или сталь, который отличается от композиционного фрикционного материала 580. В качестве альтернативного решения, кондиционирующая обод вставка 540 может быть выполнена из другого композиционного материала, т.е. отличного от композиционного фрикционного материала 580. При приложении тормозной колодки 500 к поверхности колеса, кондиционирующая обод вставка 540 трется о поверхность колеса, тем самым кондиционируя поверхность колеса для предотвращения или уменьшения дефектов поверхности. Хотя на фиг. 3А-3В показана лишь одна кондиционирующая обод вставка 540, понятно, что одна или несколько дополнительных кондиционирующих обод вставок могут быть расположены в различных местах внутри композиционного фрикционного материала 580.
На фиг. 6А, 6В и 6D также показаны примеры выполнения канавок 530, и они могут быть достаточно большими для обеспечения полного разделения (т.е. образования воздушных зазоров) между поверхностью одной или обеих противоположных боковых сторон 541 кондиционирующей обод вставки 540 и композиционным фрикционным материалом 580. В качестве альтернативного решения, канавки 530 могут обеспечивать некоторое нарушение непрерывности между поверхностью одной или обеих противоположных продольных сторон 541 кондиционирующей обод вставки 540 и композиционным фрикционным материалом 580, но не настолько, чтобы обеспечивать полное разделение между кондиционирующей обод вставкой 540 и композиционным фрикционным материалом 580. Следует отметить, что любая ссылка на канавку 530 в этом раскрытии относится к одному или обоим этим условиям, если в явном виде не указано другое.
Хотя канавки 530 предпочтительно сформированы в композиционном фрикционном материале 530 во время формирования тормозной колодки 500, понятно, что канавки 530 могут быть сформированы альтернативными способами, например, посредством разрезания пилой. За счет образования канавок 530 в композиционном фрикционном материале 580, трещины или отделение, которые развиваются в композиционном фрикционном материале 580 вследствие механических и тепловых напряжений вблизи кондиционирующей обод вставки 540, локализуются в зоне, по существу соседней с кондиционирующей обод вставкой 540. Таким образом, может быть предотвращено дальнейшее обширное и видимое растрескивание в теле композиционного фрикционного материала 580.
Как показано на фиг. 6F, вставка 540 проходит по существенной части ширины опорной пластины 520. Противоположные концы 547 вставки 540, которые обращены от фланца 550, могут быть открытыми или могут быть покрыты слоем композиционного фрикционного материала 580. Противоположный конец 545 вставки 540, который обращен к фланцу 550, покрыт композиционным фрикционным материалом 580. Может быть предпочтительным по меньшей мере частичное покрытие противоположного конца 545 композиционным фрикционным материалом, с целью предотвращения подрезания гребня колеса. В альтернативных вариантах выполнения противоположный конец 545 может быть открытым. В примерах выполнения тормозной колодки 500, согласно данному изобретению, вставка 540 может проходить по всей ширине опорной пластины 520 или лишь по ее части. Кроме того, возможно, что в вариантах выполнения кондиционирующая обод вставка 540 может быть шире опорной пластины 520, и может проходить по всей ширине тормозной колодки 500.
На фиг. 3В и 6F показано, что открытая часть кондиционирующей колесо поверхности 546 не проходит по всей ширине тормозной поверхности. Однако следует понимать, что канавки 530 вблизи кондиционирующей обод вставки 540 в композиционном фрикционном материале 580 могут позволять проходить открытой части кондиционирующей колесо поверхности 546 кондиционирующей обод вставки 540 по всей ширине опорной пластины 520, обеспечивая тем самым возможность кондиционирования большей части обода колеса. Как показано штриховыми линиями на фиг. 6D, кондиционирующая колесо поверхность 546 может проходить до края тормозной поверхности 504 вблизи первой противоположной боковой стороны 581 композиционного фрикционного материала 580. Некоторая часть или весь противоположный боковой конец 547 вставки 540 может быть не покрыт композиционным фрикционным материалом 580. Также или в качестве альтернативы, кондиционирующая колесо поверхность 546 может проходить до края тормозной поверхности 504 вблизи второй противоположной боковой стороны 583 композиционного фрикционного материала 580, и некоторая часть или весь противоположный конец 545 вставки 540 может быть не покрыт композиционным фрикционным материалом 580. Таким образом, следует понимать, что открытая часть кондиционирующей колесо поверхности 546 кондиционирующей обод вставки 540 может проходить по всей ширине тормозной поверхности 504 или по ее части.
Как показано на фиг. 3В и 6F, может быть предпочтительно, что кондиционирующая колесо поверхность 546 вставки 540 открыта во время первоначальной установки тормозной колодки 500. Первоначальная открытость кондиционирующей колесо поверхности 546 обеспечивает возможность кондиционирования колеса со времени первоначальной установки. Однако следует понимать, что в некоторых вариантах выполнения тонкий слой композиционного фрикционного материала 580 может покрывать кондиционирующую колесо поверхность 546, в частности, вскоре после изготовления тормозной колодки 500. В частности, во время процесса литья, используемого для формирования 500, налет или небольшое количество композиционного фрикционного материала 580 может покрывать по меньшей мере части сторон и/или дно кондиционирующей обод вставки 540; и в некоторых вариантах выполнения налет не обязательно необходимо очищать или удалять с целью обеспечения работы тормозной колодки 500.
На фиг. 4А-D показан пример выполнения опорной пластины 520. Опорная пластина 520 предпочтительно выполнена из металлического материала и снабжена фланцем 550, выступающим из нее. Как показано на фигурах, опорная пластина 520 может иметь форму арки и включать выпуклую сторону 524 и вогнутую сторону 526, Однако в других вариантах выполнения может быть предусмотрена по существу плоская опорная пластина 520.
Одно или несколько отверстий 562 могут проходить через опорную пластину 520, которые могут служить во время процесса изготовления для впрыска промежуточного клеевого слоя (не изображен) для приклеивания композиционного фрикционного материала 580 к вогнутой стороне 526 или снизу опорной пластины 520, или для склеивания другим образом опорной пластины 520 с композиционным фрикционным материалом 580, как показано на фиг. 3А.
Как показано на фиг. 4А-D, может быть предпочтительно, что опорная пластина 520 включает одно или несколько верхних отверстий 522, которые обеспечивают возможность сцепления крепежной скобы 510 с опорной пластиной 520. Как показано на фиг. 4А и 4D, крепежная скоба 510 может быть изготовлена отдельно от опорной пластины 520, и может быть прикреплена с помощью штырьков 512, которые проходят через верхние отверстия 522. Эта конфигурация придает прочность крепежной скобе 510. Крепление крепежной скобы 510 на тормозной пластине 520 может быть дополнительно упрочнено с помощью клея, сварки, посадки с натягом или другим образом, известным из уровня техники. Однако, в качестве альтернативного решения, в некоторых вариантах выполнения крепежная скоба может быть сформирована в виде единого целого с опорной пластиной 520, например, посредством штамповки, литья или другим образом, известным из уровня техники. Крепежная скоба 510 предназначена для сцепления с тормозной головкой для эффективного крепления тормозной колодки 500 на тормозной головке с помощью запирающего ключа пружинного типа (не изображен). Отверстие 514, предусмотренное в крепежной скобе 510, как показано на фиг. 6F, позволяет направлять через него запирающий ключ пружинного типа (не изображен) для надежного крепления тормозной колодки 500 на тормозной головке.
Кроме того, как показано на фиг. 3А и 4А-D, из выпуклой стороны 524, или верхней поверхности, опорной пластины 520 выступает пара отражательных выступов 502а, 502b. Отражательные выступы 502а, 502b имеют размеры и расположены так, чтобы входить в соответствующие гнезда для отражательных выступов в тормозной головке (не изображена). Отражательные выступы 502а, 502b могут быть выполнены из композиционного фрикционного материала 580, и могут быть сформированы в виде единого целого с ним. Как показано на фиг. 4А, опорная пластина 520 включает вырезы 528 для размещения отражательных выступов 502а, 502b. Вблизи вырезов 528 в одном варианте выполнения расположены один или несколько опорных выступов 594, которые дополнительно способствуют сцеплению отражательных выступов 502а, 502b, хотя могут существовать варианты выполнения тормозной колодки 500 без опорных выступов 594. В качестве альтернативного решения, отражательные выступы 502а, 502b могут быть выполнены в виде единого целого с опорной пластиной 520.
Как показано на фиг. 4D, фланец 550 проходит сбоку от опорной пластины 520 и выполнен в виде единого целого с ней. Фланец 550 имеет выпуклую сторону 552 и вогнутую сторону 554, которая задает С-образный канал 556, выполненный с возможностью размещения соответствующего гребня колеса (не изображен). Эта конфигурация помогает выравнивать тормозную колодку 500 с колесом во время процессов торможения.
На фиг. 5А-5D показан вариант выполнения кондиционирующей обод вставки 540. Кондиционирующая обод вставка 540 имеет в основном прямоугольную сплошную форму, однако возможно использование других форм для согласования с поверхностью колеса. Торцевые поверхности в основном прямоугольной сплошной формы кондиционирующей обод вставки 540 включают кондиционирующую колесо поверхность 546, две противоположные продольные стороны 541, два противоположных конца 545, 547 и верхнюю поверхность 544. Два противоположных конца 545, 547 целесообразно не приходят в соприкосновение с кондиционирующей колесо поверхностью 546 на острых прямых углах. Вместо этого два противоположных конца 545, 547 приходят в соприкосновение с кондиционирующей колесо поверхностью 546 в соответствующих изогнутых частях 548, 549. На фиг. 5А и фиг. 5С-D показано, что радиус кривизны изогнутой части 548 больше радиуса кривизны изогнутой части 549. В результате, противоположный конец 545, который предназначен для расположения напротив фланца 550 в тормозной колодке 500, как показано на фиг. 6F, короче противоположного конца 547. Однако возможны различные комбинации изогнутых частей 548, 549 с различными соотношениями радиусов кривизны. Дополнительно к этому, кондиционирующая колесо поверхность 546 имеет также кривизну. Кривизна кондиционирующей колесо поверхности 546, а также изогнутых частей 548, 549, помогает уменьшать царапанье поверхности колеса (не изображена) и подрезание гребня колеса (не изображен).
Как также показано на фиг. 5А-D, две противоположные продольные стороны 541 и два противоположных конца 545, 547 сходятся с верхней поверхностью в основном под прямыми углами. Однако возможно также использование изогнутой конфигурации при схождении двух противоположных концов 545, 547 и кондиционирующей колесо поверхности 546. Фланцы 542 проходят от кондиционирующей обод вставки 540 вблизи верхней поверхности 544 с образованием верхней полости 564.
Как показано на фиг. 5А-D и фиг. 6F, верхняя поверхность 544 предназначена для сопряжения с крепежной скобой 510 в тормозной колодке 500. Штырьки 512 проходят в верхнюю полость 564 и могут оставаться в ней. В некоторых примерах выполнения может быть предпочтительным крепление крепежной скобы 510 на кондиционирующей обод вставке 540 посредством склеивания, сварки, неподвижной посадки, механических крепежных средств или любым другим известным из уровня техники образом. Понятно, что варианты выполнения, в которых крепежная скоба 510 выполнена в виде единого целого с опорной пластиной 520, может не нуждаться в склеивании и т.д., и/или может не нуждаться в верхней полости 564 во вставке 540.
На фиг. 6А-G показана тормозная колодка 500. Как показано на этих фигурах, в тормозной поверхности 504 вблизи противоположных концов 585 композиционного фрикционного материала 580 образованы лыски 506. Как показано на фиг. 4А и 6А-С, отражательные выступы 502а, 502b могут содержаться в композиционном фрикционном материале 580 и входить в зацепление с опорной пластиной 520 в вырезах 528. Как показано на фиг. 6А-D, фланец 550 проходит по меньшей мере по части длины опорной пластины 520. Понятно, что фланец 550 может проходить по всей длине опорной пластины 520, или же может проходить за опорную пластину 520. Как показано на фиг. 6А-В, фланец 550 может иметь форму арки в продольном направлении, с целью согласования с гребнем колеса, и может иметь радиус кривизны, который по существу аналогичен радиусу кривизны опорной пластины 520. Понятно, что могут быть предусмотрены примеры выполнения, в которых фланец 550 имеет радиус кривизны в продольном направлении, отличный от радиуса кривизны опорной пластины 520.
Как показано на фиг. 6А и на фиг. 6Е-F, С-образный канал 556, заданный вогнутой стороной 554 фланца 550, может быть покрыт или частично покрыт композиционным фрикционным материалом 580. Понятно, что может использоваться фрикционный материал, отличный от композиционного фрикционного материала 580, или же фрикционный материал по существу с тем же или другим коэффициентом трения относительно композиционного фрикционного материала 580, для покрытия вогнутой стороны 554 фланца 550. Понятно, что в некоторых вариантах выполнения композиционный материал, отличный от композиционного фрикционного материала 580, может покрывать или частично покрывать С-образный канал 556. Как показано на фиг. 6F, композиционный фрикционный материал может покрывать один или оба противоположных конца 545, 547 вставки 540. Концевые части фланца 550 могут быть покрыты защитным средством или колпачком, как известно из уровня техники. Кондиционирующая колесо поверхность 546 предпочтительно не покрыта композиционным фрикционным материалом 580, однако в качестве альтернативы может иметь в некоторых вариантах выполнения тонкое покрытие из этого материала сразу после изготовления. Не обязательно, на выпуклой стороне 552 фланца 550 закреплен один или несколько опорных элементов 597, 598. Опорные элементы 597, 598 могут проходить по длине фланца 550 или по ее части, и могут дополнительно повышать стойкость фланца 550 во время процесса торможения. Предпочтительно, опорные элементы 597, 598 выполнены из металлического материала, такого как сталь, однако могут содержать любой материал, который содержит опорная пластина 520.
Как показано на фиг. 6Е-G, тормозная поверхность 504 и/или вставка 540 могут иметь профиль поперечного сечения, который сужается. В качестве примера, сужение может быть предпочтительно согласовано с поверхностью колеса. Сужение, в котором более короткий конец сужения ориентирован в направлении гребня колеса, может быть предпочтительным для уменьшения подрезания гребня колеса во время процесса торможения. Следует понимать, что существуют альтернативные решения, согласно данному изобретению, в которых поперечное сечение тормозной поверхности 504 и/или кондиционирующей колесо поверхности 546 параллельны поперечному сечению опорной пластины 520, или ориентированы от фланца 550. Предпочтительно, кондиционирующая колесо поверхность 546 кондиционирующей обод вставки 540 проходит совместно (т.е. по существу расположена на одном уровне) с частью тормозной поверхности 504 вблизи нее, с целью уменьшения царапания колеса во время процесса торможения. Таким образом, предпочтительно, что тормозная поверхность 504 и вставка 540 имеют общий профиль поперечного сечения, а в варианте выполнения с сужением - общее сужение. Однако понятно, что в некоторых вариантах выполнения тормозная колодка 500 может включать конфигурации, в которых вставка 540 имеет сужающееся поперечное сечение, а тормозная поверхность 504 не имеет, или наоборот.
На фиг. 6G дополнительно показан промежуточный клеевой слой 590, расположенный между опорной пластиной 520 и композиционным фрикционным материалом 580. Показан отражательный выступ 502а, выступающий из опорной пластины 520. Как показано на фигуре, композиционный фрикционный материал 580 и промежуточный клеевой слой 590 могут проходить по отдельности или оба в боковом направлении за края опорной пластины 529 на одной или обеих противоположных боковых сторонах 581, 583 композиционного фрикционного материала 580 в различных точках вдоль тормозной колодки 500. Понятно, что в других вариантах выполнения промежуточный клеевой слой 590 и/или композиционный фрикционный материал 580 могут не выходить в боковом направлении за края опорной пластины 520.
Как показано на фиг. 6D и 6F, кондиционирующая колесо поверхность 546, или существенная часть кондиционирующей колесо поверхности 546, предпочтительно могут быть не покрыты композиционным фрикционным материалом 580. Дополнительно к этому, кондиционирующая колесо поверхность 546 может проходить совместно с тормозной поверхностью 504.
Как показано на фиг. 6D-Е, включение канавок 530 между композиционным фрикционным материалом 580 и противоположными продольными сторонами 541 кондиционирующей обод вставки 540 может предотвращать или максимально исключать образование трещин в композиционном фрикционном материале 580 в зонах, близких к кондиционирующей обод вставке 540, поскольку механические и тепловые напряжения за счет присутствия кондиционирующей обод вставки 540 больше не воздействуют непосредственно на композиционный фрикционный материал 580. Кроме того, канавки 530 увеличивают доступ воздуха к кондиционирующей обод вставке 540, обеспечивая улучшенный перенос тепла между колесом и тормозной колодкой 500.
Понятно, что в некоторых вариантах выполнения данного изобретения тормозная поверхность 504 может иметь единственный радиус кривизны. Однако предпочтительно, что части тормозной поверхности 504 имеют различные радиусы кривизны. Как показано на фиг. 6В и 6D, первая часть 584 тормозной поверхности 504 имеет первый радиус кривизны, а вторые части 586 тормозной поверхности 504 имеют второй радиус кривизны, отличный от первого радиуса кривизны. Предпочтительно, что второй радиус кривизны больше первого радиуса кривизны. Такая конфигурация может подходить для множества размеров колес и защищать противоположные концы 585 композиционного фрикционного материала 580 от повреждения при использовании с лысками 506 или без них. Второй радиус кривизны может приближаться к бесконечности, что приводит к прохождению второй части 586 тормозной поверхности 504 по касательной к кривой первой части 584 тормозной поверхности 504 в точках 592 перегиба между первой и второй частями 584, 586. Понятно, что согласно данному изобретению можно использовать различные конфигурации и различные соотношения первого и второго радиусов кривизны первой и второй частей 584, 586.
Как показано на фиг. 6В и 6D, на противоположных продольных сторонах 541 кондиционирующей обод вставки 540 предусмотрена первая часть 584, проходящая в продольном направлении в обоих направлениях вдоль тормозной поверхности 504 и ограниченная на обеих сторонах вторыми частями 586. В вариантах выполнения, в которых кондиционирующая колесо поверхность 546 вставки 540 открыта вдоль тормозной поверхности 504, могут быть предусмотрены две первые части 584 тормозной поверхности 504 с одинаковыми радиусами кривизны, ограниченные каждая канавкой 530 и второй частью 586. Вторые части 586 предусмотрены в продольном направлении снаружи первой части 584 тормозной поверхности 504 и ограничены лыской 506 или противоположным концом 585 композиционного фрикционного материала 580 на одной стороне и первой частью 584 на другой стороне. Лыски 506 могут иметь каждая третий радиус кривизны, который отличается от первого радиуса кривизны. Однако следует понимать, что возможны альтернативные конфигурации первой и второй частей 584, 586, согласно данному изобретению. Альтернативные конфигурации могут включать первую часть 584 и вторую часть 586, каждая из которых содержит непрерывную часть тормозной поверхности 504, при этом граница между первой и второй частями 584, 586 делит пополам тормозную поверхность в боковом направлении.
Как показано также на фиг. 6В и 6D, радиусы кривизны между первой частью 584 и второй частью 586 могут изменяться в дискретных точках 592 перегиба. Однако следует понимать, что радиусы кривизны могут изменяться между первой частью 584 и второй частью 586 более постепенно в некоторых вариантах выполнения.
На фиг. 6F штриховыми линиями показано относительное вертикальное положение тормозной поверхности 504 вблизи кондиционирующей колесо поверхности 546 по сравнению с положением тормозной поверхности 504 в точке 592 перегиба, а также положение на противоположном конце 585 композиционного фрикционного материала 580. Как показано на фиг. 6Е-F, С-образный канал 556, заданный вогнутой стороной 554 фланца 550, может также иметь более одного радиуса кривизны, как пояснялось выше применительно к частям 564, 586 тормозной поверхности 504. В качестве альтернативного решения, С-образный канал 556 может иметь неизменный радиус кривизны. Радиус кривизны С-образного канала 556 может быть одинаковым или различным с радиусом кривизны опорной пластины 520, или радиуса или радиусов кривизны тормозной поверхности 504.
Изобретение может быть дополнительно характеризовано одним или более следующими пунктами:
Пункт 1: тормозная колодка 500 для использования в рельсовом транспортном средстве содержит опорную пластину 520, выполненную с возможностью сопряжения с тормозной головкой рельсового транспортного средства, при этом опорная пластина 520 содержит фланец 550, выполненный с возможностью выравнивания тормозной колодки 500 на колесе рельсового транспортного средства; крепежная скоба 510, соединенная с опорной пластиной 520 и выполненная с возможностью крепления тормозной колодки 500 на тормозной головке рельсового транспортного средства; композиционный фрикционный материал 580, расположенный на опорной пластине 520 для образования тормозной поверхности 504 тормозной колодки 500 для сцепления с колесом рельсового транспортного средства, при этом композиционный фрикционный материал 580 содержит две противоположные боковые стороны 540, 581, 583 и два противоположных конца 585; и по меньшей мере одну дискретную кондиционирующую обод вставку 540, расположенную внутри композиционного фрикционного материала 580 и содержащую кондиционирующую колесо поверхность 546, коэкстенсивную или по существу расположенную на одном уровне с тормозной поверхностью 504 тормозной колодки 500, при этом в композиционном фрикционном материале 580 вблизи противоположных боковых сторон 541 вставки 540 образованы канавки 530, и при этом вставка 540 проходит между противоположными боковыми сторонами 581, 583 композиционного фрикционного материала 580.
Пункт 2: тормозная колодка 500 по п. 1, в которой вставка 540 образована из материала, отличного от композиционного фрикционного материала 580.
Пункт 3: тормозная колодка 500 по любому из п.п. 1 или 2, в которой вставка 540 является металлической.
Пункт 4: тормозная колодка 500 по любому из п.п. 1-3, в которой вставка 540 содержит два противоположных конца 545, 547 и по меньшей мере один из противоположных концов 545 547 вставки 540 открыт вдоль боковых сторон 581, 583 композиционного фрикционного материала 580.
Пункт 5: тормозная колодка 500 по любому из п.п. 1-4, в которой крепежная скоба 510 образована в виде единого целого с опорной пластиной 520.
Пункт 6: тормозная колодка 500 по любому из п.п. 1-5, в которой опорная пластина 520 включает два верхних отверстия 522, и крепежная скоба 510 содержит два штырька 512, входящие в верхние отверстия 522 для крепления крепежной скобой 510 на опорной пластине 520.
Пункт 7: тормозная колодка 500 по любому из п.п. 1-6, в которой тормозная поверхность 504 содержит первую часть 584 с первым радиусом кривизны и вторую часть 586 со вторым радиусом кривизны, отличным от первого радиуса кривизны.
Пункт 8: тормозная колодка 500 по любому из п.п. 1-7, в которой кондиционирующая обод вставка 540 содержит верхнюю полость 564, образованную в ней.
Пункт 9: тормозная колодка 500 по любому из п.п. 1-8, в которой вставка 540 является в основном прямоугольной сплошной и включает округленные углы 548, 549 на противоположных концах 545, 547 вставки 540.
Пункт 10: тормозная колодка 500 по любому из п.п. 1-9, в которой в композиционном фрикционном материале 580 образованы канавки, которые проходят на определенное расстояние в композиционный фрикционный материал 580, и при этом за пределами канавок 530 композиционный фрикционный материал 580 находится в контакте с продольными сторонами 541 вставки 540.
Пункт 11: тормозная колодка 500 по любому из п.п. 1-9, в которой канавки 530 вырезаны в композиционном фрикционном материале 580 и проходят на определенное расстоянии в композиционный фрикционный материал 580.
Пункт 12: тормозная колодка 500 по любому из п.п. 1-9, в которой канавки 530 образованы в виде воздушных зазоров вблизи продольных сторон 541 вставки 540 так, что композиционный фрикционный материал 580 не находится в контакте с продольными сторонами 541 вставки 540.
Пункт 13: тормозная колодка 500 по любому из п.п. 1-12, дополнительно содержащая пару отражательных выступов 502а, 502b.
Пункт 14: тормозная колодка 500 по любому из п.п. 1-13, в которой опорная пластина 520 имеет форму арки и содержит выпуклую сторону 524 и вогнутую сторону 526.
Пункт 15: тормозная колодка 500 по любому из п.п. 1-14, в которой фланец 550 выполнен в виде удлиненного С-образного канала 556, предназначенного для размещения соответствующего гребня колеса.
Пункт 16: тормозная колодка 500 по п. 15, в которой С-образный канал 556 по меньшей мере частично облицован композиционным фрикционным материалом 580, и/или другим композиционным материалом.
Пункт 17: тормозная колодка 500 по любому из п.п. 1-16, в которой вставка 540 является в основном прямоугольной сплошной и содержит продольно проходящие фланцы 542 на продольных сторонах 541 вставки 540 вблизи поверхности 544 верхней стороны, противоположно кондиционирующей колесо поверхности 546 вставки 540.
Пункт 18: тормозная колодка 500 по любому из п.п. 1-17, в которой вставка 540 является прямоугольной сплошной, и при этом каждый из противоположных концов 545, 547 вставки 540 образует изогнутую часть 548, 549, соединенную с кондиционирующей поверхностью 546 вставки 540.
Пункт 19: тормозная колодка 500 по п. 18, в которой изогнутая часть 548 одного из противоположных концов 545 вставки 540 имеет больший радиус кривизны, чем изогнутая часть 549 другого из противоположных концов 547 вставки 540.
Пункт 20: тормозная колодка 500 по любому из п.п. 1-19, в которой кондиционирующая колесо поверхность 546 вставки 540 обычно сужается вместе по меньшей мере с одной частью тормозной поверхности 504.
Выше было приведено подробное описание предпочтительных примеров выполнения изобретения. Однако для специалистов в данной области техники понятно, что возможны различные модификации и альтернативы предпочтительных вариантов выполнения изобретения, без отхода от концепций, раскрытых в приведенном выше описании. Такие модификации следует рассматривать как включенные в последующую формулу изобретения, если в тексте формулы изобретения явно не указано другое. В соответствии с этим, конкретные примеры выполнения, подробное описание которых приведено выше, являются лишь иллюстрацией и не ограничивают объем изобретения, который задается всей шириной прилагаемой формулы изобретения и любыми и всеми ее эквивалентами.