ТЕЛО ФРИКЦИОННОГО КОЛЬЦА КОЛЕСНОГО ТОРМОЗА РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА И КОЛЕСНЫЙ ТОРМОЗ РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
BODY OF FRICTION RING OF RAIL VEHICLE WHEEL BRAKE AND RAIL VEHICLE WHEEL BRAKE

Настоящее изобретение относится к телу фрикционного кольца колесного тормоза рельсового транспортного средства, помещаемому на диск колеса рельсового транспортного средства с целью образования колесного тормоза рельсового транспорта, а также относится к такому колесному тормозу рельсового транспортного средства.
Уровень техники
В ЕР 1460283 А1, например, показаны тела фрикционных колец, помещенные на диске колеса рельсового транспортного средства с целью образования колесного тормоза рельсового транспортного средства. Тела фрикционных колец изготовлены из литой стали и имеют приформовки, которыми тела фрикционных колец прилегают к поверхности диска колеса. Кроме того, приформовки служат для приема сквозных болтов, чтобы привинчивать друг к другу тела фрикционных колец посредством проведения сквозных болтов через отверстия в диске колеса. При этом показанные геометрические характеристики тел фрикционных колец допускают технологически рациональное изготовление только посредством относительно трудоемкого способа литья.
Другие тела фрикционных колец, помещаемые на диск колеса рельсового транспортного средства, показаны в патентных документах ЕР 1298333 В1 и DE 4417813 А1. Технология литья при производстве таких тел фрикционных колец требует использования технически сложных дорогостоящих литейных форм, особенно в тех случаях, когда тела фрикционных колец имеют приформовки, которыми они прилегают к диску колеса рельсового транспортного средства, и когда тела фрикционных колец должны иметь, например, охлаждающие ребра для охлаждения фрикционных колец.
Раскрытие изобретения: задача, решение, преимущества
Таким образом, в качестве задачи изобретения видится усовершенствование таких тел фрикционных колец, помещаемых на диск колеса рельсового транспортного средства с целью образования колесного тормоза рельсового транспортного средства, которые должны быть просты в изготовлении. В частности, должна иметься возможность простым способом оборудовать тела фрикционных колец присоединяемыми элементами, причем присоединяемые элементы должны образовывать, в частности, охладители и/или соединительные детали, посредством которых возможно прикрепление фрикционных колец к диску колеса.
Указанная задача решена телом фрикционного кольца согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения, а также колесным тормозом рельсового транспортного средства согласно ограничительной части пункта 11 формулы изобретения, с соответствующими отличительными признаками. Предпочтительные варианты усовершенствования изобретения указаны в зависимых пунктах.
Изобретение включает в себя техническое решение, состоящее в том, что тело фрикционного кольца имеет вырезанное из листового металла фрикционное кольцо и множество присоединяемых элементов, размещенных на фрикционном кольце посредством технологии получения неразъемного соединения.
Тем самым изобретение предлагает такие тела фрикционных колец, производство которых возможно в процессе плоскостной обработки, так что достаточно наличия листового металла, например листовой стали или листового алюминия, чтобы вырезать тела фрикционных колец с нужным контуром из листового металла в двухмерном виде. Для вырезания тел фрикционных колец из листового металла, который может предоставляться, например, в виде погонажного материала или рулонного материала, возможно применение известных способов, например лазерной резки, гидроабразивной резки, термической резки или резки ножницами. Таким образом, возможно обеспечение согласно изобретению тел фрикционных колец самым простым способом, без использования литья, причем при необходимости возможна дополнительная механическая обработка тел фрикционных колец и поверхностей разрезов, то есть по меньшей мере внешнего контура и внутреннего контура. Кроме того, важное преимущество состоит в том, что возможно предоставление присоединяемых элементов в виде отдельных деталей, и присоединяемые элементы помещают на фрикционное кольцо посредством неразъемной техники соединения.
Присоединяемые элементы могут быть выполнены различным образом и могут выполнять различные функции. Например, присоединяемые элементы могут формировать элементы охлаждения, которые при помещении тела фрикционного кольца на диск колеса образуют поток охлаждающего воздуха между фрикционным кольцом и диском колеса. Кроме того, присоединяемые элементы могут образовывать соединительные детали, посредством которых фрикционное кольцо прикреплено к диску колеса. При этом и соединительные детали также могут выполнять функцию охлаждения. Таким образом, возможны предусмотренные присоединяемые элементы, которые, являясь элементами охлаждения, расположены лишь на поверхности фрикционного кольца и находятся на расстоянии от поверхности диска колеса. С другой стороны, соединительные детали проходят от поверхности фрикционного кольца до поверхности колесного диска. Возможно выполнение элементов охлаждения в виде пластин, имеющих прямоугольную форму, форму полукруга, форму трапеции или любую другую предпочтительную форму, и, если элементы охлаждения образуют плоские, пластинчатые тела, возможно их расположение предпочтительным образом в радиальном направлении, проходящими веерообразно на внутренней стороне фрикционного кольца.
Наиболее предпочтительным является образование неразъемного сплошного соединения между присоединяемые элементами и фрикционным кольцом посредством паяного соединения или сварного соединения. Имеется возможность вырезать присоединяемые элементы, так же, как и фрикционные кольца, из листового металла, в частности из листовой стали или из листового алюминия. Следовательно, тело фрикционного кольца с его существенными составными частями, а именно фрикционными кольцами и присоединяемыми элементами, вырезают из листового металла, в результате чего, согласно изобретению, обеспечена возможность производства простым и экономичным способом. При этом присоединяемые элементы не обязательно должны иметь в плоскости размеры, превышающие толщину присоединяемых элементов. Присоединяемые элементы могут быть выполнены в форме кубиков, бобышек, цилиндров, трапеций или усеченных пирамид или в аналогичных формах, причем контуры присоединяемых элементов предпочтительно получают посредством процесса резания. При этом присоединяемые элементы помещают на поверхность тела фрикционного кольца и, при необходимости, также на поверхность диска колеса рельсового транспортного средства той их поверхностью, которая образована поверхностью листового металла. Поверхности резания, которые при известных обстоятельствах имеют худшие показатели точности размеров и качества поверхностей, могут представлять собой открытые поверхности, причем возможна также дополнительная обработка открытых поверхностей для повышения качества поверхностей.
Возможно вырезание фрикционного кольца и/или присоединяемых элементов, например, посредством способа резки лазерного луча, способа резки струей воды или термического разделительного способа из листового металла. Принципиально представляется допустимым также изготовление фрикционного кольца и/или присоединяемых элементов способом резания ножницами. Дальнейшее существенное преимущество создается благодаря тому, что имеется возможность использования разных материалов для получения фрикционных колец и для получения присоединяемых элементов. Так, листовой металл для фрикционных колец может представлять собой, например, материал, оптимизированный по износостойкости, тогда как для образования присоединяемых элементов, напротив, возможно применение особенно недорогого листового металла. Кроме того, возможно использование преимуществ, получаемых при применении катаного листового металла, который, например, уже уплотнен при его производстве в процессе прокатки и, таким образом, имеет более высокое холодное упрочнение, чем это вообще достижимо для литых материалов.
В соответствии со следующим предпочтительным вариантом исполнения тела фрикционного кольца возможно размещение присоединяемых элементов на плоской поверхности фрикционного кольца, или по меньшей мере частичное введение присоединяемых элементов в углубления или в отверстия во фрикционном кольце. При этом присоединяемые элементы предпочтительно образуют соединительные детали, причем в случаях, когда соединительные детали вставлены в углубления или в отверстия, при известных обстоятельствах возможен отказ от сплошного соединения между присоединяемым элементом и фрикционным кольцом, поскольку уже благодаря вставлению присоединяемого элемента в отверстие создается геометрическое замыкание.
Возможно наличие в присоединяемых элементах выемки в форме канала, предпочтительно тангенциальной формы, которая позволяет осуществлять конвекционное охлаждение присоединяемого элемента посредством движения воздуха, так как присоединяемые элементы расположены в вентиляционном зазоре между фрикционным кольцом и диском колеса. При этом присоединяемые элементы с тангенциальной выемкой в форме канала предпочтительно образуют соединительные детали.
Присоединяемые элементы также могут иметь выемки с проходящими в радиальном направлении поверхностями, в частности плоскопараллельными боковыми поверхностями. Возможно наличие предусмотренных для этого направляющих элементов, которые предпочтительно удерживаются на колесе рельсового транспортного средства с геометрическим замыканием посредством зажимных втулок и которые выполнены с возможностью скольжения в радиальных выемках присоединяемых элементов. Тем самым создается геометрическое замыкание между диском колеса и фрикционным кольцом, за счет того, что первое геометрическое замыкание между направляющим элементом и диском колеса образовано посредством зажимной втулки, а следующее геометрическое замыкание возникает вследствие проведения направляющего элемента, помещенного в радиально проходящей выемке, имеющейся в присоединяемом элементе. При этом для самого присоединяемого элемента, в свою очередь, возможна его установка с геометрическим замыканием в отверстии или в углублении фрикционного кольца. Преимущество прохождения направляющих элементов в присоединяемом элементе в радиальном направлении заключается в том, что становятся возможными мелкие перемещения во фрикционном кольце за счет теплового расширения, без возникновения повышенных деформаций фрикционного кольца в его положении на диске колеса.
Задача данного изобретения решена также колесным тормозом рельсового транспортного средства, который содержит колесо рельсового транспортного средства, имеющее ступицу колеса и обод колеса с поверхностью катания, причем между ступицей колеса и ободом колеса проходит диск колеса, и причем на обеих сторонах диска колеса на диске колеса расположены тела фрикционных кольца. При этом предусмотрено, что каждое из тел фрикционных колец имеет фрикционное кольцо, вырезанное из листового металла, и множество присоединяемых элементов, расположенных на фрикционном кольце посредством технологии получения неразъемного соединения.
Для соединения фрикционных колец с диском колеса могут быть предусмотрены резьбовые элементы, которые позволяют прижимать друг к другу фрикционные кольца на обеих сторонах диска колеса. При этом возможно нахождение соединительных деталей в зажимном соединении с резьбовыми элементами и фрикционными кольцами. Таким образом, резьбовые элементы используются в качестве анкерной стяжки, причем резьбовые элементы могут иметь головки болтов и гайки, вставленные с геометрическим замыканием в соединительные детали, а стержень болта проходит сквозь отверстие, выполненное в диске колеса. Таким образом, головки болтов и/или гайки находятся ниже поверхности трения фрикционных колец, по которым могут беспрепятственно скользить тормозные колодки колесного тормоза для рельсового транспорта.
Кроме того, резьбовые элементы могут проходить сквозь зажимные втулки, и резьбовые элементы могут иметь такой стержень болта, диаметр которого в области его прохождения сквозь зажимную втулку меньше, чем внутренний диаметр зажимной втулки. Это делает возможным незначительное перемещение резьбовых элементов внутри зажимной втулки, например, в радиальном направлении или в направлении окружности, например при тепловом расширении фрикционных колец. Следовательно, расширение фрикционных колец, которое вызывает увеличение диаметра и тем самым смещение резьбовых элементов в пределах зажимной втулки, не приводит к повышенному деформированию. Например, тепловое расширение фрикционных колец может быть скомпенсировано путем перемещения резьбовых элементов внутри зажимных втулок в радиальном направлении.
Краткое описание чертежей
Ниже со ссылкой на фигуры чертежей более подробно представлены дальнейшие меры, улучшающие изобретение, а также приведено описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения.
Фигура 1 показывает вид в разрезе верхней половины колесного тормоза рельсового транспортного средства с колесом рельсового транспортного средства и расположенными на колесе рельсового транспортного средства с двух сторон телами фрикционных колец, выполненными с признаками данного изобретения.
Фигура 2 показывает вид с пространственным разделением деталей колесного тормоза рельсового транспортного средства в разобранном виде.
Фигура 3а показывает поперечное сечение колесного тормоза рельсового транспортного средства с присоединяемыми элементами, которые расположены на фрикционном кольце согласно первому варианту исполнения.
Фигура 3b показывает вид поперечного сечения колесного тормоза рельсового транспортного средства с присоединяемыми элементами, которые расположены на фрикционном кольце согласно первому варианту исполнения.
Фигура 3с показывает вид поперечного сечения колесного тормоза рельсового транспортного средства с присоединяемыми элементами, которые расположены на фрикционном кольце согласно первому варианту исполнения.
Фигура 4 показывает аксонометрическое изображение соединительной детали и
Фигура 5 показывает аксонометрическое изображение направляющего элемента.
Предпочтительные варианты исполнения изобретения
На фигуре 1 показан вариант осуществления колесного тормоза 100 рельсового транспортного средства с колесом 1 рельсового транспортного средства, на колесе 1 расположены выполненные согласно настоящему изобретению тела 10 фрикционных колец. Колесный тормоз 100 имеет диск 2 колеса, который проходит в радиальной плоскости между ступицей 3 колеса и ободом 4 колеса, примерно в форме тарелки, а на ободе 4 колеса находится поверхность 5 катания, которая на правой стороне переходит в гребень 6 колеса. Таким образом, колесо 1 рельсового транспортного средства рассчитано на качение по рельсу и может представлять собой составную часть ходовой тележки рельсового транспортного средства. При этом колесо 1 рельсового транспортного средства снабжено телами 10 фрикционных колец и фрикционными колодками (не показаны), которые приводят в контакт с телами 10 фрикционных колец с наружной стороны для торможения колеса 1 рельсового транспортного средства.
Тела 10 фрикционных колец выполнены проходящими кольцеобразно вокруг оси колеса 1 рельсового транспортного средства и имеют такие размеры, что имеется возможность располагать тела 10 фрикционных колец на диске 2 колеса в проходящей радиально области между ступицей 3 колеса и ободом 4 колеса. Тела 10 фрикционных колец включают в себя собственно фрикционные кольца 11, к которым возможно прижатие тормозных колодок (не показаны) колесного тормоза 100. Кроме того, тела 10 фрикционных колец включают в себя присоединяемые элементы 12 и 13, которые расположены на внутренней поверхности 14 фрикционных колец 11, которая обращена к диску 2 колеса и образует поверхность, противоположную фрикционной поверхности фрикционных колец 11.
Присоединяемые элементы 12 выполнены в виде элементов 12 охлаждения и выступают в вентиляционный зазор 26, не касаясь поверхности диска 2 колеса. При этом элементы 12 охлаждения выполнены в форме пластин и закреплены на поверхности 14 фрикционных колец 11 неразъемным образом.
Присоединяемые элементы 13 образуют соединительные детали 13, которые установлены между поверхностью 14 фрикционных колец 11 и поверхностью диска 2 колеса. При этом соединительные детали 13 помещены плоскостями в углубления 27 в поверхности 14 фрикционных колец 11 или вставлены в них с геометрическим замыканием и, кроме того, выполнены с возможностью неразъемного соединения с фрикционными кольцами 11 в этих углублениях.
Фрикционные кольца 11 и присоединяемые элементы 12 и 13 соответственно вырезаны из листового металла, например, посредством лазерной резки, гидроабразивной резки или термической резки.
Сквозь диск 2 колеса проходит резьбовой элемент 16, который помещен в принимающие углубления в соединительных деталях 13 и который соединяет друг с другом соединительные детали 13 на обеих сторонах диска 2 колеса. Благодаря соединению, образованному резьбовым элементом 16, тела 10 фрикционных колец удерживаются с геометрическим замыканием на диске 2 колеса 1 рельсового транспортного средства.
На правой стороне диска 2 колеса соединительная деталь 13 выполнена с выемкой 18, которая проходит в радиальном направлении колеса 1 рельсового транспортного средства. В выемке 18 помещен направляющий элемент 20, который посредством зажимной втулки 21 соединен с геометрическим замыканием с диском 2 колеса. Продольная выемка 18, проходящая в радиальном направлении, допускает скольжение направляющего элемента 20 в выемке 18, создавая возможность компенсировать радиальные перемещения фрикционного кольца 11, например, обусловленные термическими эффектами, причем благодаря зажимной втулке 21 положение направляющего элемента 20 на диске 2 колеса остается неизменным.
Резьбовой элемент 16 имеет стержень болта 22, наружный диаметр которого меньше, чем внутренний диаметр зажимной втулки 21. Таким образом, при радиальном расширении фрикционного кольца 11, которое может вызывать смещение положения резьбового элемента 16, не возникают деформации.
Направляющий элемент 20, расположенный в выемке 18 соединительной детали 13, показан только на правой стороне, и возможно наличие нескольких резьбовых соединений, каждое с резьбовым элементом 16 и зажимной втулкой 21 вместе с направляющим элементом 20, распределенных по окружности колеса 1 рельсового транспортного средства. При этом возможно расположение направляющего элемента 20 и зажимной втулки 21 попеременно на левой и на правой стороне.
На фигуре 2 колесный тормоз 100 рельсового транспортного средства с колесом 1 рельсового транспортного средства представлен с пространственным разделением деталей, и тела 10 фрикционных колец на обеих сторонах показаны в незакрепленном положении на расстоянии от колеса 1 рельсового транспортного средства. В изображении нижнего тела фрикционного кольца 10 видны присоединяемые элементы 12 и 13, которые выполнены и в виде элементов 12 охлаждения, и в виде соединительных деталей 13. Кроме того, представлены резьбовые элементы 16 для соединения тел 10 фрикционных колец друг с другом и для их закрепления на колесе 1 рельсового транспортного средства. На виде нижнего фрикционного кольца 11 с внутренней стороны показаны соединительные детали 13 с выемками 18, выполненные с возможностью размещения в них направляющих элементов 20, кроме того представлены зажимные втулки 21, выполненные с возможностью их установки в отверстия в диске 2 колеса. Для более подробного описания тел 10 фрикционных колец на следующих фигурах 3а, 3b и 3с показаны несколько вариантов их осуществления, как описано ниже.
На каждой из фигур 3а, 3b и 3с показан соответственно колесный тормоз 100 рельсового транспортного средства, который содержит колесо 1 рельсового транспортного средства, диск 2 колеса, проходящий в радиальной плоскости между ступицей 3 колеса и ободом 4 колеса. При этом на обеих сторонах диска 2 колеса расположены тела 10 фрикционных колец с соответствующими фрикционными кольцами 11 и присоединяемыми элементам 12 и 13.
На фигуре 3а показан вариант исполнения, при котором соединительные детали 13 наложены плоскостями на внутреннюю поверхность 14 фрикционных колец 11. Для крепления соединительных деталей 13 возможно их размещение на поверхности 14 неразъемным образом, например посредством сварки или пайки. Таким же способом возможно размещение на поверхности 14 элементов 12 охлаждения.
На фигуре 3b показан вариант исполнения для прикрепления соединительных деталей 13 к фрикционными кольцам 11, при котором на поверхности 14 предусмотрены углубления 27, в которые вставлены соединительные детали 13, так что наряду с не показанным более детально сплошным соединением между соединительными деталями 13 и фрикционными кольцами 11, образуется, кроме того, и геометрическое замыкание. На правой стороне диска 2 колеса в качестве примера представлена соединительная деталь 13 с выемкой 18, которая ограничена боковой поверхностью 19 выемки 18, и видно, что выемка 18 проходит в радиальном направлении между ступицей 3 колеса и ободом 4 колеса.
Наконец, на фигуре 3с показан вариант исполнения для образования соединения между соединительной деталью 13 и фрикционным кольцом 11, при котором во фрикционных кольцах 11 выполнены отверстия 15, сквозь которые проходят соединительные детали 13 и которые заканчиваются заподлицо с внешней поверхностью фрикционных колец 11. В результате этого наряду с не показанным сплошным неразъемным соединением создается также соединение с геометрическим замыканием между соединительной деталью 13 и фрикционными кольцами 11. В примере показана выемка 18 с боковой поверхностью 19 на левой стороне диска 2 колеса, в то время как в соединительной детали 13 на правой стороне выемка не показана.
На фигуре 4 показано аксонометрическое изображение соединительной детали 13 с выемкой 18, ограниченной по сторонам двумя боковыми поверхностями 19, и возможно вставление в выемку 18 направляющего элемента 20 согласно фигуре 5. Соединительная деталь 13 имеет сквозное отверстие 24 для прохождения болта, а направляющий элемент 20 имеет отверстие 25 для приема в него зажимной втулки 21, причем внутренний диаметр зажимной втулки 21 больше, чем диаметр стержня 22 болта резьбового элемента 16, см. также фигуру 1. При этом отверстие 24 для прохождения болта в соединительной детали 13 может образовывать посадку с допусками на диаметр на концевых участках резьбового элемента 16, так что предотвращается радиальное перемещение резьбового элемента 16 относительно соединительной детали 13.
Для скольжения направляющего элемента 20 в выемке 18 в соединительной детали 13 направляющий элемент 20 ограничен боковыми направляющими поверхностями 23, которые скользят по боковым поверхностям 19 выемки 18 в соединительной детали 13.
Изобретение не ограничивается в его осуществлении указанным выше предпочтительным вариантом исполнения. Наоборот, представляется возможным большое количество вариантов, которые используют представленное решение также при принципиально иных формах осуществления. Все признаки и/или преимущества, которые следуют из пунктов, из описания или из чертежей, включая конструктивные подробности, пространственные расположения и технологические операции, могут считаться существенными признаками изобретения как по отдельности, так и в самых различных сочетаниях.
Список обозначений
100 колесный тормоз рельсового транспортного средства
1 колесо рельсового транспортного средства
2 диск колеса
3 ступица колеса
4 обод колеса
5 поверхность катания
6 обод колеса
10 тело фрикционного кольца
11 фрикционное кольцо
12 присоединяемый элемент, элемент охлаждения
13 присоединяемый элемент, соединительная деталь
14 поверхность
15 отверстие
16 резьбовой элемент
17 выемка
18 выемка
19 боковая поверхность
20 направляющий элемент
21 зажимная втулка
22 стержень болта
23 направляющие поверхности
24 сквозное отверстие
25 отверстие
26 вентиляционный зазор
27 углубление.