專利名稱：特別用于鐵路車輛的具有制動盤的旋轉(zhuǎn)架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種特別用于鐵路車輛的可制動的旋轉(zhuǎn)架，該旋轉(zhuǎn)架包括環(huán)狀的制動盤和將其連接到一起的連接件，該可制動旋轉(zhuǎn)架特別以輪轂或鐵路車輛的車輪形式出現(xiàn)。現(xiàn)有的上述旋轉(zhuǎn)架具有兩種結(jié)構(gòu)形式，一種形式為一簡單的具有一個包括兩個環(huán)狀平坦摩擦面或軌道的盤的輪轂，另一種形式為鐵路車輛的車輪，其表面上裝有兩個制動盤，每個盤同樣具有一個環(huán)狀的平坦的摩擦面或軌道。
制動盤和輪轂或輪子之間的連接是借助鍵和螺絲將部件組合在一起，因為在制動時盤會變熱同時相對于輪轂或輪子盤會經(jīng)受不同程度的膨脹，上述連接是彈性的或可在導(dǎo)向下移動。
當(dāng)利用彈性連接時，不同的部件借助于薄且長可產(chǎn)生彈性變形的連接件剛性地連接于旋轉(zhuǎn)架，但是因為該系統(tǒng)安裝的空間很小，上述連接件彈性不足且薄弱，易疲勞而斷裂。而假定采用可在導(dǎo)向下移動的連接件時，往復(fù)運動將產(chǎn)生磨損并隨之引起的噪音，該磨損是不可修復(fù)的。
現(xiàn)有的另一種旋轉(zhuǎn)架取代作為一個整體或利用螺釘將兩半剛性連接到一起的制動盤，將盤分為兩個扇形塊，在扇形塊之間留有可供其膨脹的空隙。每個盤的扇形塊利用螺釘和部分為剛性，部分可以彈性變形的襯套連接到輪轂或車輪上。
但上述結(jié)構(gòu)仍不能得到適當(dāng)?shù)男Ч?，因為假如上述扇形塊連接過緊，在制動時會因熱量引起的膨脹而破裂，而假定它們的連接不緊因為在制動過程中閘瓦的作用首先傳到一個扇形塊然后傳遞到另一個扇形塊將引起制動塊的移動從而造成噪音和不可修復(fù)的磨損。
在從上現(xiàn)有系統(tǒng)中，特別是鐵路車輛的車輪中，還存在這樣一個缺陷，即當(dāng)制動盤裝于輪轂時，整個系統(tǒng)將變得很重，這顯著地增加了非懸掛部分的質(zhì)量從而導(dǎo)致運行中嚴(yán)重的磨損。
與之對應(yīng)，在制動盤裝于連接板和/或輪面的系統(tǒng)中，因為在彎道時盤不得不隨著車輪在輪緣受推力條件下發(fā)生明顯扭曲，從而因疲勞而斷裂，的確存在由于上述盤的約束導(dǎo)致車輪因疲勞而破裂的現(xiàn)實可能性。假定為避免上述變形而增加車輪連接板的厚度，車輪將變得剛性過大，導(dǎo)致輪面輪緣的過度磨損，從而需過早地對其進(jìn)行更換。
本發(fā)明的一個目的就是避免現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點和一些上面沒有提到的其它缺陷。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種可制動的旋轉(zhuǎn)架，如具有連接板的輪轂或鐵路車輛的車輪，其壽命不受使用制動盤的影響。
本發(fā)明還有一個目的是提供一種具有制動部件，特別是制動盤形式的制動部件的旋轉(zhuǎn)架，該部件可以十分容易地向旋轉(zhuǎn)架上安裝和由之拆卸，其制動作用有效，降低了機(jī)械疲勞，散熱有效，重量輕且可以一直使用到摩擦極限。
本發(fā)明更進(jìn)一步的目的是使上述制動盤結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)，同時易于安裝在旋轉(zhuǎn)架的外形輪廓之內(nèi)，因此與車輛傳動系統(tǒng)而言最大限度地降低了外形尺寸。
上述和其他目的被用于鐵路車輛的可制動的旋轉(zhuǎn)架有效地實現(xiàn)。該架具有一對環(huán)狀制動盤，每個上述制動盤被安裝于旋轉(zhuǎn)架的一側(cè)，每個制動盤包括幾個扇形塊，和將上述扇形塊剛性連接的連接件，這包括用于將上述扇形塊剛性地連接在旋轉(zhuǎn)架上的連接件和將上述安裝于旋轉(zhuǎn)架兩側(cè)的制動盤相連的連接件，該旋轉(zhuǎn)架至少包括一個輪轂和一個徑向位于其外且與之剛性連接的連接板，上述連接板-當(dāng)用于鐵路車輛輪子時-包括一個朝向輪轂并具有較大剛性的第一徑向區(qū)和一個面向輪面具有較小剛性的第二徑向區(qū)，在上述兩個徑向區(qū)中均分別有一系列通孔，上述制動盤安裝在旋轉(zhuǎn)架上朝向輪轂的徑向區(qū)間，上述每個制動盤上扇形塊的數(shù)目為除1之外的奇數(shù)。
在鐵路車輛的車輪上，連接板由兩個具有不同剛性(利用不同厚度的材料或不同性質(zhì)的材料實現(xiàn))的徑向區(qū)或帶構(gòu)成，使得在同等總質(zhì)量條件下，車輪具有能承受由于車輛旋轉(zhuǎn)傳遞過來的力的韌性，同時該輪子又具有一個朝向輪轂的適當(dāng)?shù)墓潭ㄖ苿颖P的區(qū)間，該區(qū)間具有足夠的剛性，因此變形很小不致因疲勞而斷裂，還具有一個剛性較小的面向輪面的區(qū)間，同時在相對的制動盤及它們的連接件中留有空隙使得在車輛任何運行條件下不會發(fā)生干擾。
兩個制動盤被分割為相同數(shù)量的奇數(shù)個相對的扇形塊。在每個扇形塊前端的外側(cè)具有制動面，而在相反的一側(cè)具有冷卻和連接用附屬突起部，其中之一用于將盤借助螺栓固定在連接板面對輪轂的區(qū)域和相對的扇形塊連接，其他的則沿徑向向內(nèi)或向外排列用于將其與相對的扇形塊相連。
在各扇形塊和連接板之間及相對的扇形塊之間的螺栓或非螺栓的連接是借助上述各目的通孔，其中前者是借助朝向輪轂的徑向區(qū)域上的通孔而后者則借助在剛性較小的區(qū)域，或在連接板不是輪子的一部分時借助其以外的通孔實現(xiàn)。
扇形塊和其徑向內(nèi)側(cè)的附屬突起安置在連接板朝向輪轂區(qū)域的兩側(cè)，在扇形塊之間每側(cè)留有周向的空隙以阻止它們在熱膨脹時相接觸，扇形塊和其軸向的外表面一起構(gòu)成了閘瓦的摩擦軌道。
每個獨立的制動盤的扇形塊利用可以軸向滑動的部件，如布置在將扇形塊隔開的周向空隙中相對的不通孔中的銷子連接到一起，這些孔的深度大于銷子的長度使得扇形塊可以經(jīng)受熱膨脹。
除了保持制動時扇形塊表面相互之間的平整，上述連接件可以使得每個扇形塊的制動力可被傳送到整個制動盤。在旋轉(zhuǎn)中在扇形塊徑向內(nèi)部附屬突起中的連接螺栓將制動盤的制動力傳遞到旋轉(zhuǎn)架。
將制動盤分割為幾個扇形塊使得它結(jié)構(gòu)上更為經(jīng)濟(jì)，因為較小尺寸的部件可以制造得更為精密和便宜這個事實所帶來的利益遠(yuǎn)勝過采用數(shù)量多的部件及由之引起的必須對各部件進(jìn)行連接所帶來的不利。
本發(fā)明的其他優(yōu)點和特點在下面的說明中將變得更為明顯。下面結(jié)合非限定形式的例子在附錄A和B圖中的兩個實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
圖1A和1B為本發(fā)明具有制動盤的旋轉(zhuǎn)架的側(cè)視圖，其中旋轉(zhuǎn)架為鐵路車輛的車輪。
圖2A和2B為圖1A和圖1B所示具有制動盤的旋轉(zhuǎn)架沿II-II線的剖視圖。
圖3A和3B為圖1A和圖1B所示具有制動盤的旋轉(zhuǎn)架的局部視圖。
以下說明中當(dāng)涉及圖標(biāo)號時，所提的均為包括A和B兩個實施例在內(nèi)。
在圖1和圖2中，標(biāo)號10表示作為整體的鐵路車輛車輪。上述車輪10包括輪轂11，沿徑向在其外部的連接板12，該板沿徑向分為兩個同心的環(huán)狀帶或區(qū)域，即剛性較大的區(qū)域13和剛性較小的區(qū)域14。在所述實施例中兩個環(huán)狀帶或區(qū)域13和14的剛性依賴于材料的厚度，剛性較大的區(qū)域13較之區(qū)域14有較大的厚度。在此處沒有說明的其他場合不同剛性的兩個區(qū)域也可以采用兩種具有不同彈性模數(shù)的材料來實現(xiàn)，而在某些場合也可采用一種折衷的方法即以具有不同厚度的不同材料來實現(xiàn)。
當(dāng)在不同區(qū)域采用不同材料時，具有較大剛性的區(qū)域采用較之剛性較小區(qū)域的所用材料彈性模數(shù)較小的材料。在連接板外部為輪面15，其輪緣直接與鋼軌(圖中沒有畫出)相連。
在剛性較大的區(qū)域13由一系列，在本例中為三個，圓弧狀扇形塊17，18和19構(gòu)成制動盤16。上述三個扇形塊以各自的外表面為在機(jī)構(gòu)(這里將不加以說明)的控制下各自對應(yīng)的閘瓦20和21′的滑動提供了制動軌道。在車輪10的另一側(cè)，圖1中沒有示出而僅在圖2中可以部分看到，在精確的對應(yīng)位置裝有另一制動盤的三個扇形塊。為簡化起見，在此后的說明中這些扇形塊將標(biāo)以與其對應(yīng)的可見扇形塊的標(biāo)號然后注上星號。同樣相應(yīng)于圖中可見部件的其他位于車輪10不可見側(cè)相應(yīng)位置的部件均將以圖1中同樣的標(biāo)號后加上星號來標(biāo)注。
本發(fā)明中制動盤16上扇形塊的數(shù)目必須是除1之外的奇數(shù)。以這種方式，后面將進(jìn)一步加以說明，作用在制動盤16上扇形塊組分17，18和19上的力量可以得到完全地平衡。
扇形塊相互之間利用周向的空隙隔開，使得它們可以根據(jù)溫度變化自由地伸縮，三個扇形塊17，18和19在上述自由空隙中借助可沿軸向滑動的部件或銷子21，22，23相連接，上述銷子安置于朝向隔開扇形塊的周向空隙中的孔32中，孔的深度比上述滑動部件要大。以這種方式形成了可在導(dǎo)向器上滑動的聯(lián)動裝置。
從圖3可知，制動盤16的每個扇形塊組分17，18，19，在相應(yīng)于其徑向內(nèi)部曲向部的中心位置具有一個包括孔的附屬件24。連接螺栓(在圖1中分別以26，27和28標(biāo)示)穿過相對應(yīng)的內(nèi)部附屬件24將各自的扇形塊17，18，19與相對應(yīng)扇形塊17′，18′和19′及連接板12牢固地連接到一起，而穿過位于徑向外部的附屬件25的連接螺栓(在圖中分別標(biāo)以29，30和31)。將位于車輪10一側(cè)的扇形塊17，18和19與另一側(cè)的扇形塊17′，18′和19′相連。
從圖1和圖2可知，制動盤16的每個扇形塊組分在其鄰近扇形塊沿徑向相對的曲線部分的端部分別具有用來將相對的扇形塊固定到一起的連接件33，34，35和36，37，38。如圖所示可在連接處與所有連接件一起加上適當(dāng)?shù)囊r墊。
以下將對將制動力均勻地分布到制動盤的兩半且進(jìn)一步完全傳遞到車輪的機(jī)理加以說明。
當(dāng)制動力F加到相對的扇形塊對17-17′時，這對以26為樞軸的扇形塊分別經(jīng)連接件21和22(或21′和22′)向扇形塊18-18′和19-19′傳遞力F1，F(xiàn)1′和F2，F(xiàn)2′。因為上述兩對相對的扇形塊對18-18′和19-19′分別以連接板12上的27和28為樞軸，力F1，F(xiàn)1′和F2，F(xiàn)2′經(jīng)由扇形塊18-18′和19-19′傳遞到連接件23和23′形成方向相反的力F3，F(xiàn)3′和F4，F(xiàn)4′。換句話說，力F3，F(xiàn)3′和F4，F(xiàn)4′為大小相等方向相反的矢量。以這種方式構(gòu)成的制動盤16和16′為自鎖的，且對閘瓦的力作為一個整體產(chǎn)生響應(yīng)，而車輪則仍經(jīng)由連接螺栓26，27和28制動。
每個盤16，16′扇形塊的制動軌道上最好沒有孔，且可以在制動時經(jīng)受很大的熱瞬態(tài)過程而不發(fā)生破裂，這在有孔的場合往往發(fā)生。但假定由于空間的原因存在上述孔時，如孔具有適當(dāng)?shù)腻F度且在其與閘瓦接觸區(qū)間具有周向的阻斷可以得到同樣的效果。采用這種方法時因受熱材料可以自由地膨脹，孔口在制動時的熱力集中現(xiàn)象被減輕。
扇形塊裝于車輪10的環(huán)形區(qū)域13，該區(qū)域的剛性使得車輪10的連接板12在車輪沿彎道運行時不發(fā)生顯著撓曲從而保證了制動盤16和16′具有良好的平面性。
位于連接板12剛性較小的區(qū)域14的制動盤的附屬件25可以選用適當(dāng)?shù)男螤詈蛿?shù)目，使相對的扇形塊固定在一起且即便在沿彎道運行發(fā)生撓曲時上述扇形塊和其連接件也不致于車輪發(fā)生沖突，從而不論影響此前達(dá)到的盤的平面性。
本發(fā)明的具有制動盤的旋轉(zhuǎn)架的結(jié)構(gòu)并不限于前述的實施例，可以在保持本發(fā)明的基本內(nèi)容的條件下在工藝專家的能力范圍內(nèi)進(jìn)行修改。
從上述說明和圖形可以得知該車輪，除去為連接目的布置在扇形塊的附屬件，包括徑向限制在閘瓦的摩擦面之內(nèi)而軸向則限于車輪厚度之內(nèi)的制動盤。這就導(dǎo)致了非常小的非懸掛質(zhì)量同時保證了輪間的整個空間用來安裝車輛的傳動系統(tǒng)，而安裝上述制動盤僅需軸向具有等于其厚度的空隙，而不須拆卸傳動系統(tǒng)中任何精密的組件，因為扇形塊可以沿軸向取出和裝回，故傳動系統(tǒng)可以有很大的徑向和軸向尺寸。
因此本發(fā)明的輪子特別適用于采用空心軸傳動系統(tǒng)的鐵路車輛。甚至在運行過程中也可以很容易地安裝這一特點由于其節(jié)約時間使得使用這種具有制動盤的旋轉(zhuǎn)架十分便利對鐵路系統(tǒng)中應(yīng)用十分有利。
不僅如此由于只要車輪每一側(cè)的扇形塊的數(shù)量是除1之外的奇數(shù)，其大小可以任意確定。這就為使用的材料特別是其成形方法的選擇提供了十分有利的條件。在該方面它相對于在同樣工藝狀態(tài)的部件相比小尺寸的部件易于成形，易于加工，且消除次品的價格較低并且可以利用通用的CVC(計算機(jī)數(shù)控車床)進(jìn)行批量生產(chǎn)。
本發(fā)明的具有制動盤的旋轉(zhuǎn)架特別是在列車高速運行時可滿足安全的要求。
它可以進(jìn)一步包括一個阻止扇形塊相對于螺栓移動的裝置，這可以利用前述的同一連接件36，37和38實現(xiàn)，但它們沿徑向朝向相應(yīng)于扇形塊的圓周端的制動盤內(nèi)表面處具有圓周面。
采用上述方法的具有制動盤的旋轉(zhuǎn)架將是雙倍安全的。
權(quán)利要求
1.一種特別用于鐵路車輛的，具有制動盤的旋轉(zhuǎn)架，設(shè)有一對環(huán)狀的制動盤，上述一對制動盤的每個盤安置在所述旋轉(zhuǎn)架的一側(cè)，每個所述的制動盤包括幾個扇形塊，并包括將上述扇形塊牢固地連接在一起的緊固件，將上述扇形塊安裝在旋轉(zhuǎn)架上的緊固件和將安裝在旋轉(zhuǎn)架兩側(cè)的制動盤相連接的緊固件，其特征在于至少包括一個輪轂和一個徑向位于輪轂外側(cè)且與之剛性連接的連接板，所述制動盤被安裝在旋轉(zhuǎn)架上該連接板的位置，該連接板包括通孔，每個制動盤上的扇形塊的數(shù)目為除1外的奇數(shù)，并且塊間布置有周向間隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求2所述的，特別用于鐵路車輛的，具有制動盤的旋轉(zhuǎn)架，其特征在于每個盤的扇形塊間的連接件的形式為可在導(dǎo)向器上滑動的聯(lián)動裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的，特別用于鐵路車輛的，具有制動盤的旋轉(zhuǎn)架，其特征在于所述可在導(dǎo)向器上滑動聯(lián)動裝置包括安置在扇形塊端部相對的盲孔中可軸向滑動的部件，如銷子。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的，特別用于鐵路車輛的，具有制動盤的旋轉(zhuǎn)架，其特征在于上述相對的盲孔的總深度大于上述銷子的長度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的，特別用于鐵路車輛的，具有制動盤的旋轉(zhuǎn)架，其特征在于上述每個扇形塊的摩擦軌道上沒有周向的全孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的，特別用于鐵路車輛的，具有制動盤的旋轉(zhuǎn)架，其特征在于在每個上述扇形塊沿徑向相對的曲線部分均具有附屬件，其中至少有一個在內(nèi)部且位于扇形塊的中心位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的，特別用于鐵路車輛的，具有制動盤的旋轉(zhuǎn)架，其特征在于穿過上述在扇形塊中心位置的內(nèi)部附屬件和前述連接板的通孔將所述扇形塊固定在旋轉(zhuǎn)支架上的緊固件為螺栓。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的，特別用于鐵路車輛的，具有制動盤的旋轉(zhuǎn)架，其特征在于將位于旋轉(zhuǎn)架相對兩側(cè)的盤連接在一起的緊固件穿過上述扇形塊的附屬件并穿過前述連接板上的通孔或者設(shè)置在連接板之外。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8所述的，特別用于鐵路車輛的，具有制動盤的旋轉(zhuǎn)架，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)架為一個整體。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至8所述的，特別用于鐵路車輛的，具有制動盤的旋轉(zhuǎn)架，其特征在于所述連接板包括面向輪轂的具有較大剛性的第一徑向區(qū)，和在其相對方向具有較小剛性的第二徑向區(qū)，在上述兩個徑向區(qū)各自具有一系列通孔，制動盤固定在旋轉(zhuǎn)架具有較大剛性的第一徑向區(qū)。
11.如權(quán)利要求10所述的，特別用于鐵路車輛的，具有制動盤的旋轉(zhuǎn)架，其特征在于將扇形塊固定到旋轉(zhuǎn)架的緊固件包括穿過位于扇形塊中心的內(nèi)部附屬件和連接板上具有較大剛性的區(qū)域中的通孔的螺栓。
12.如權(quán)利要求11所述的，特別用于鐵路車輛的，具有制動盤的旋轉(zhuǎn)架，其特征在于所述將位于旋轉(zhuǎn)架兩側(cè)的盤連接到一起的連接件穿過扇形塊的附屬件和連接板剛性較小的區(qū)域中的通孔。
13.如權(quán)利要求10所述的，特別用于鐵路車輛的，具有制動盤的旋轉(zhuǎn)架，其特征在于連接板上所述剛性較小的區(qū)域在所有的方向上與互相面對的制動盤和將盤連接到一起的連接件隔開一段距離。
14.如權(quán)利要求10所述的，特別用于鐵路車輛的，具有制動盤的旋轉(zhuǎn)架，其特征在于剛性較大的區(qū)域較之剛性較小的區(qū)域具有較大的厚度。
15.如權(quán)利要求10所述的，特別用于鐵路車輛的，具有制動盤的旋轉(zhuǎn)架，其特征在于剛性較大的區(qū)域所用的材料較之剛性較小的區(qū)域所用的材料具有較小的彈性模數(shù)。
16.如權(quán)利要求10所述的，特別用于鐵路車輛的，具有制動盤的旋轉(zhuǎn)架，其特征在于連接件包括，假如需要的話，可自由地插入在連接板上的孔的襯墊，以使得在旋轉(zhuǎn)架兩側(cè)安裝的相對的扇形塊隔開。
17.如權(quán)利要求10所述的，特別用于鐵路車輛的，具有制動盤的旋轉(zhuǎn)架，其特征在于包括穿過連接板剛性較大區(qū)域的通孔的，用于將相對的扇形塊連接在一起的緊固件在徑向面對制動盤內(nèi)表面相應(yīng)于扇形塊圓周端面處具有圓周面。
18.根據(jù)權(quán)利要求10至17所述的，特別用于鐵路車輛的，具有制動盤的旋轉(zhuǎn)架，其特征在于是列車車輪。
全文摘要
特別用于鐵路的可制動旋轉(zhuǎn)架包括制動盤，每盤包括幾個扇形塊，扇形塊牢固地連接到一起的連接件，將扇形塊牢固地連接到旋轉(zhuǎn)架的連接件和將旋轉(zhuǎn)架兩側(cè)的盤固連在一起的連接件。旋轉(zhuǎn)架至少包括一輪轂和一連接板，用于鐵路車輪時連接板包括面向輪轂的剛性較大的第一徑向區(qū)和面向輪面的剛性較小的第二徑向區(qū)，兩區(qū)各有多個通孔。制動盤按照朝向輪轂的徑向區(qū)裝于旋轉(zhuǎn)架上，每個盤上的扇形數(shù)目為除1之外的奇數(shù)。旋轉(zhuǎn)架可以是輪轂，也可以是輪子，特別是鐵路車輪。
文檔編號F16D65/12GK1147464SQ9610939
公開日1997年4月16日 申請日期1996年8月7日 優(yōu)先權(quán)日1995年8月7日
發(fā)明者安東尼奧·波利 申請人:波利辦公機(jī)械股份公司