ТОРМОЗНОЙ ДИСК ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ВАГОНА Российский патент 2015 года по МПК B61H5/00 F16D55/02 F16D65/12 

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВЛЕНИЯ

Настоящее изобретение испрашивает приоритет согласно предварительной заявке США № 61/265009, поданной 30 ноября 2009, полное содержание которой приведено здесь для ссылки.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Область техники

Настоящее изобретение относится к тормозному диску железнодорожного вагона и, более точно, к моноблочному тормозному диску, имеющему ступицу и фрикционное кольцо, соединенные при помощи фланца.

Описание предшествующего уровня техники

Тормозные диски для поездов, как правило, запрессовываются на ось или прикручиваются к колесу болтами. Тормозные диски, установленные на ось, могут быть выполнены как единая отливка, или могут включать в себя отдельную ступицу и фрикционное кольцо, соединенные друг с другом болтами, такие примеры можно найти в Патенте США № 6808050, выданном Лехману и др. Единые или моноблочные тормозные диски, как правило, включают в себя радиальные спицы, соединяющие ступицу с фрикционным кольцом, например как в Патенте США № 4638891, выданном Вирту. Теплота, выделяемая в ходе торможения, вынуждает фрикционное кольцо расширяться радиально наружу. В двухэлементной конструкции тормозного диска, фрикционное кольцо, как правило, может расширяться относительно ступицы с нагревом диска из-за торможения. Такое расширение компенсируется соединением диск-ступица.

Со ссылкой на фиг.1 и 2, традиционный единый тормозной диск 1 включает в себя фрикционное кольцо 2, прикрепленное к ступице 3 множеством разнесенных спиц 4. В этой единой конструкции тормозного диска, спицы 4, соединяющие фрикционное кольцо и ступицу 3, натягиваются, когда фрикционное кольцо нагревается из-за торможения. Натяжение соединительных спиц 4 в ходе торможения стремится оттянуть ступицу 3 от оси, что ослабляет запрессовку ступицы 3 на оси и может вызвать вращение диска на оси.

Со ссылкой на фиг.3 и 4, в дополнительной традиционной конструкции используется тормозной диск 6, имеющий фланец 7 для соединения фрикционного кольца 8 со ступицей 9. Этот тормозной диск 6 представляет собой двухкомпонентную отливку, при этом для фрикционного кольца 8 использован другой материал, нежели для соединительного фланца/ступицы 7, 9, что представляет некоторые проблемы в ходе изготовления тормозного диска 6.

Публикации Патентных Заявок США №№ 2004/0124045 и 2007/0181389, по существу описывают тормозные диски, имеющие спицы, соединяющие ступицу с фрикционным кольцом, и приведены здесь полностью для ссылки.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Тормозной диск железнодорожного вагона, описанный здесь подробно, содержит цилиндрическую ступицу, фрикционное кольцо и конусообразный фланец, соединяющий ступицу с фрикционным кольцом. Цилиндрическая ступица определяет центральную ось и имеет осевую ширину и наружный диаметр. Поверхность наружного диаметра образует наружный периметр ступицы. Фрикционное кольцо включает в себя два противоположных кольцевых элемента, каждый из которых имеет наружную тормозную поверхность и внутреннюю поверхность. Кольцевые элементы соединены друг с другом с помощью множества ребер, простирающихся от внутренней поверхности одного кольцевого элемента до внутренней поверхности другого кольцевого элемента. Конусообразный фланец имеет внутренний участок, соединенный со ступицей, наружный участок, соединенный с ребрами, и радиальный участок, соединяющий внутренний участок с наружным участком. Ступица, фрикционное кольцо и конусообразный фланец выполнены как одно целое из одного материала, так, что тормозной диск представляет собой моноблочный тормозной диск.

Ступица имеет первый осевой конец и второй осевой конец, определяющие осевую ширину, и внутренний участок конусообразного фланца может быть соединен со ступицей на первом осевом конце. Внутренний участок может также простираться радиально наружу от первого осевого конца в общей плоскости с первым осевым концом. Дополнительно, внутренний участок может простираться по оси за первый осевой конец. Более того, внутренний участок может иметь аркообразную форму. Более того, внутренний участок может простираться радиально наружу от наружного периметра ступицы.

Внутренний участок, наружный участок и радиальный участок конусообразного фланца могут дополнительно иметь по существу однородную или неоднородную толщину. Радиальный участок может образовывать угол с наружным периметром ступицы, или быть по существу параллельным наружному периметру ступицы.

В дополнительном варианте воплощения, тормозной диск железнодорожного вагона содержит цилиндрическую ступицу, фрикционное кольцо и конусообразный фланец, соединяющий ступицу с фрикционным кольцом. Цилиндрическая ступица определяет центральную ось, и имеет осевую ширину и наружный диаметр. Поверхность наружного диаметра определяет наружный периметр ступицы. Фрикционное кольцо включает в себя два противоположных кольцевых элемента, каждый из которых имеет наружную тормозную поверхность и внутреннюю поверхность. Кольцевые элементы соединены друг с другом при помощи множества ребер, простирающихся от внутренней поверхности одного кольцевого элемента до внутренней поверхности другого кольцевого элемента. Конусообразный фланец имеет внутренний участок, соединенный со ступицей, и наружный участок, соединенный с одним из двух противоположных кольцевых элементов, и радиальный участок, соединяющий внутренний участок и наружный участок.

В другом варианте воплощения, тормозной диск железнодорожного вагона содержит цилиндрическую ступицу, определяющую центральную ось, при этом ступица имеет осевую ширину и наружный диаметр. Поверхность наружного диаметра определяет наружный периметр ступицы. Диск дополнительно включает в себя фрикционное кольцо, содержащее два противоположных кольцевых элемента, каждый из которых имеет наружную тормозную поверхность и внутреннюю поверхность. Кольцевые элементы соединены друг с другом при помощи множества ребер, простирающихся от внутренней поверхности одного кольцевого элемента к внутренней поверхности другого кольцевого элемента. Фланец соединяет ступицу с фрикционным кольцом. Фланец содержит внутренний участок, соединенный со ступицей, и наружный участок, соединенный с ребрами, и радиальный участок, соединяющий внутренний участок и наружный участок. Ступица содержит первый осевой конец и второй осевой конец, определяющие осевую длину, и внутренний участок фланца соединен со ступицей в положении посередине между первым осевым концом и вторым осевым концом. Радиальный участок может иметь по существу С-образную форму. Ступица, фрикционное кольцо и фланец могут быть выполнены как одно целое из одного материала, так что тормозной диск представляет собой моноблочный тормозной диск.

Дополнительные признаки и преимущества станут понятнее после прочтения следующего подробного описания со ссылкой на прилагаемые фигуры, на которых подобные элементы обозначены подобными ссылочными позициями и обозначениями.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 изображает вид спереди традиционного цельного тормозного диска.

Фиг.2 изображает вид в поперечном сечении тормозного диска, показанного на фиг.1.

Фиг.3 изображает вид спереди в частичном разрезе еще одного традиционного тормозного диска.

Фиг.4 изображает вид в поперечном сечении тормозного диска, показанного на фиг.3.

Фиг.5 изображает вид в изометрии в поперечном сечении тормозного диска, в соответствии с первым вариантом воплощения.

Фиг.6 изображает вид в поперечном сечении тормозного диска, показанного на фиг.5.

Фиг.7 изображает схематичный вид тормозного диска, показанного на фиг.5, иллюстрирующий компьютерную модель анализа тормозного диска методом конечных элементов.

Фиг.8 изображает схематичный вид тормозного диска, показанного на фиг.5, иллюстрирующий компьютерную модель анализа тормозного диска методом конечных элементов.

Фиг.9 изображает вид в поперечном сечении тормозного диска, в соответствии со вторым вариантом воплощения.

Фиг.10 изображает схематичный вид тормозного диска, показанного на фиг.9, иллюстрирующий компьютерную модель анализа тормозного диска методом конечных элементов.

Фиг.11 изображает схематичный вид тормозного диска, показанного на Фиг.9, иллюстрирующий компьютерную модель анализа тормозного диска методом конечных элементов.

Фиг.12 изображает вид в поперечном сечении тормозного диска, в соответствии с третьим вариантом воплощения.

Фиг.13 изображает схематичный вид тормозного диска, показанного на фиг.12, иллюстрирующий компьютерную модель анализа тормозного диска методом конечных элементов.

Фиг.14 изображает схематичный вид тормозного диска, показанного на фиг.12, иллюстрирующий компьютерную модель анализа тормозного диска методом конечных элементов.

Фиг.15 изображает вид в поперечном сечении тормозного диска, в соответствии с четвертым вариантом воплощения.

Фиг.16 изображает схематичный вид тормозного диска, показанного на фиг.15, иллюстрирующий компьютерную модель анализа тормозного диска методом конечных элементов.

Фиг.17 изображает схематичный вид тормозного диска, показанного на фиг.15, иллюстрирующий компьютерную модель анализа тормозного диска методом конечных элементов.

Фиг.18 изображает вид в поперечном сечении тормозного диска, в соответствии с пятым вариантом воплощения.

Фиг.19 изображает схематичный вид тормозного диска, показанного на фиг.18, иллюстрирующий компьютерную модель анализа тормозного диска методом конечных элементов.

Фиг.20 изображает вид в поперечном сечении тормозного диска, в соответствии с шестым вариантом воплощения.

Фиг.21 изображает схематичный вид тормозного диска, показанного на фиг.20, иллюстрирующий компьютерную модель анализа тормозного диска методом конечных элементов.

Фиг.22 изображает вид в поперечном сечении тормозного диска, в соответствии с седьмым вариантом воплощения.

Фиг.23 изображает схематичный вид тормозного диска, показанного на фиг.22, иллюстрирующий компьютерную модель анализа тормозного диска методом конечных элементов.

Фиг.24 изображает вид в поперечном сечении тормозного диска, в соответствии с восьмым вариантом воплощения.

Фиг.25 изображает схематичный вид тормозного диска, показанного на фиг.24, иллюстрирующий компьютерную модель анализа тормозного диска методом конечных элементов.

Фиг.26 изображает вид в поперечном сечении тормозного диска, в соответствии с девятым вариантом воплощения.

Фиг.27 изображает схематичный вид тормозного диска, показанного на фиг.26, иллюстрирующий компьютерную модель анализа тормозного диска методом конечных элементов.

Фиг.28 изображает вид в поперечном сечении тормозного диска, в соответствии с десятым вариантом воплощения.

Фиг.29 изображает схематичный вид тормозного диска, показанного на фиг.28, иллюстрирующий компьютерную модель анализа тормозного диска методом конечных элементов.

Фиг.30 изображает вид в поперечном сечении тормозного диска, в соответствии с одиннадцатым вариантом воплощения.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ВОПЛОЩЕНИЯ

В целях описания здесь и далее, термины ориентации в пространстве, при использовании, должны относиться к описываемому варианту воплощения при его ориентации как на прилагаемых фигурах или как описано в следующем подробном описании. Однако следует понимать, что варианты воплощения, описанные далее, могут принимать множество альтернативных вариаций и воплощений. Также следует понимать, что специальные устройства и компоненты, показанные на прилагаемых фигурах и описанные здесь, являются лишь иллюстративными и не должны рассматриваться как ограничивающие.

Со ссылкой на фиг.5-8, один вариант воплощения тормозного диска 20 включает в себя фрикционное кольцо 22, ступицу 24 и фланец 26. В настоящем изобретении, фрикционное кольцо 22, ступица 24 и соединительный фланец 26 выполнены как одно целое, так что тормозной диск 20 содержит моноблочный тормозной диск. Фрикционное кольцо 22 включает в себя два противоположных кольцевых элемента 28, 29, каждый из которых имеет наружную тормозную поверхность 30 и внутреннюю поверхность 32. Кольцевые элементы 28, 29 соединены друг с другом при помощи множества радиально разнесенных шплинтовых ребер 34, простирающихся от внутренней поверхности 32 одного кольцевого элемента 28 к внутренней поверхности 32 другого кольцевого элемента 29, хотя могут быть использованы и другие подходящие расположения ребер, например, радиальные ребра. Ступица 24 включает в себя корпус 36 цилиндрической формы, имеющий первый осевой конец 38 и второй осевой конец 40. Корпус 36 цилиндрической формы содержит наружную поверхность, формирующую наружный периметр ступицы или поверхность 39. Корпус 36 цилиндрической формы имеет осевую ширину W, определенную между первым осевым концом 38 и вторым осевым концом 40. Корпус 36 ступицы также определяет центральное отверстие 42, предназначенное для приема оси (не показано) и имеющее центральную ось L. Ступица 24 может быть запрессована на ось, как известно в области железнодорожных вагонов.

Фланец 26 имеет по существу конусообразную форму, и включает в себя внутренний участок 44, наружный участок 46 и радиальный участок 48, и соединяет фрикционное кольцо 22 с корпусом 36 ступицы. В варианте воплощения, согласно фиг.5-8, внутренний участок 44 фланца 26 соединен с корпусом 36 ступицы 24 на первом осевом конце 38 корпуса 36 ступицы, и фланец 26 по существу простирается до положения примерно посередине между кольцевыми элементами 28, 29 фрикционного кольца 22. Наружный участок 46 фланца 26 соединен с множеством шплинтовых ребер 34 для крепления наружного участка 46 фланца 26 к внутренним поверхностям 32 кольцевых элементов 28, 29. Как показано более точно на Фиг.7, наружный участок 46 фланца 26 соединен двумя рядами шплинтовых ребер 34 с каждой стороны фланца 26, хотя количество шплинтовых ребер 34, соединяющих фланец 26 с фрикционным кольцом 22, может изменяться.

Как сказано выше, фланец 26 имеет по существу конусообразную форму, и радиальный выступ 48 простирается между внутренним участком 44 и наружным участком 46 фланца 26. В частности, в настоящем варианте воплощения, внутренний участок 44 фланца 26 соединяется с первым концом 38 корпуса 36 ступицы, и радиальный участок 48 простирается радиально наружу под небольшим уклоном или углом относительно наружного периметра ступицы или поверхности 39, а затем переходит в наружный участок 46.

Таким образом, радиальный участок 48 простирается радиально от внутреннего участка 44, и переходит в наружный участок 46, и наружный участок 46 переходит в положение сбоку посредине между кольцевыми элементами 28, 29 фрикционного кольца 22 в настоящем воплощении. Наружный участок 46 фланца 26 простирается от радиального участка 48 для соединения с шплинтовыми ребрами 34. Таким образом, в настоящем варианте воплощения, внутренний участок 44 и наружный участок 46 фланца 26, по существу являются прямыми или параллельны друг другу (как показано в поперечном сечении), при этом радиальный участок 48 простирается между внутренним и наружным участками 44, 46 с небольшим уклоном или углом. Тормозной диск 20 может быть изготовлен из одного материала, такого как сталь, как цельная отливка, хотя могут быть использованы и другие материалы. Как показано на Фиг.5-8, в настоящем варианте воплощения, внутренний участок 44, наружный участок 46 и радиальный участок 48 по существу имеют однородную толщину друг относительно друга, хотя внутренний участок 44, наружный участок 46 и радиальный участок 48 могут иметь неравномерную толщину, как описано в некоторых вариантах воплощения ниже. Например, внутренний участок 44 может иметь меньшую толщину, чем радиальный участок 48, и радиальный участок 48 может иметь меньшую толщину, чем наружный участок 46. Как показано на Фиг.6, внутренний участок 44 фланца 26 выполнен так, чтобы его внутренняя или обращенная внутрь сторона в плоскости Р была касательной или окружала первый осевой конец 38 корпуса 36 ступицы.

Благодаря форме и конфигурации фланца 26 относительно ступицы 24 и фрикционного кольца 22, когда тормозной диск 20 испытывает торможение, фланец 26 нагружается по изгибу М, а не по натяжению, когда фрикционное кольцо 22 расширяется наружу, и не передает всю силу непосредственно на ступицу 24, так что посадка с натягом между ступицей 24 и осью сохраняется. Другими словами, в ходе теплового нагружения фрикционного кольца 22, посадка с натягом ступицы 24 на ось сохраняется путем предотвращения расширения ступицы 24 радиально наружу. Смещение и напряжение тормозного диска 20 под нагрузкой показаны на Фиг.7 и 8, соответственно, при этом разная штриховка указывает области разного смещения или напряжений. На фиг.7, а также на других фигурах, показывающих описанное ниже смещение, тормозной диск 20 показан под нагрузкой в деформированном состоянии, и показанный фланец 26 подвергается изгибающему моменту М. Соответственно, фланец 26, соединяющий фрикционное кольцо 22 со ступицей 24, позволяет тормозному диску 20 выдерживать более высокие тепловые нагрузки, в то же время, сохраняя посадку с натягом. В традиционных цельных тормозных дисках, фрикционное кольцо оказывает натяжение непосредственно на спицы, таким образом, отодвигая ступицу вдаль от оси и ослабляя посадку с натягом. В ходе работы тормозного диска 20, радиальное расширение фрикционного кольца 22 воздействует на изгиб или «выпрямление» фланца 26, так что лишь участок радиального расширения фрикционного кольца 22 передается на ступицу 24.

Со ссылкой на фиг.9-11 описан еще один вариант воплощения тормозного диска 20а. Тормозной диск 20а согласно настоящему варианту воплощения подобен тормозному диску 20, показанному на фиг.5-8, но включает в себя радиальный участок 48 уменьшенной толщины. Как показано на фиг.9-11, в настоящем варианте воплощения, внутренний участок 44, наружный участок 46 и радиальный участок 48 имеют неравномерную толщину, при этом внутренний участок 44 имеет большую толщину, чем радиальный участок 48, и радиальный участок 48 имеет меньшую толщину, чем наружный участок 46. Более того, как показано на Фиг.9, внутренний участок 44 фланца 26 имеет такую форму, чтобы его внутренняя или обращенная внутрь сторона лежала в общей плоскости Р, касательной или окружающей первый осевой конец 38 корпуса 36 ступицы. Смещение и напряжение тормозного диска 20а под нагрузкой показаны на фиг.10 и 11, соответственно, при этом разная штриховка показывает области разного смещения или напряжения.

Со ссылкой на фиг.12-14 описан другой вариант воплощения тормозного диска 20b. Тормозной диск 20b настоящего варианта воплощения подобен тормозному диску 20, показанному на фиг.5-8, за исключением соединения наружного участка 46 фланца 26 с фрикционным кольцом 22. В частности, наружный участок 46 фланца 26 соединен с внутренней поверхностью 32 одного кольцевого элемента 28 при помощи одного ряда шплинтовых ребер 34, и с внутренней поверхностью 32 другого кольцевого элемента 29 двумя рядами шплинтовых ребер 34. Дополнительно, фланец 26 имеет по существу равномерную толщину от наружного участка 46 до внутреннего участка 44, и по всему радиальному участку 48. Радиальный участок 48 отклоняется наружу к наружному участку 46 под небольшим углом относительно наружного периметра 39 ступицы корпуса 36 ступицы 24. Смещение и напряжение тормозного диска 20b под нагрузкой показаны на Фиг.13 и 14, соответственно, при этом разная штриховка указывает области с отличающимся смещением или напряжением.

Со ссылкой на фиг.15-17 описан еще один вариант воплощения тормозного диска 20с. Тормозной диск 20с в соответствии с настоящим вариантом воплощения подобен тормозному диску 20, показанному на фиг.5-8, за исключением соединения наружного участка 46 фланца 26 с фрикционным кольцом 22. В частности, наружный участок 46 фланца 26 соединен с внутренними поверхностями 32 каждого кольцевого элемента 28, 29 тремя рядами шплинтовых ребер 34. Дополнительно, фланец 26 имеет по существу равномерную толщину от наружного участка 46 до внутреннего участка 44 и по радиальному участку 48. Радиальный участок 48 простирается радиально наружу с небольшим уклоном или под углом относительно наружного периметра 39 ступицы корпуса 36 ступицы 24, что лучше всего показано на фиг.15, и внутренний участок 44 фланца 26 имеет такую форму, чтобы его внутренняя или обращенная внутрь сторона лежала в общей плоскости Р, касательной или окружающей первый осевой конец 38 корпуса 36 ступицы. Смещение и напряжение тормозного диска 20с под нагрузкой показаны на Фиг.16 и 17, соответственно, при этом разная штриховка обозначает области с отличающимся смещением или напряжением.

Со ссылкой на фиг.18-19 описан еще один вариант воплощения тормозного диска 20d. Тормозной диск 20d настоящего варианта воплощения подобен тормозному диску 20, показанному на фиг.5-8, но фланец 26 имеет уменьшенную общую толщину, и имеет по существу равномерную толщину за исключением места соединения наружного участка 46 с радиальным участком 48, и соединения внутреннего участка 44 со ступицей 24. Дополнительно, внутренний участок 44 простирается по оси за первый осевой конец 38 корпуса 36 ступицы, и имеет по существу аркообразную форму. Радиальный участок 48 после этого имеет форму, по существу параллельную наружному периметру 39 ступицы корпуса 36 ступицы 24, что наилучшим образом показано на фиг.18. Смещение тормозного диска 20d под нагрузкой показано на фиг.19, при этом разные штриховки обозначают области с отличающимся смещением.

Со ссылкой на фиг.20-21 описан альтернативный вариант воплощения тормозного диска 20е. Тормозной диск 20е согласно настоящему варианту воплощения подобен тормозному диску 20, показанному на фиг.5-8, но фланец 26 имеет по существу однородную толщину от наружного участка 46 до внутреннего участка 44 и по радиальному участку 48. Радиальный участок 48 простирается радиально наружу с небольшим уклоном или под углом относительно наружного периметра 39 ступицы корпуса 36 ступицы 24, что наилучшим образом показано на фиг.20, и внутренний участок 44 фланца 26 имеет такую форму, чтобы его внутренняя или обращенная внутрь сторона лежала в общей плоскости Р, касательной или окружающей первый осевой конец 38 корпуса 36 ступицы. Смещение тормозного диска 20е под нагрузкой показано на фиг.21, при этом разная штриховка обозначает области с отличающимся смещением.

Со ссылкой на фиг.22-23 описан дополнительный альтернативный вариант воплощения тормозного диска 20f. Тормозной диск 20f согласно настоящему варианту воплощения подобен тормозному диску 20, показанному на фиг.5-8, за исключением того, что фланец 26 присоединен к ступице 24 в положении, удаленном по оси от первого осевого конца 38 корпуса 36 ступицы 24, и простирается наружу от наружного периметра 39 корпуса 36 ступицы. В частности, радиальный участок 48 отклоняется наружу к наружному участку 46 под небольшим углом относительно наружного периметра 39 корпуса 36 ступицы 24. Дополнительно, фланец 26 имеет по существу однородную толщину от наружного участка 46 до внутреннего участка 44 и по радиальному участку 48. Смещение тормозного диска 20f под нагрузкой показано на фиг.23, при этом разная штриховка обозначает области с отличающимся смещением.

Со ссылкой на фиг.24-25 описан дополнительный вариант воплощения тормозного диска 20g. Тормозной диск 20g настоящего варианта воплощения подобен тормозному диску 20, показанному на фиг.5-8, но фланец 26 включает в себя более толстый радиальный участок 48, сужающийся к наружному участку 46. Более того, радиальный участок 48 отклоняется наружу к наружному участку 46 под небольшим углом относительно наружного периметра 39 ступицы корпуса 36 ступицы 24, и внутренний участок 44 фланца 26 имеет такую форму, чтобы его внутренняя или обращенная внутрь сторона лежала в общей плоскости Р, касательной или окружающей первый осевой конец 38 корпуса 36 ступицы. Смещение тормозного диска 20g под нагрузкой показано на Фиг.25, при этом разные штриховки обозначают области с отличающимся смещением.

Со ссылкой на фиг.26-27 описан другой вариант воплощения тормозного диска 20h. Тормозной диск 20h настоящего варианта воплощения подобен тормозному диску 20, показанному на фиг.5-8 и фиг.22-23, за исключением того, что фланец 26 соединен с кольцевым элементом 28 фрикционного кольца 22, а не соединен с шплинтовыми ребрами 34. Фланец 26 может также быть соединен с другим кольцевым элементом 29. Дополнительно, фланец 26 соединен со ступицей 24 в положении, удаленном по оси от первого осевого конца 38 корпуса 36 ступицы 24, и отклоняется под углом по направлению к кольцевому элементу 28, и простирается наружу от наружного периметра 39 ступицы корпуса 36 ступицы. В частности, радиальный участок 48 отклоняется наружу к наружному участку 46 под небольшим углом относительно наружного периметра 39 ступицы корпуса 36 ступицы 24. Фланец 26 имеет по существу равномерную толщину от наружного участка 46 до внутреннего участка 44 и по радиальному участку 48. Смещение тормозного диска 20h под нагрузкой показано на фиг.27, при этом разная штриховка обозначает области с отличающимся смещением.

Со ссылкой на фиг.28-29 описан еще один вариант воплощения тормозного диска 20i. Тормозной диск 20i согласно настоящему варианту воплощения подобен тормозному диску 20, показанному на фиг.5-8, но фланец 26 имеет по существу однородную толщину от наружного участка 46 до внутреннего участка 44 и по радиальному участку 48. Радиальный участок 48 простирается по существу параллельно наружному периметру 39 ступицы корпуса 36 ступицы 24, что наилучшим образом показано на фиг.28, и внутренний участок 44 фланца 26 имеет такую форму, чтобы его внутренняя или обращенная внутрь поверхность лежала в общей плоскости Р, касательной или окружающей первый осевой конец 38 корпуса 36 ступицы. Смещение тормозного диска 20i под нагрузкой показано на фиг.29, при этом разная штриховка обозначает области с отличающимся смещением.

Со ссылкой на фиг.30 описан дополнительный вариант воплощения тормозного диска 20j. Тормозной диск 20j настоящего варианта воплощения подобен тормозному диску 20, показанному на фиг.5-8. Фланец 26 тормозного диска 20j, тем не менее, по существу простирается от среднего участка ступицы 24, т.е. между осевыми концами ступицы 24. Более подробно, внутренний участок 44 фланца 26 по существу простирается перпендикулярно от средней точки ступицы 24. Радиальный участок 48 по существу С-образной формы переходит от внутреннего участка 48, и затем переходит к наружному участку 46, который простирается до положения сбоку между кольцевыми элементами 28, 29 фрикционного кольца 22. Таким образом, внутренний участок 44 и наружный участок 46 по существу выровнены друг с другом (как показано в поперечном сечении) в направлении, проходящем перпендикулярно и радиально наружу от ступицы 24 с С-образным радиальным участком 48, простирающимся между внутренним и наружным участками 44, 46.

Несмотря на то что в вышеприведенном описании были представлены варианты воплощения тормозного диска железнодорожного вагона, специалисты в данной области техники могут выполнять модификации и изменения этих вариантов воплощений, не нарушая пределов и сущности изобретения. Соответственно, вышеприведенное описание является лишь иллюстративным, а не ограничивающим. Изобретение, описанное выше, определено в прилагаемой формуле изобретения, и все изменения изобретения, попадающие в пределы значения и диапазона эквивалентности формулы изобретения, должны быть охвачены сущностью формулы.

Группа изобретений относится к области транспортного машиностроения, а именно к дисковым тормозным устройствам. Тормозной диск включает в себя цилиндрическую ступицу, фрикционное кольцо и конусообразный фланец, соединяющий ступицу с фрикционным кольцом. Цилиндрическая ступица определяет центральную ось и имеет осевую ширину и наружный диаметр. Поверхность наружного диаметра образует наружный периметр ступицы. Фрикционное кольцо включает в себя два противоположных кольцевых элемента, каждый из которых имеет наружную тормозную поверхность и внутреннюю поверхность. Кольцевые элементы соединены друг с другом при помощи множества ребер, простирающихся от внутренней поверхности одного кольцевого элемента до внутренней поверхности другого кольцевого элемента. При торможении фланец тормозного диска подвергается изгибающей нагрузке. По первому варианту конусообразный фланец содержит внутренний участок, соединенный со ступицей, наружный участок, соединенный с одним из двух противоположных кольцевых элементов, и радиальный участок, соединяющий внутренний участок с наружным участком. По второму варианту конусообразный фланец содержит внутренний участок, соединенный со ступицей, наружный участок, соединенный с ребрами, и радиальный участок, соединяющий внутренний участок и наружный участок. Ступица, фрикционное кольцо и конусообразный фланец выполнены как одно целое из одного материала, так что тормозной диск содержит моноблочный тормозной диск. По третьему варианту ступица содержит первый осевой конец и второй осевой конец, определяющие осевую ширину, и при этом внутренний участок фланца соединен со ступицей в положении, являющемся промежуточным между первым осевым концом и вторым осевым концом. Достигается предотвращение расширения ступицы радиально наружу в ходе теплового нагружения фрикционного кольца и, как следствие, сохранение посадки с натягом ступицы на ось. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 30 ил.

1. Тормозной диск железнодорожного вагона, содержащий: цилиндрическую ступицу, определяющую центральную ось, при этом ступица имеет осевую ширину и наружный диаметр, причем поверхность наружного диаметра образует наружный периметр ступицы;
фрикционное кольцо, содержащее два противоположных кольцевых элемента, каждый из которых имеет наружную тормозную поверхность и внутреннюю поверхность, при этом кольцевые элементы соединены друг с другом при помощи множества ребер, простирающихся от внутренней поверхности одного кольцевого элемента до внутренней поверхности другого кольцевого элемента;
конусообразный фланец, соединяющий ступицу с фрикционным кольцом, причем конусообразный фланец содержит внутренний участок, соединенный со ступицей, наружный участок, соединенный с ребрами, и радиальный участок, соединяющий внутренний участок и наружный участок, при этом когда тормозной диск испытывает торможение, фланец подвергается изгибающей нагрузке; и
при этом ступица, фрикционное кольцо и конусообразный фланец выполнены как одно целое из одного материала, так что тормозной диск содержит моноблочный тормозной диск.

2. Тормозной диск по п. 1, в котором ступица содержит первый осевой конец и второй осевой конец, определяющие осевую ширину, и в котором внутренний участок конусообразного фланца соединен со ступицей на первом осевом конце ступицы.

3. Тормозной диск по п. 2, в котором внутренний участок конусообразного фланца простирается наружу от первого осевого конца в общей плоскости с первым осевым концом ступицы.

4. Тормозной диск по п. 2, в котором внутренний участок конусообразного фланца простирается по оси за первый осевой конец ступицы.

5. Тормозной диск по п. 4, в котором внутренний участок конусообразного фланца имеет аркообразную форму.

6. Тормозной диск по п. 1, в котором внутренний участок конусообразного фланца простирается наружу от наружного периметра ступицы.

7. Тормозной диск по п. 1, в котором внутренний участок, наружный участок и радиальный участок конусообразного фланца имеют равномерную толщину.

8. Тормозной диск по п. 1, в котором внутренний участок, наружный участок и радиальный участок конусообразного фланца имеют неравномерную толщину.

9. Тормозной диск по п. 1, в котором радиальный участок конусообразного фланца образует угол с наружным периметром ступицы.

10. Тормозной диск по п. 1, в котором радиальный участок конусообразного фланца по существу параллелен наружному периметру ступицы.

11. Тормозной диск железнодорожного вагона, содержащий:
цилиндрическую ступицу, определяющую центральную ось, при этом ступица имеет осевую ширину и наружный диаметр, причем поверхность наружного диаметра образует наружный периметр ступицы;
фрикционное кольцо, содержащее два противоположных кольцевых элемента, каждый из которых имеет наружную тормозную поверхность и внутреннюю поверхность, при этом кольцевые элементы соединены друг с другом при помощи множества ребер, простирающихся от внутренней поверхности одного кольцевого элемента до внутренней поверхности другого кольцевого элемента;
конусообразный фланец, соединяющий ступицу с фрикционным кольцом, при этом конусообразный фланец содержит внутренний участок, соединенный со ступицей, наружный участок, соединенный с одним из двух противоположных кольцевых элементов, и радиальный участок, соединяющий внутренний участок с наружным участком, когда тормозной диск испытывает торможение, фланец подвергается изгибающей нагрузке.

12. Тормозной диск по п. 11, в котором ступица, фрикционное кольцо и конусообразный фланец выполнены как одно целое из одного материала, так что тормозной диск содержит моноблочный тормозной диск.

13. Тормозной диск по п. 11, в котором ступица содержит первый осевой конец и второй осевой конец, определяющие осевую ширину, и в котором внутренний участок конусообразного фланца соединен со ступицей в промежуточном положении между первым осевым концом и вторым осевым концом.

14. Тормозной диск по п. 11, в котором внутренний участок конусообразного фланца простирается наружу от наружного периметра ступицы.

15. Тормозной диск по п. 11, в котором внутренний участок, наружный участок и радиальный участок конусообразного фланца имеют равномерную толщину.

16. Тормозной диск по п. 11, в котором внутренний участок, наружный участок и радиальный участок конусообразного фланца имеют неравномерную толщину.

17. Тормозной диск по п. 11, в котором радиальный участок конусообразного фланца образует угол с наружным периметром ступицы.

18. Тормозной диск железнодорожного вагона, содержащий: цилиндрическую ступицу, определяющую центральную ось, при этом ступица имеет осевую ширину и наружный диаметр, при этом поверхность наружного диаметра определяет наружный периметр ступицы;
фрикционное кольцо, содержащее два противоположных кольцевых элемента, каждый из которых имеет наружную тормозную поверхность и внутреннюю поверхность, причем кольцевые элементы соединены друг с другом при помощи множества ребер, простирающихся от внутренней поверхности одного кольцевого элемента до внутренней поверхности другого кольцевого элемента; и
фланец, соединяющий ступицу и фрикционное кольцо, при этом фланец содержит внутренний участок, соединенный со ступицей, наружный участок, соединенный с ребрами, и радиальный участок, соединяющий внутренний участок и наружный участок, при этом когда тормозной диск испытывает торможение, фланец подвергается изгибающей нагрузке;
при этом ступица содержит первый осевой конец и второй осевой конец, определяющие осевую ширину, и при этом внутренний участок фланца соединен со ступицей в положении, являющемся промежуточным между первым осевым концом и вторым осевым концом.

19. Тормозной диск по п. 18, в котором радиальный участок имеет по существу С-образную форму.

20. Тормозной диск по п. 18, в котором ступица, фрикционное кольцо и фланец выполнены как одно целое из одного материала, так что тормозной диск содержит моноблочный тормозной диск.