CN105579733B - 带有轮制动盘的轨道轮 - Google Patents

Abstract

带有轮制动盘（6）的轨道轮，该轮制动盘通过多个分布在轮周上的紧固元件（5）紧固在轨道轮的轮体（2）上且在该紧固区域内靠置在轮体上。为了在制动开始后减少紧固元件（5）的负荷，可以如此设置，即在冷的状态下轮制动盘（6）在紧固区域径向以外在至少一个径向区域内靠置在轮体上，且在紧固区域径向以内的区域到轮体具有距离。

Description

带有轮制动盘的轨道轮

技术领域

本发明涉及一种带有轮制动盘的轨道轮，该轮制动盘通过多个分布在轮周上的紧固元件紧固在轨道轮的轮体上且在该紧固区域内靠置在轮体上。

在这种情况下可以仅在轮的一侧设置轮制动盘，或者可以设置两个轮制动盘，即在轮的每侧各一个。在轮的一侧或两侧设置多个同心的轮制动盘也是可以考虑的。

在轨道车辆中，轮在大多情况下被构造作为实心轮，即盘式轮。在这种情况下轮体包括轮辐和轮毂。但本发明并不受限于实心轮。

背景技术

在轨道车辆中通常使用多个制动***，制动控制装置协调所有制动***的配合使用。在这种情况下最主要的制动***是摩擦制动。这种摩擦制动将轨道车辆的动能通过两个摩擦副转化为热量。在高速火车上，该摩擦副是由钢制成的制动盘和由烧结金属制成的制动片。

在这种情况下该制动盘可实施作为轮制动盘。制动力矩由轮制动盘通过力配合的连接（在大多情况下为螺纹连接）传递到轮上。在制动过程中，轮制动盘内被引入非常高的功率且因此而热变形。该热变形导致紧固元件的高负荷，它有可能引发螺纹连接的大幅变形并导致螺栓预紧力的损失。其后果是螺纹连接松开。

到目前为止如此地解决这种问题，即轮制动盘利用其散热片完全靠置在轮体上，更准确地说靠置在轮辐上，且如此地设计螺纹连接，从而使得即使变形，剩余的螺栓预紧力也足够传递制动力矩。从DE 10 2008 003 923 Al的说明引言可知此类布置方案，它本身再者公开了一种轨道轮，该处在轮制动盘和轮体之间的靠置区域内设置了中间层。

为保证足够的螺栓预紧力，另一种可行方案是为了传递制动力矩附加地将轮制动盘与轮形状配合地相连，由此螺纹连接负荷不会太高。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种带有轮制动盘的轨道轮，利用该轨道轮能够在制动开始后减少紧固元件的负荷，从而例如能够减载螺纹连接。

该任务通过根据本发明带有轮制动盘的轨道轮解决。在相应的优选实施方案中定义了本发明的有利的设计方案。根据本发明，提供了一种带有轮制动盘的轨道轮，该轮制动盘通过多个分布在轮周上的紧固元件紧固在轨道轮的轮体上且在此紧固区域中靠置在轮体处，其特征在于，在冷的状态中，轮制动盘在紧固区域的径向以外的至少一个径向区域中靠置在轮体处，且轮制动盘在朝向轨道轮的侧面上在紧固区域的径向以内比紧固区域的径向以外更薄，从而使所述轮制动盘在紧固区域的径向以内的整个区域中与轮体具有距离且离开轮体的轮辐运动，其中，在加热状态中，所述轮制动盘热变形从而在紧固区域的径向以内的所述区域中也靠置在轮体上。

在这种情况下根据本发明如此地设置，即在冷的状态中，轮制动盘在紧固区域径向以外在至少一个径向区域内靠置在轮体上，且在紧固区域径向以内的区域中具有与轮体的距离，即不靠置在轮体上。

在这种情况下可如此地设置，即在冷的状态中，轮制动盘在紧固区域径向以外在至少一个径向区域内直接靠置在轮体上，因而不设置例如由其他材料构成的中间层。当然也可以设置中间层。

术语“冷的状态”说明的事实是，轮制动盘具有环境温度，即例如0°C到30°C，即没有通过制动被加热且没有热变形。当根据本发明的轨道轮处于冷的、没有热变形的状态时，则在紧固区域中和在该紧固区域外以及在另外的区域内轮制动盘靠置在轮体上，该另外的区域通常与紧固区域隔开。但在紧固区域以内轮制动盘在任何区域中均不靠置在轮体上。即轮制动盘在该内部区域是裸露的。

这种裸露一方面可以如此产生，即轮制动盘在内侧（在朝向轨道轮的侧面）在紧固区域径向以内比紧固区域径向以外更薄。

这种情况可例如如此实现，即在制造制动盘时在其内侧处在紧固区域以内（从轴向方向看）取走比紧固区域以外更多的材料。从而轮制动盘在其内侧，并且具体而言在紧固区域径向以内，具有凸肩或者说退台（远离轨道轮）。但是，轨道轮本身（通常是轮辐）可以在退台区域内平整地实施。这种实施变型方案使得将带有凸肩的轮制动盘安装在传统的平整的轨道轮上成为可能，且因而使得现有的轨道轮加装根据本发明的轮制动盘成为可能。

轮制动盘的裸露也可以如此产生，即轨道轮在朝向轮制动盘的侧面处在紧固区域径向以内具有退台（凸肩）。朝向轨道轮的轮制动盘的侧面在该区域内是平整的，而轨道轮（位于该部位的轮辐）具有凸肩。

还可以考虑的是，轨道轮（即通常是轮辐）以及轮制动盘在相互面对的侧面处在紧固区域径向以内具有退台。

只有在制动开始后，轮制动盘被加热且变形，则在所有的实施变型方案中轮制动盘在紧固区域以内的一个或多个径向区域内也靠置在轮体上。

根据材料和制动持续时间的不同，当制动时轮制动盘典型地加热至400°C到800°C的温度。

为了达到根据本发明的效果，在紧固区域径向以内的区域内在轴向方向测量的轮制动盘与轮体之间的距离至少为1mm，优选地为2mm，特别是在3mm到4mm之间。这一距离明显处于制造误差以外，该制造误差通常处于直至0.5mm的区域内。该距离在整个外周上是相等的。

若轮制动盘具有散热片，则可如此设置，即轮制动盘以散热片在紧固区域径向以外靠置在轮体上，且只有当热变形时在紧固区域以内的区域中才同样靠置在轮体上。

通过轮制动盘中的纵向的凹陷形成散热片，散热片在深度方向上被定向到轮体，即在轮体的侧面上散热片突出于轮制动盘的其余平面。在纵向上散热片在大多情况下径向地走向。

由于设计原因或由于散热功率的原因可以如此设置，即紧固区域以外的至少一个径向区域（该处，轮制动盘靠置在轮体上）在径向上与紧固区域隔开。但同样地，轮制动盘（就连接至本来靠置在轮体上的紧固区域）也可以就在紧固区域径向以外靠置在轮体上。

在最简单的情况下，轮制动盘被构造为单件式的环形，但是它也可以由多个环段组成。

通常情况下紧固元件是螺栓，螺栓大约沿着带有在轮轴线中的中心的圆而布置，其优点在于，这种连接能够被解除。当轮制动盘通过弹簧和销钉固定在轮上时，也同样是这种情况。但是原则上轮制动盘也能够铆接或锻接在轮上。

通过本发明，能够在使用到目前为止的螺纹连接的情况下提高该螺纹连接的安全性。

附图说明

为了进一步阐释本发明，在说明书的接下来的部分中参照附图，在附图中可看出本发明的其他的有利的设计方案、具体情况和改型方案。其中示出：

图1是根据本发明的轮制动盘的截取部分，

图2是根据本发明的带有内部裸露的轮制动盘的轮的纵向截面，

图3是带有内部裸露的和外部裸露的轮制动盘的轮的纵向截面，并且

图4是带有无裸露的轮制动盘的轮的纵向截面。

具体实施方式

图2至图4各示出轨道车辆轮的上半部分，该轮带有轮辋1、轮辋上的轮缘3以及轮辐2，轮辐2连接轮辋1和轮毂4。轮辐2和轮毂4构成轮体。环形的轮制动盘6通过螺栓5固定在轮辐2上，轮制动盘6围绕在轮毂4周围。

在图1中示出了轮制动盘6的截取部分，也就是说，截取部分左右圆环形地延伸。在图中可见不同的散热片7，在散热片中，带有轮辐2的接触区域深色地显示为接触区域10。只有紧固孔8被实施为缺口，螺栓5装在该紧固孔内。在此，在紧固孔之间设置有引导元件11，该导引元件与轮辐2上的相应的配对件配合作用且在因加热引起伸展时保证轮制动盘6的径向引导。

所有紧固孔8所在的且同时深色显示的圆环形区域是紧固区域9，在该处，轮制动盘在任何情况下都靠在轮辐2上。在图1中还显示出了另外的圆环形的接触区域10，它具有到紧固区域9的径向距离：这是另外的接触区域，在该处，轮制动盘6利用其散热片7直接靠置在轮辐2上。在紧固区域9径向以内的区域内，即在图1中紧固区域9以下，当轮制动盘是冷的且无热变形时，散热片7不接触轮辐2。

在图3中（该图示出了带有内部裸露的和外部裸露的轮制动盘6的轮的纵向截面），显示了在冷的状态中和在热变形状态中的该轮制动盘。位于紧固区域9以外（此处示出的螺栓5以上）的轮制动盘6的部分向轮辐2***，而在紧固区域9以内布置的部分（此处示出螺栓5以下）则离开轮辐2地运动。变形状态是大幅夸张示出的，而尺寸箭头示出的是，在该示例中轮制动盘6的外周以相对大的尺度向轮辐2移动，而其内周则以相似大的尺度从轮辐2移开。这种情况对于螺栓5而言是大的负荷。

在图4中（该图示出了带有无裸露的轮制动盘的轮的纵向截面），同样显示了在冷的状态和热变形状态中的该轮制动盘。在冷的状态和新状态中，轮制动盘6在螺栓5周围的紧固区域中以及在该紧固区域以外和以内都靠置在轮辐2上。此处热变形状态也是大幅夸张示出的，但可见的是，自由端（即轮制动盘6的内周和外周）无法向着轮辐2变形，因为该自由端在冷的状态下就已经靠置在轮辐上。

因此轮制动盘6在变形区域9内围绕螺栓5升高 ，即在图4中直接在螺栓5以上和以下离开轮辐2，这加载了螺纹连接。在该示例中轮制动盘6（更确切而言，之前与轮辐2相接触的区域）在与螺栓5径向以外连接的区域中位于与轮辐2的大约对应图3中距离的四分之一的轴向距离中；以及在与螺栓5径向以内连接的区域中位于与同样大约是图3中距离的四分之一的轮辐2的轴向距离中。

根据图2中的根据本发明的解决方案，轮制动盘6在冷的状态下只有在内部裸露，也就是说，轮制动盘在围绕螺栓5的紧固区域9内和至少部分地在螺栓5的或紧固区域9的以外的区域中靠置在轮辐上，而轮制动盘以其自由端、内周具有到轮辐2的例如至少1mm的径向距离。当轮制动盘6加热时，它此时利用其自由端向着轮辐2移动，这在该示例中相当于以大约图3中尺度的四分之一的距离的改变，而轮制动盘6在螺栓5径向以外的直接区域内只以大约图3中尺寸的七分之一从轮辐2升高。在螺栓5的径向以内的直接区域内轮制动盘6和轮辐2之间保持接触。因而该实施变形方案对螺栓5施加的负荷最小。

此处，轮制动盘的厚度例如大约为25mm。

如试验所示，利用本发明（轮制动盘6的内部区域或内部的散热片7裸露）不如此强烈地充分利用螺纹连接，或者说与所示的传统解决方案相比在安全性相同时轮制动盘6能够承受更高的制动功率。

可以提高这种安全性相关的构件的安全性且减小螺纹连接的负荷。也能够在安全性相同时使用成本更低的螺纹连接。

附图标记清单

1 轮辋

2 轮辐（轮体的部件）

3 轮缘

4 轮毂（轮体的部件）

5 螺栓 （紧固元件）

6 轮制动盘

7 散热片

8 紧固孔

9 紧固区域

10 接触区域

11 导引元件。

Claims (10)

1.一种带有轮制动盘（6）的轨道轮，该轮制动盘通过多个分布在轮周上的紧固元件（5）紧固在轨道轮的轮体（2）上且在此紧固区域（9）中靠置在轮体处，其特征在于，在冷的状态中，轮制动盘（6）在紧固区域（9）的径向以外的至少一个径向区域中靠置在轮体（2）处，且轮制动盘（6）在朝向轨道轮的侧面上在紧固区域（9）的径向以内比紧固区域（9）的径向以外更薄，从而使所述轮制动盘（6）在紧固区域（9）的径向以内的整个区域中与轮体（2）具有距离且离开轮体的轮辐运动，

其中，在加热状态中，所述轮制动盘（6）热变形从而在紧固区域（9）的径向以内的所述区域中也靠置在轮体（2）上。

2.按照权利要求1所述的带有轮制动盘的轨道轮，其特征在于，轮制动盘（6）在冷的状态中在紧固区域（9）径向以外在至少一个径向区域中直接靠置在轮体处。

3.按照权利要求1或2所述的带有轮制动盘的轨道轮，其特征在于，轮制动盘（6）在朝向轨道轮的侧面处在紧固区域（9）径向以内具有退台。

4.按照权利要求1或2所述的带有轮制动盘的轨道轮，其特征在于，轨道轮在朝向轮制动盘（6）的侧面处在紧固区域（9）径向以内具有退台。

5.按照权利要求1或2所述的带有轮制动盘的轨道轮，其特征在于，轮制动盘（6）和轮体（2）之间的距离至少为1mm。

6.按照权利要求1或2所述的带有轮制动盘的轨道轮，其特征在于，轮制动盘（6）具有若干散热片（7），且轮制动盘利用散热片在紧固区域（9）径向以外靠置在轮体（2）处。

7.按照权利要求1或2所述的带有轮制动盘的轨道轮，其特征在于，紧固区域（9）以外的至少一个径向区域在径向上与紧固区域（9）隔开，在所述径向区域处，轮制动盘（6）靠置在轮体（2）处。

8.按照权利要求1或2所述的带有轮制动盘的轨道轮，其特征在于，轮制动盘（6）以单件方式环形地构造。

9.按照权利要求5所述的带有轮制动盘的轨道轮，其特征在于，所述距离为2mm。

10.按照权利要求5所述的带有轮制动盘的轨道轮，其特征在于，所述距离在3mm到4mm之间。

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