DE102014114934A1

DE102014114934A1 - Wellenbremsscheibe insbesondere für ein Schienenfahrzeug

Info

Publication number: DE102014114934A1
Application number: DE102014114934.3A
Authority: DE
Inventors: Florian Walther
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date: 2014-10-15
Filing date: 2014-10-15
Publication date: 2016-04-21
Also published as: EP3207272A1; WO2016058792A1

Abstract

Eine Wellenbremsscheibe, insbesondere für ein Schienenfahrzeug, mit zwei parallel und abständig zueinander angeordneten Reibringen (2), die durch eine Vielzahl von Stützelementen (4) miteinander verbunden sind, und/oder mit mehreren, am Innenumfang angeordneten Haltelaschen (3) zur Verbindung mit einer fahrzeugseitigen Nabe oder Welle, ist so ausgebildet, dass die Anzahl der Haltelaschen (3) und/oder die Anzahl der auf zumindest einer gedachten konzentrischen Kreisbahn (6) angeordneten Stützelemente (4) einer Primzahl entspricht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wellenbremsscheibe insbesondere für ein Schienenfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zur Verbindung einer Wellenbremsscheibe an einer fahrzeugseitigen Nabe oder Welle eines Schienenfahrzeuges sind an einem Innenumfang der Wellenbremsscheibe Haltelaschen angeformt, die ebenso an zwei parallel und abständig zueinander angeordneten Reibringen angeschlossen sind, wie Stützelemente, die die beiden Reibringe miteinander verbinden. Dabei ist die Wellenbremsscheibe als Gussteil ausgebildet, so dass die Haltelaschen und die Stützelemente beim Gießen mit angeformt werden.
Die Stützelemente, die gleichfalls mit Abstand zueinander verlaufen, dienen nicht nur der Verbindung der beiden Reibringe miteinander, sondern bilden Kühlelemente, um die bei einem Bremsvorgang entstehende Reibwärme abzuführen. Der Querschnitt dieser als Stifte oder Rippen ausgebildeten Stützelemente kann unterschiedlich sein, rund, unrund oder eckig.
Wie sich gezeigt hat, kann es im Betrieb, also bei Bremsungen, zu einer Anregung von Eigenfrequenzen kommen, die zu einem Biegelinienverlauf führen, der sich über das Zentrum der Bremsscheibe erstreckt und die zu erheblichen Belastungen der Bremsscheibe führen.
Im Dauerbetrieb kann durch das Anregen von Frequenzen nahe oder gleich der Eigenfrequenz eine Geräuschbildung der Belag- /Scheibenkombination hervorgerufen werden, wobei die Bremsscheibe dann im Sinne eines erzeugten Lautsprechers fungiert. Die erzeugten Geräusche können mitunter sehr laut und unangenehm sein und den Komfort deutlich einschränken.
Im Dauerbetrieb kann es zu Rissbildungen der Reibringe und/oder Haltelaschen kommen, bis hin zum Bruch. Auch können sich die Verbindungen zwischen den Haltelaschen und der Nabe des Fahrzeuges, üblicherweise Schraubverbindungen lösen. In jedem Fall bedeutet die aufgezeigte Gefahr ein nicht hinnehmbares Sicherheitsrisiko, zumindest jedoch eine kürzere Standzeit als sie durch den reinen Abrieb der Reibringe wäre.
Ein dadurch erforderlicher frühzeitiger Austausch der Wellenbremsscheibe bzw. eine zusätzlich vorzeitige Prüfung der Schraubverbindung, führt zu erheblichen Kosten, die sich sowohl aus den Beschaffungskosten der Wellenbremsscheibe selbst wie auch aus den erforderlichen Montagekosten und den Stillstandszeiten des Schienenfahrzeuges ergeben. Einer stets geforderten Kostenoptimierung wird die Wellenbremsscheibe nach dem Stand der Technik daher nicht gerecht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wellenbremsscheibe der gattungsgemäßen Art so weiterzuentwickeln, dass sie mit geringem konstruktivem und fertigungstechnischem Aufwand in ihrer Funktionssicherheit verbessert und in ihrer Standzeit erhöht wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Wellenbremsscheibe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Wie sich überraschend gezeigt hat, wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Wellenbremsscheibe, nach der die Anzahl der Haltelaschen und/oder der Stützelemente einer Primzahl entspricht, verhindert, dass ein Biegelinienverlauf über das Zentrum der Wellenbremsscheibe erfolgt. Dies verbessert auch die Komforteigenschaft der Bremse insgesamt deutlich.
Da sich durch die Erfindung eine asymmetrische Anzahl der Haltelaschen ergibt, wird eine Neigung zur Ausbildung von Eigenfrequenzen wirksam unterdrückt, wobei bei Biegemodi die Reibscheiben dazu gezwungen sind, sich an den Haltelaschen abzustützen, statt um diese zu kippen.
Diese Vorteile ergeben sich auch bei einer Monoblockbremsscheibe, die keine Haltelaschen aufweist und bei der ausschließlich die Stützelemente gemäß der Erfindung angeordnet sind.
Bevorzugt sind die Haltelaschen im gleichen Winkelabstand zueinander angeordnet, wobei deren Anzahl größer als zwei ist. Prinzipiell ist die Anzahl der Haltelaschen innerhalb der Primzahlen-Schar frei wählbar, allerdings begrenzt durch das technische mögliche und sinnvolle.
Als bevorzugt hat sich eine Anzahl von 13 Haltelaschen gezeigt, die jeweils in an sich bekannter Weise an den einander zugewandten Innenseiten der Reibringe angeschlossen sind und in den durch deren Innenumfang begrenzten Innenraum ragen, quasi im Sinne einer Verzahnung.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung sind zwischen zwei Haltelaschen jeweils zwei Stützelemente angeordnet, die auf einer ersten, inneren Kreisbahn positioniert sind und dabei dem radial äußeren Randbereich der Haltelaschen zugeordnet sind.
Auf weiteren konzentrischen gedachten Kreisbahnen sind ebenfalls Stützelemente angeordnet und zwar radial versetzt zueinander, wobei deren Anzahl erfindungsgemäß jeweils ebenfalls einer Primzahl entspricht.
Ebenso wie die Haltelaschen sind auch die Stützelemente der jeweiligen Kreisbahn in gleichem Winkelabstand zueinander angeordnet.
Beim genannten Beispiel von 13 Haltelaschen ergibt sich somit eine Anzahl der den Haltelaschen zugeordneten Stützelemente von 26, während die radial nach außen abständig dazu angeordneten, auf den erwähnten konzentrischen Kreisbahnen liegenden Stützelemente jeweils in einer Anzahl von 29 vorliegen.
Prinzipiell ist die Anzahl der Stützelemente pro umfänglicher Reihe variabel. Wesentlich ist nur, dass die jeweilige Anzahl gleich einer Primzahl ist.
Ebenso wie die Haltelaschen sollten auch die Stützelemente in einer Reihe im gleichen Winkelabstand zueinander angeordnet sein, so dass die auftretende Belastung gleichmäßig verteilt wird.
Als weiterer Vorteil der Erfindung sei erwähnt, dass die neue Wellenbremsscheibe kostenneutral herstellbar ist, wobei sie, wie bisher, als Gussteil ausgebildet ist.
Die Haltelaschen können in ihrer Form den bekannten entsprechen, d.h., sie sind klotzartig ausgebildet und ragen quasi als Verzahnung radial nach innen über die Reibring-Paarung hinaus.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Wellenbremsscheibe in einer perspektivischen Ansicht
2 eine geschnittene Draufsicht auf die Wellenbremsscheibe.
In den Figuren ist eine Wellenbremsscheibe 1 für ein Schienenfahrzeug dargestellt, die zwei parallel und abständig zueinander angeordnete Reibringe 2 aufweist. Diese Reibringe 2 sind durch eine Vielzahl von Stützelementen 4 miteinander verbunden und ebenso an die Reibringe 2 angegossen, wie Haltelaschen 3, die der Verbindung mit einer nicht dargestellten fahrzeugseitigen Nabe oder Welle dienen.
Diese Haltelaschen 3 ragen radial zur Mittelachse der Wellenbremsscheibe gerichtet nach innen und stehen über einen Innenumfang 8 der Reibringe 2 vor.
Die Stützelemente 4 sind auf mehreren konzentrischen Kreisbahnen 6 jeweils mit gleichem Winkelabstand zueinander angeordnet.
Erfindungsgemäß entspricht die Anzahl der Haltelaschen 3 und die auf zumindest einer konzentrischen Kreisbahn 6 angeordneten Stützelemente 4 einer Primzahl.
Im Beispiel sind dies insgesamt drei Reihen, während auf einer inneren Kreisbahn 7, die etwa im Kopfbereich der Haltelaschen 3 verläuft, eine davon abweichende Anzahl von Stützelementen 4 angeordnet ist, und zwar im Beispiel jeweils zwischen zwei Haltelaschen 3 zwei Stützelemente 4.
Als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die dargestellte Wellenbremsscheibe 13 Haltelaschen 3 auf, während die in vier äußeren konzentrischen Kreisbahnen 6 angeordneten Stützelemente 4 jeweils in einer Anzahl von 29 vorgesehen sind.
Erkennbar sind die Stützelemente 4 stiftförmig, d.h. mit rundem Querschnitt ausgebildet, wobei ihr Mantel im weitesten Sinne die Form einer Sanduhr aufweist.
Diese Ausformung ist allerdings lediglich beispielhaft zu sehen. Denkbar sind auch andere Querschnittsformen wie oval, dreieckig oder mit abgerundeten Kanten sowie andere Raumformen.
Die Anzahl der Stützelemente 4 auf den jeweiligen Kreisbahnen 6 können variieren, jedoch stets der Anzahl einer Primzahl entsprechend. Wie dargestellt können die Stützelemente 4 auf benachbarten Kreisbahnen 6 in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet sein, bevorzugt jeweils um einen halben Abstand zweier Stützelemente 4 einer Kreisbahn 6.
Auch auf der inneren Kreisbahn 7 kann, entgegen dem dargestellten Beispiel, eine Anzahl von Stützelementen 4 vorgesehen sein, die einer Primzahl entspricht.

Claims

Wellenbremsscheibe, insbesondere für ein Schienenfahrzeug, mit zwei parallel und abständig zueinander angeordneten Reibringen (2), die durch eine Vielzahl von Stützelementen (4) miteinander verbunden sind, und/oder mit mehreren, am Innenumfang angeordneten Haltelaschen (3) zur Verbindung mit einer fahrzeugseitigen Nabe oder Welle, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Haltelaschen (3) und/oder die Anzahl der auf zumindest einer gedachten konzentrischen Kreisbahn (6) angeordneten Stützelemente (4) einer Primzahl entspricht.
Wellenbremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl größer als zwei ist.
Wellenbremsscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltelaschen (3) und/oder die auf einer Kreisbahn (6, 7) angeordneten Stützelemente (4, 5) in gleichem Winkelabstand zueinander angeordnet sind.
Wellenbremsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die auf benachbarten Kreisbahnen (6) angeordneten Stützelemente (4) in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind.
Wellenbremsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Versetzungsabstand eines Stützelementes (4) gegenüber dem eines auf einer benachbarten Kreisbahn (6) angeordneten der Hälfte des Abstandes zwischen zwei Stützelementen (4) einer Kreisbahn (6) entspricht.
Wellenbremsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der auf verschiedenen Kreisbahnen (6) angeordneten Stützelemente (4) gleichen oder unterschiedlichen Primzahlen entsprechen.
Wellenbremsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer inneren Kreisbahn (7) zwischen zwei benachbarten Haltelaschen (3) jeweils zwei Stützelemente (4) angeordnet sind.
Wellenbremsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützelemente (4) in ihrer Form gleich oder verschieden sind.
Wellenbremsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützelemente (4) im Querschnitt rund, unrund oder eckig sind.
Wellenbremsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände der Kreisbahnen (6, 7) zueinander gleich oder unterschiedlich sind.