DE202011106026U1

DE202011106026U1 - Bremsklotzsohle

Info

Publication number: DE202011106026U1
Application number: DE202011106026U
Authority: DE
Original assignee: Becorit GmbH
Current assignee: Becorit GmbH
Priority date: 2011-07-26
Filing date: 2011-09-23
Publication date: 2013-01-11
Anticipated expiration: 2021-09-24

Abstract

Bremsklotz (1) mit einem Bremsklotzhalter zur Erzeugung einer Bremskraft durch reibschlüssigen Kontakt einer Reibfläche (3) einer Bremsklotzsohle (2) des Bremsklotzes mit einer Lauffläche eines Rades eines Schienenfahrzeuges, wobei die Bremsklotzsohle (2) ein weiches Reibmaterial mit einer Härte von vorzugsweise weniger als 400 N/mm2, weiter vorzugsweise von weniger als 350 N/mm2, insbesondere von weniger als 220 N/mm2, und/oder mit einem Elastizitätsmodul von vorzugsweise weniger als 20.000 N/mm2, weiter vorzugsweise von weniger als 5.000 N/mm2, insbesondere von weniger als 2.500 N/mm2, aufweist, und wobei, besonders bevorzugt, als Reibmaterial ein Komposit- bzw. Verbundwerkstoff mit organischem Bindesystem, insbesondere ein kunstharzgebundenes Reibmaterial, vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsklotzsohle (2) auf der Seite der Reibfläche (3) wenigstens eine Materialaussparung (5) aufweist, wobei die Reibfläche (3) durch die Materialaussparung (5) unterbrochen wird und wobei der Anteil der insgesamt ausgesparten Fläche (A) an der Gesamtfläche der Bremsklotzsohle (2) mehr als 15% beträgt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Bremsklotz mit einem Bremsklotzhalter zur Erzeugung einer Bremskraft durch reibschlüssigen Kontakt einer Reibfläche einer Bremsklotzsohle des Bremsklotzes mit einer Lauffläche eines Rades eines Schienenfahrzeuges, wobei die Bremsklotzsohle ein weiches Reibmaterial mit einer Härte von vorzugsweise weniger als 400 N/mm², weiter vorzugsweise von weniger als 350 N/mm², insbesondere von weniger als 220 N/mm², und/oder mit einem Elastizitätsmodul von vorzugsweise weniger als 20.000 N/mm², weiter vorzugsweise von weniger als 5.000 N/mm², insbesondere von weniger als 2.500 N/mm², aufweist, und wobei, besonders bevorzugt, als Reibmaterial ein Komposit- bzw. Verbundwerkstoff mit organischem Bindungssystem, insbesondere ein kunstharzgebundenes Reibmaterial, vorgesehen ist.
Aus dem Stand der Technik sind so genannte Klotzbremsen für Schienenfahrzeuge bekannt, die insbesondere für Güterwagen bis zu einer maximalen Geschwindigkeit von 120 km/h und als Zusatzbremse bis in den Hochgeschwindigkeitsbereich zum Einsatz kommen. Im Bereich des Güterverkehrs wird die gesamte Abbremsung über mechanisch wirkende Klotzbremsen erwirkt. Bei diesen Klotzbremsen wirken Bremsklotzsohlen aus Grauguss direkt auf die Lauffläche eines Radreifens eines Radsatzes. Durch das Bremsen mit Graugusssohlen entstehen raue und wellige Laufflächen. Durch die mechanische Einwirkung der Bremsklötze auf die Lauffläche kommt es zudem zu einer Riffelbildung auf der Lauffläche.
Insbesondere im Güterwagenbereich werden an der Stelle der bisher üblichen Bremsklotzsohlen aus Grauguss verstärkt Komposit-Bremsklotzsohlen bzw. Verbundwerkstoff-Bremsklotzsohlen mit organischem Bindungssystem eingesetzt, die eine gegenüber Bremsklotzsohlen aus Grauguss geringere Härte aufweisen und beispielsweise in Kunstharz gebundene organische und/oder anorganische Stoffe, wie Aramidfasern, Kupferfasern oder Stahlfasern, beinhalten können. Organische Reibmaterialien können dabei durch die Verwendung von Harz und Kautschuk als organisches Bindemittel gekennzeichnet sein. Darüber hinaus werden Bremsklotzsohlen aus Sintermaterialien eingesetzt, die eine gegenüber Komposit-Bremsklotzsohlen höhere Härte aufweisen und Metallfeinstpulver, insbesondere Eisen, Kupfer oder Buntmetall, beinhalten können. Komposit-Bremsklotzsohlen oder auch Bremsklotzsohlen aus Sintermaterialien bieten gegenüber herkömmlichen Grauguss-Bremsklötzen unter anderem den Vorteil, dass sie weniger zur Ausbildung von Riffeln auf der Radlauffläche neigen als Grauguss-Bremsklotzsohlen. Bei solchen nichtgraugussgebremsten Rädern wird die Radgeometrie einem größeren Verschleiß unterzogen, der die Radlauffläche glättet und die Räder rund hält. Dadurch wird das Rollgeräusch des Rades auf der Schiene deutlich reduziert, was einen positiven Beitrag zum Lärmschutz bedeutet. Durch die gewünschte Konditionierung der Radlaufflächen und den damit verbundenen höheren Radverschleiß kann es jedoch zu einer ungünstigen Beeinflussung der Radgeometrie kommen, was eine Verschlechterung des dynamischen Laufverhaltens des Schienenfahrzeuges zur Folge haben kann. Als Güte für die dynamischen Laufeigenschaften durch die Veränderung der Radgeometrie wird dabei die äquivalente Konizität herangezogen. Hierbei ist das Laufverhalten umso schlechter, je größer die äquivalente Konizität ist. Die Bedeutung der Geometrie des Radprofils für das Laufverhalten eines Schienenfahrzeuges ist in der EP 1 910 701 B1 beschrieben und dem Fachmann grundsätzlich bekannt.
Beim Bremsvorgang wird die Bewegungsenergie des Schienenfahrzeuges über Reibung in Wärmeenergie umgewandelt. Aufgrund der Massenverhältnisse von Bremsklotz und Rad und aufgrund der geringeren Wärmeleitfähigkeit von Kompositwerkstoffen oder Sinterwerkstoffen wird der größte Teil der Bremswärme über das Rad abgeleitet. Ein Nachteil beim Einsatz von Komposit-Bremsklotzsohlen oder auch von Bremsklotzsohlen aus Sintermaterialien besteht darin, dass es beim Abbremsen bereichsweise bzw. lokal zu hohen Temperaturen am Rad und damit zu einem hohen und ungleichmäßigen Verschleiß des Rades sowie der Bremsklotzsohle kommt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Bremsklotz zur Verfügung zu stellen, der sich durch einen geringen und gleichmäßigen Radverschleiß beim Bremsvorgang auszeichnet. Im Übrigen soll der Eigenverschleiß der Bremsklotzsohle beim Bremsvorgang verringert sein. Der erfindungsgemäße Bremsklotz soll zudem kostengünstig herstellbar und eine hohe Reibwertstabilität bei Nässe aufweisen. Abrollgeräusche und die Geruchsfreisetzung beim Abbremsen des Rades sollen bei Einsatz des erfindungsgemäßen Bremsklotzes gering sein. Überdies soll es bei Verwendung des erfindungsgemäßen Bremsklotzes zu einer geringen Beeinträchtigung des (dynamischen) Laufverhaltens des Schienenfahrzeuges kommen.
Die vorgenannte Aufgabe ist bei einem Bremsklotz der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Bremsklotzsohle bzw. der Reibbelag des erfindungsgemäßen Bremsklotzes auf der Seite der Reibfläche wenigstens eine Materialaussparung aufweist, wobei die Reibfläche durch die Materialaussparung bereichsweise unterbrochen ist und wobei der Anteil der insgesamt ausgesparten Fläche an der Gesamtfläche der Bremsklotzsohle auf der Seite der Reibfläche mehr als 15%, vorzugsweise mehr als 20%, insbesondere mehr als 25%, beträgt. Der Anteil der insgesamt ausgesparten Fläche an der Gesamtfläche der Bremsklotzsohle kann auch mehr als 30%, bis zu 40% oder auch mehr betragen. Der Anteil der ausgesparten Fläche an der Reibfläche entspricht demgemäß mehr als 17%, vorzugsweise mehr als 25%, insbesondere mehr als 33%. Die vorgenannten Flächenanteile beziehen sich auf ein zusammenhängendes Verschleißvolumen bzw. einen einteilig ausgebildeten Reibbelag.
Vorzugsweise bildet die Materialausnehmung eine Vertiefung in der Bremsklotzsohle, die sich ausgehend von der Reibfläche der Bremsklotzsohle lediglich über einen Teil der Tiefe bzw. Dicke der Bremsklotzsohle in Richtung zum Bremsklotzhalter erstreckt und die Bremsklotzsohle auf der Seite des Bremsklotzhalters nicht durchbricht. Die Bremsklotzsohle weist dann wenigstens einen Bereich geringerer Dicke auf, der eine ausgesparte Fläche bildet, und angrenzende Bereiche größerer Dicke, die die Reibfläche(n) bilden. Die Materialaussparung kann jedoch auch die Bremsklotzsohle auf beiden Flachseiten durchsetzend bzw. durchbrechend ausgebildet sein. Die Bremsklotzsohle weist dann wenigstens eine durchgehende Öffnung auf, durch die die ausgesparte Fläche der Größe nach festgelegt ist.
Unter dem Begriff ”Gesamtfläche” der Bremsklotzsohle wird im Sinne der Erfindung die Flächensumme der ausgesparten Fläche(n) und der Reibfläche(n) der Bremsklotzsohle in Höhe der gekrümmten oder ebenen und der Lauffläche des Rades zugewandten Oberfläche der Bremsklotzsohle bzw. der Reibfläche der Bremsklotzsohle und vorzugsweise bezogen auf einen nicht-eingefahrenen Zustand (Tragbild 0%) der Bremsklotzsohle verstanden.
Vorzugsweise ist jede Aussparung vollumfänglich von dem Sohlen- bzw. Reibmaterial umgeben. Hier ergibt sich die Gesamtfläche der Bremsklotzsohle aus der Flächensumme der ausgesparten Fläche(n) im Bereich der Ausnehmung(en) und der Reibfläche(n) der Bremsklotzsohle, wie zuvor beschrieben. Es können jedoch auch Aussparungen in der Reibfläche vorgesehen sein, die sich bis zu einem Längs- oder Querrand der Bremsklotzsohle erstrecken. Hier kann die ”Gesamtfläche” der Bremsklotzsohle im Sinne der Erfindung auch der Grundfläche entsprechen, die durch eine an die Bremsklotzsohle in Höhe der Reibfläche gelegte Umhüllende bzw. Umrisslinie mit vorzugsweise geraden Längs- und Querseiten begrenzt und festgelegt ist. Die Umhüllende kann vorzugsweise eine rechteckige Grundfläche mit geraden Längs- und Querseiten festlegen, wobei die Längs- und Querseiten der Grundfläche an die Längs- und Querseiten der Bremsklotzsohle gelegt sind bzw. die Längs- und Querseiten der Grundfläche den Längs- und Querseiten der Bremsklotzsohle möglichst weit linear angenähert sind.
Die Materialaussparung kann die Folge einer gezielten Materialwegnahme durch spanende Bearbeitung der Bremsklotzsohle auf der Seite der Reibfläche sein. Grundsätzlich lässt sich eine Materialaussparung auch bei der Herstellung der Bremsklotzsohle, insbesondere beim Pressen des Reibmaterials in eine entsprechend ausgebildete Form, einbringen bzw. vorgeben.
Der Temperaturverlauf über die Kontaktfläche zwischen Bremsklotzsohle und Rad und die Höhe der lokal am Rad bei einem Bremsvorgang auftretenden Temperaturen wird signifikant von der Anzahl und Größe der tatsächlich an der Wärmeübertragung und Wärmeableitung beteiligten lokalen Flächenelemente bzw. lokalen Kontaktflächen der Bremsklotzsohle beeinflusst. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass nicht die gesamte nominale Reibfläche der Bremsklotzsohle tatsächlich an der Wärmeübertragung beteiligt ist, sondern dass die Anzahl und Größe der tatsächlich an der Wärmeübertragung beteiligten lokalen Flächenelemente der Bremsklotzsohle von der nominalen Reibfläche der Bremsklotzsohle abweicht.
Um beim Abbremsen lokal auftretende Temperaturspitzen am Rad zu reduzieren, wird erfindungsgemäß bei Komposit-Bremsklotzsohlen bzw. Verbundwerkstoff-Bremsklotzsohlen mit organischem Bindesystem, also bei Bremsklotzsohlen aus einem vergleichsweise weichen Reibmaterial, vorgeschlagen, eine Aussparung in der Bremsklotzsohle auf der Seite der Reibfläche vorzusehen, durch die die Reibfläche unterbrochen wird. Bedingt durch die geringere Härte und leichtere Verformbarkeit weicher Reibmaterialien wird so bei gleich großer Bremskraft auf den Bremsklotz die Anzahl und/oder Größe der bei einem Abbremsvorgang an der Wärmeübertragung bzw. Wärmeableitung tatsächlich bzw. real beteiligten Flächenelemente der Bremsklotzsohle erhöht. Im Ergebnis führt die Reduzierung der nominalen Größe der Reibfläche dazu, dass der auf die verbleibende Reibfläche ausgeübte Druck bei gleich großer Bremskraft steigt, was aufgrund der Weichheit des Reibmaterials dazu führt, dass das Reibmaterial unter Druckbelastung beim Bremsen und Anpressen gegen das Rad auf der Seite der Reibfläche geringfügig verformt wird, so dass die an der Bremsung tatsächlich beteiligten Flächenanteile, bezogen auf die nominale Kontaktfläche, vergrößert werden, was zu verringerten lokalen Spitzentemperaturen und zu einem gleichmäßigen und verringerten Verschleiß an dem Rad und der Bremsklotzsohle führt.
Durch Einsatz des erfindungsgemäßen Bremsklotzes ist es möglich, den beim Abbremsen auftretenden Gegenverschleiß am Rad zu reduzieren und zu vergleichmäßigen. Gleichzeitig kommt es zu einer Verringerung des Eigenverschleißes der Bremsklotzsohle. Eine verringerte Verschleißrate lässt es zu, erforderliche Radreprofilierungsintervalle zu verlängern und/oder die Materialwegnahme bei einer Radprofilierung zu reduzieren. Kontroll- und Inspektionsintervalle können beim Einsatz der erfindungsgemäßen Bremsklotzsohle ebenso verlängert werden. Der erfindungsgemäße Bremsklotz zeichnet sich darüber hinaus durch eine hohe Reibwertstabilität bei Nasse und durch eine geringere negative Beeinflussung der Radgeometrie aus, was sich vorteilhaft auf das dynamische Laufverhalten des Schienenfahrzeuges auswirkt. Zudem ist ein geräusch- und geruchsarmer Bremsbetrieb möglich.
Unter einem „weichen” Reibmaterial im Sinne der Erfindung wird ein Material der Bremsklotzsohle bzw. ein Reibmaterial verstanden, dass eine Härte von vorzugsweise weniger als 400 N/mm², weiter vorzugsweise von weniger als 350 N/mm², insbesondere von weniger als 220 N/mm², und/oder einen Elastizitätsmodul von vorzugsweise weniger als 20.000 N/mm², weiter vorzugsweise von weniger als 5.000 N/mm², insbesondere von weniger als 2.500 N/mm², aufweist.
Die vorstehend und die nachfolgend genannten Härteangaben beziehen sich auf ein Härteprüfverfahren nach DIN EN ISO 2039-1 (Kugeleindruckhärte). Hierbei wird in Kugeleindruckversuchen bei einem Kugeldurchmesser von 5 mm, einer Vorlast von 9,8 N und bei Prüfkräften von 49 N, 132 N, 358 N und 961 N die Kugeleindruckhärte ermittelt. Die Prüfkraft ist aus den oben genannten Werten so auszuwählen, dass die Eindringtiefe H in den Prüfkörper zwischen 0,15 mm und 0,35 mm liegt. Je harter das Material ist, aus dem der Prüfkörper besteht, umso höher muss die Prüfkraft ausgewählt werden. Aus der ermittelten Eindringtiefe wird eine reduzierte Prüfkraft und schließlich die Kugeleindruckhärte HB in [N/mm²] berechnet bzw. aus einer Tabelle abgelesen.
Wird der Anteil der ausgesparten Reibfläche zu groß gewählt, kann es zu einer Destabilisierung der Bremsklotzsohle mit der Gefahr von Materialaus- oder -wegbrechungen beim Bremsvorgang kommen. Der Anteil der auf der Seite der Reibfläche insgesamt ausgesparten Fläche an der Gesamtfläche der Bremsklotzsohle kann daher vorzugsweise weniger als 50%, weiter vorzugsweise weniger als 45%, besonders bevorzugt weniger als 40%, insbesondere weniger als 35%, betragen, wiederum jeweils bezogen auf einen nicht-eingefahrenen bzw. nicht-eingeschliffenen Zustand der Bremsklotzsohle. Zur Bestimmung der Gesamtfläche wird auf die obigen Ausführungen verwiesen.
Die im Rahmen der Erfindung durchgeführten Versuche lassen es auch vorteilhaft erscheinen, dass die wenigstens eine Aussparung eine langgestreckte Kontur aufweist und sich vorzugsweise in Längsrichtung der Bremsklotzsohle erstreckt. In diesem Zusammenhang kann die Aussparung als Langloch ausgebildet sein, wobei die schmalen Seiten des Langlochs durch Halbkreise geschlossen sein können, deren Durchmesser der Breite des Langlochs entsprechen. Die Längsseiten des Langlochs verlaufen parallel zueinander und vorzugsweise parallel zur Mittellängsachse der Bremsklotzsohle. Die Längsseiten können gerade sein oder auch einer Kurve, wie beispielsweise einem Kreisbogen, folgen. Es handelt sich also um eine Bohrung, welche an einer definierten Bahn entlanggezogen ist. Es versteht sich im Übrigen, dass eine einem Langloch nachgebildete Ausnehmung bzw. Vertiefung in der Reibfläche auch bei der Herstellung des Bremsklotzes durch Einpressen des Reibmaterials in eine entsprechende Form erhalten werden kann.
Grundsätzlich kann die Aussparung jedoch auch eine andere Geometrie aufweisen, beispielsweise oval- oder kreisförmig sein.
Die Länge einer Aussparung kann zwischen 20 bis 40% der Länge der Bremsklotzsohle betragen, die Breite einer Aussparung zwischen 40 bis 60% der Breite der Bremsklotzsohle, jeweils bezogen auf die Länge bzw. Breite der Bremsklotzsohle im Bereich der Mittellängs- bzw. Mittelquerachse der Aussparung.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann die erfindungsgemäße Bremsklotzsohle frei von Quernuten ausgebildet sein. Zusätzlich zu der beschriebenen Aussparung kann jedoch auch wenigstens eine sich in Querrichtung der Bremsklotzsohle oder diagonal in Längsrichtung der Bremsklotzsohle erstreckende Nut vorgesehen sein, vorzugsweise im Bereich der Mittelquerachse der Bremsklotzsohle. Durch wenigstens eine Quer- oder Diagonalnut lässt sich grundsätzlich die Steifigkeit der Bremsklotzsohle verringern, was sich vorteilhaft auf das Verschleißverhalten auswirken kann. Die Bremsklotzsohle kann auch mehrfach schräg oder quer zur Längsrichtung genutet sein.
Die Längskanten der Bremsklotzsohle können auf der Seite der Reibfläche fasenfrei oder nicht-verrundet ausgeführt sein, bezogen auf den nicht-eingefahrenen Zustand der Bremsklotzsohle. Dies kann beispielsweise durch eine entsprechende nachträgliche flächige Materialwegnahme auf Seite der Reibfläche, insbesondere im Bereich der Längskante(n) der Bremsklotzsohle, erreicht werden und führt zu einer Vergrößerung der nominalen Reibfläche der Bremsklotzsohle, wobei die Größe der Reibfläche im nicht-eingefahrenen Zustand bereits ca. 95%, insbesondere ca. 98% oder mehr, der maximalen Reibfläche im eingefahrenen Zustand der Bremsklotzsohle betragen kann. Dies hat vorteilhafte Auswirkungen auf das Verschleißverhalten. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Längskanten der Bremsklotzsohle auf der Seite der Reibfläche im nicht-eingefahrenen Zustand zwar angefast oder verrundet sind, die Größe der Reibfläche im nicht-eingefahrenen Zustand jedoch bereits ca. 95%, insbesondere ca. 98% oder mehr, der maximalen Reibfläche im eingefahrenen Zustand der Bremsklotzsohle beträgt. Weist die Bremsklotzsohle beispielsweise an der im Bremsbetrieb dem Spurkranz des Rades zugewandten Längskante eine Verrundung auf, so kann deren Durchmesser vorzugsweise weniger als 10 mm, insbesondere weniger als 5 mm, betragen. Auch dies dient dem Zweck, eine möglichst große nominale Reibflache der Bremsklotzsohle bereits im nicht-eingefahrenen (Neu-)Zustand der Bremsklotzsohle bereitzustellen.
Um ein günstiges Verschleißverhalten und gleichermaßen eine hohe Stabilität der Bremsklotzsohle zu gewährleisten, kann der Anteil der Fläche einer Aussparung an der Gesamtfläche der Bremsklotzsohle zwischen 10 und 20%, vorzugsweise zwischen 12 und 18%, insbesondere zwischen 13 und 17%, betragen, insbesondere bezogen auf den nicht-eingefahrenen Zustand der Bremsklotzsohle. Zur Bestimmung der Gesamtfläche wird auf die obigen Ausführungen verwiesen.
Im Übrigen kann eine Mehrzahl von voneinander getrennten Aussparungen in der Reibfläche vorgesehen sein, wobei wenigstens eine Aussparung vollumfänglich von dem Sohlen- bzw. Reibmaterial umgeben ist und/oder wobei sich wenigstens eine Aussparung bis zu einer Außenseite, insbesondere der Querseite, der Bremsklotzsohle erstreckt und nach außen offen ausgebildet ist. Weiter vorzugsweise ist die Reibfläche im Bereich der Längskanten der Bremsklotzsohle jedoch frei von nach außen offenen Aussparungen ausgebildet. Der Abstand einer vollumfänglich von dem Sohlenmaterial umgebenen Aussparung vom Sohlenrand sollte vorzugsweise mehr als 5 mm, insbesondere mehr als 10 mm oder mehr betragen, so dass beim Bremsbetrieb ein Aus- oder Wegbrechen von Teilen der Bremsklotzsohle im Bereich der Aussparung sicher ausgeschlossen ist. Vorzugsweise sind weniger als fünf Aussparungen, insbesondere zwischen zwei bis drei Aussparungen, in der Reibfläche vorgesehen.
Mehrere Aussparungen, vorzugsweise alle Aussparungen der Bremsklotzsohle, können in Längsrichtung der Bremsklotzsohle hintereinanderliegend auf einer gemeinsamen Aussparungslinie angeordnet sein. Erstrecken sich die Aussparungen in Längsrichtung der Bremsklotzsohle und sind beispielsweise als Langlöcher ausgebildet, so kann die Mittellängsachse einer jeden Aussparung mit der gemeinsamen Aussparungslinie zusammenfallen. Die gemeinsame Aussparungslinie kann mit der Mittellängsachse der Bremsklotzsohle zusammenfallen oder seitlich gegenüber der Mittellängsachse verschoben sein, insbesondere in Richtung zu der dem Spurkranz des Rades zugewandten Seite der Bremsklotzsohle.
Um zu einem weiter verbesserten Verschleißverhalten zu kommen, können die Aussparungen auch in Längsrichtung der Bremsklotzsohle hintereinanderliegend auf mehreren vorzugsweise parallel zueinander verlaufenden Aussparungslinien angeordnet sein. Aussparungen können vorzugsweise in Laufrichtung des Rades diagonal bzw. seitlich versetzt zueinander angeordnet sein. Insbesondere ist es möglich, dass die Aussparungen vorzugsweise regelmäßig abwechselnd auf den Aussparungslinien verteilt angeordnet sind. Erstrecken sich die Aussparungen in Längsrichtung der Bremsklotzsohle und sind beispielsweise als Langlöcher ausgebildet, so kann auch hier die Mittellängsachse einer jeden Aussparung mit einer Aussparungslinie zusammenfallen. Eine mittlere Aussparungslinie kann mit der Mittellängsachse der Bremsklotzsohle zusammenfallen. Insbesondere zwei weitere Aussparungslinien können dann seitlich versetzt und parallel zur Mittellängsachse verlaufen.
Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe kann bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass die Reibfläche eine von der Rechteckform abweichende Geometrie aufweist. Hier kann die Bremsklotzsohle in einem mittleren Bereich parallel zueinander verlaufende vorzugsweise gerade Längskantenabschnitte aufweisen, die sich über ca. ein Drittel der Gesamtlänge der Bremsklotzsohle erstrecken können. Zu beiden Querseiten der Bremsklotzsohle hin können sich an die parallelen Längskantenabschnitte weitere vorzugsweise gerade Längskantenabschnitte anschließen, die schräg aufeinanderzulaufen, so dass die Reibfläche an den Querseiten der Bremsklotzsohle angespitzt ausläuft.
Die Quererstreckung der Reibfläche in Längsrichtung der Bremsklotzsohle bzw. in Laufrichtung des Rades kann von einer maximalen Breite im Bereich der Mittelquerachse der Bremsklotzsohle auf eine geringere Breite an den äußeren Querseiten der Bremsklotzsohle abnehmen. Die Reibfläche kann in diesem Zusammenhang eine sechseck-, rauten-, parallelogramm- oder trapezförmige Außenkonturlinie aufweisen. Bei einer parallelogrammförmigen Außenkonturlinie ändert sich die Längserstreckung der Reibfläche in Querrichtung der Bremsklotzsohle nicht. Bei einer sechseck- oder rautenförmigen Reibfläche nimmt die Längserstreckung der Reibfläche in Querrichtung von den beiden äußeren Längsseiten der Bremsklotzsohle hin zur Mittellängsachse der Bremsklotzsohle zu, so dass dann die Reibfläche spitz im Bereich der Mittellängsachse der Bremsklotzsohle ausläuft. Die zuvor beschriebenen Geometrien können ebenfalls dazu beitragen, den Eigen- und Fremdverschleiß beim Bremsvorgang zu verringern.
Bei dem zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Bremsklotz kann die Reibfläche stetig ausgebildet bzw. nicht durch Aussparungen oder dergleichen unterbrochen sein. Es kann jedoch auch wenigstens eine Quernut, vorzugsweise im Bereich der Mittelquerachse der Bremsklotzsohle, vorgesehen sein, um die Steifigkeit der Bremsklotzsohle zu verringern. Die Erfindung lässt es grundsätzlich auch zu, dass auf der Seite der Reibfläche wenigstens eine Materialaussparung vorgesehen ist, so wie dies bei den weiter oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung vorgesehen sein kann. Die ausgesparte Fläche kann ebenfalls von der Reibfläche vollumfänglich umgeben oder auch zu den Seitenkanten der Bremsklotzsohle hin offen ausgebildet sein. Die ”Gesamtfläche” im Sinne der Erfindung ergibt sich bei von der Reibfläche vollumfänglich umgebenen Aussparungen auch hier aus der Flächensumme der ausgesparten Fläche(n) und der Reibfläche(n) der Bremsklotzsohle in Höhe der Reibfläche. Sind Aussparungen vorgesehen, die sich bis zu den Seitenkanten der Bremsklotzsohle hin erstrecken, so dass sich nach außen ”offene” ausgesparte Bereiche in der Reibflache ergeben, kann die ”Gesamtfläche” der Bremsklotzsohle hier einer Grundfläche entsprechen, die durch eine an die Bremsklotzsohle gelegte Umhüllende bzw. Umrisslinie mit geraden Längs- und Querseiten festgelegt ist. Vorzugsweise legt die Umrisslinie auch hier eine rechteckige Grundfläche fest, deren gerade Längs- und Querseiten tangential an die Bremsklotzsohle gelegt sind.
Um eine von der Rechteckform abweichende Geometrie der Reibfläche zu erhalten, können auf der dem Rad zugewandten Reibseite der Bremsklotzsohle Randbereiche der Bremsklotzsohle durch spanende Bearbeitung weggenommen bzw. weggearbeitet sein. Vorzugsweise ist jedoch vorgesehen, dass die beanspruchte Geometrie durch Pressen des Reibmaterials in eine Form mit einer entsprechenden Geometrie erzeugt wird.
Die zuvor beschriebenen Ausführungsformen betreffen Bremsklotzsohlen aus einem weichen Reibmaterial. Im Zusammenhang mit der Erfindung durchgeführte Versuche haben jedoch gezeigt, dass bei sehr verschleißfesten Reibmaterialien mit einer Härte von vorzugsweise mehr als 400 N/mm², weiter vorzugsweise von mehr als 470 N/mm², insbesondere von mehr als 1.400 N/mm², und/oder mit einem Elastizitätsmodul von vorzugsweise mehr als 20.000 N/mm², weiter vorzugsweise von mehr als 50.000 N/mm², insbesondere bei Reibmaterialien, die aus Sinterwerkstoffen bestehen, Aussparungen im Reibmaterial nicht zu der gewünschten Verschleißverringerung beim Bremsbetriebs führen, sondern den Verschleiß insbesondere am Rad noch vergrößern können. Hier lässt sich aufgrund der hohen Klotzsteifigkeit – anders als bei Bremsklotzsohlen aus einem weichen Reibmaterial – durch eine Aussparung in der Bremsklotzsohle bzw. eine Unterbrechung der Reibfläche die Anzahl und Größe der bei gleicher Bremskraft an der Wärmeübertragung bzw. Wärmeableitung über das Rad beteiligten lokalen Kontaktflächen nicht erhöhen.
Der Erfindung liegt daher an dieser Stelle der Grundgedanke zugrunde, bei Bremsklotzsohlen aus einem harten Reibmaterial die nominale Reibfläche der Bremsklotzsohle zu vergrößern, was zu entsprechend geringeren Temperaturen am Rad beim Bremsvorgang und damit verbunden zu einem geringeren Radverschleiß führt. Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, dass die Große der Reibfläche der Bremsklotzsohle im nicht-eingeschliffenen(Neu-)Zustand der Bremsklotzsohle im wesentlichen bereits der Größe der maximalen Reibfläche im eingeschliffenen (Gebrauchs-)Zustand der Bremsklotzsohle entspricht, wobei die Größe der Reibfläche im nicht-eingeschliffenen Zustand bereits ca. 95%, vorzugsweise ca. 98%, oder mehr der maximalen Reibfläche im eingeschliffenen Zustand der Bremsklotzsohle betragen kann. Die Querschnittskontur der Bremsklotzsohle kann hierbei im nicht-eingeschliffenen Zustand der Bremsklotzsohle eine im Wesentlichen gleiche Breite über die gesamte nutzbare Höhe des Reibbelages aufweisen. Zu diesem Zweck können beide Längskanten der Bremsklotzsohle auf der Seite der Reibfläche fasenfrei oder nicht-verrundet ausgebildet sein. Dies kann durch eine entsprechende Materialwegnahme oder durch eine entsprechende Formgebung der Bremsklotzsohle beim Pressvorgang erreicht werden. Insbesondere am Längsrand der Bremsklotzsohle auf der dem Spurkranz des Rades zugewandten Seite kann auch eine Abschrägung oder Verrundung der Längskante der Bremsklotzsohle vorgesehen sein, wobei bei einer Verrundung der Radius der Verrundung kleiner als 10 mm, vorzugsweise kleiner als 5 mm, sein kann.
Vorzugsweise weist die Reibfläche bei Bremsklotzsohlen aus einem harten Reibmaterial keine Aussparung im Bereich der Reibfläche auf, sondern ist stetig bzw. nicht-unterbrochen ausgebildet. Allenfalls im Bereich der Mittelquerachse kann jedoch eine Quernut vorgesehen sein, um die Steifigkeit der Bremsklotzsohle insgesamt zu verringern.
Die vorstehenden Werteangaben und die angegebenen Intervalle erfassen jeweils sämtliche Werte, also nicht nur die Untergrenzen bzw. bei Intervallen die Intervallgrenzen, ohne dass dies einer ausdrücklichen Erwähnung bedarf. Im Übrigen lässt es die Erfindung bedarfsweise zu, die zuvor beschriebenen Merkmale und/oder die anhand der nachfolgenden Zeichnung offenbarten und beschriebenen Merkmale miteinander zu kombinieren, auch wenn dies nicht im Einzelnen beschrieben ist. Die in den Figuren dargestellten und nachfolgend beschriebenen Bremsklotzsohlen können eine von der nachfolgend angegebenen Härte abweichende Härte aufweisen, sofern die Härte innerhalb des erfindungsgemäß beanspruchten Härtebereichs liegt. Das gleiche gilt für den Elastizitätsmodul.
Nachfolgend werden mögliche Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Bremsklotzes beispielhaft anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen
1 eine Draufsicht auf eine aus dem Stand der Technik bekannte Komposit-Bremsklotzsohle mit organischem Bindungssystem mit einer Härte von weniger als 220 N/mm² und einem Elastizitätsmodul von weniger als 2.500 N/mm²,
2 eine Draufsicht auf die Reibfläche einer Bremsklotzsohle eines erfindungsgemäßen Bremsklotzes bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung, wobei das Reibmaterial der Bremsklotzsohle dem Reibmaterial der Bremsklotzsohle des in 1 dargestellten Bremsklotzes entspricht,
3 eine Draufsicht auf die Reibfläche einer Bremsklotzsohle eines erfindungsgemäßen Bremsklotzes bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, wobei das Reibmaterial der Bremsklotzsohle dem Reibmaterial der Bremsklotzsohle des in 1 dargestellten Bremsklotzes entspricht,
4 eine Draufsicht auf die Reibfläche einer Bremsklotzsohle eines erfindungsgemäßen Bremsklotzes bei einer dritten Ausführungsform der Erfindung, wobei das Reibmaterial der Bremsklotzsohle dem Reibmaterial der Bremsklotzsohle des in 1 dargestellten Bremsklotzes entspricht,
5 eine schematische Seitenansicht der Bremsklotzsohle des in 4 dargestellten Bremsklotzes,
6 eine Draufsicht auf die Reibfläche einer Bremsklotzsohle eines erfindungsgemäßen Bremsklotzes bei einer vierten Ausführungsform der Erfindung, wobei das Reibmaterial der Bremsklotzsohle dem Reibmaterial der Bremsklotzsohle des in 1 dargestellten Bremsklotzes entspricht,
7 eine schematische Darstellung der Abhängigkeit des Radverschleißes von der Größe der ausgesparten Fläche der Bremsklotzsohle für die in den 1 bis 4 dargestellten Bremsklötze,
8 eine schematische Darstellung der Abhängigkeit des Sohlenverschleißes von der Größe der ausgesparten Fläche der Bremsklotzsohle für die in den 1 bis 4 dargestellten Bremsklötze,
9 eine Draufsicht auf die Reibfläche einer Bremsklotzsohle eines erfindungsgemäßen Bremsklotzes, wobei die Reibfläche sechseckförmig bzw. rautenförmig konturiert ist,
10 eine Draufsicht auf die Reibfläche einer Bremsklotzsohle eines erfindungsgemäßen Bremsklotzes, wobei die Reibfläche parallelogrammförmig konturiert ist, und
11–14 Draufsichten auf die Reibflächen der Bremsklotzsohlen weiterer erfindungsgemäßer Bremsklotzsohlen.
In 1 ist ein aus dem Stand der Technik bekannter Bremsklotz 1 mit einer Bremsklotzsohle 2 und einem nicht im Einzelnen dargestellten Bremsklotzhalter gezeigt, wobei der Bremsklotz 1 zur Erzeugung einer Bremskraft durch reibschlüssigen Kontakt einer Reibfläche 3 der Bremsklotzsohle mit einer nicht dargestellten Lauffläche eines Rades eines Schienenfahrzeuges ausgebildet ist. Die Bremsklotzsohle 2 besteht aus einem weichen Reibmaterial mit einer Härte von weniger als 220 N/mm² und einem Elastizitätsmodul von weniger als 2.500 N/mm². Bei dem Reibmaterial kann es sich um ein organisch gebundenes Komposit- bzw. Verbundmaterial handeln. Insbesondere ist das Reibmaterial kunstharzgebunden. Die Reibfläche 3 ist stetig bzw. nicht-unterbrochen ausgebildet und weist eine rechteckförmige Kontur auf.
In den 2 bis 4 und 6 sowie 9 bis 14 sind alternative Ausführungsformen eines Bremsklotzes 1 jeweils in einer Draufsicht auf die Reibfläche 3 der Bremsklotzsohle 2 gezeigt, wobei die Bremsklotzsohle 2 aus einem gleichen Reibmaterial mit einer Härte von weniger als 220 N/mm² und einem Elastizitätsmodul von weniger als 2.500 N/mm² besteht. Die Bremsklotzsohle weist dabei ein zusammenhängendes bzw. einstückig ausgebildetes Verschleißvolumen auf, das auf der Seite des Rades eine Reibfläche 3 bildet. In den 2 bis 6 sowie 9 bis 14 sind jeweils Bremsklötze 1 im nicht eingeschliffenen Zustand der Bremsklotzsohle 2 gezeigt.
Die vorstehend und die nachfolgend beschriebenen Merkmale des Bremsklotzes 1 sind nicht auf ein Reibmaterial mit der oben angegebenen Harte und/oder dem angegebenen Elastizitätsmodul beschränkt.
Zur Verbesserung des Verschleißverhaltens, insbesondere zur Verringerung des Radverschleißes, weisen die in den 2 bis 14 dargestellten Bremsklötze 1 auf der Seite der Reibfläche 3 jeweils eine Mehrzahl von Materialaussparungen 5 in der Bremsklotzsohle 2 auf, wobei die Reibfläche 3 durch die Materialaussparungen 5 unterbrachen wird. Die Materialaussparungen 5 sind als Vertiefungen ausgebildet und durchdringen die Bremsklotzsohle 2 nicht. Grundsätzlich können Materialaussparungen die Bremsklotzsohle 2 jedoch auch durchsetzen bzw. durchbrechen und durchgehende Öffnungen in der Bremsklotzsohle schaffen. Die Bremsklotzsohle 2 kann auch mehrere voneinander getrennte Reibflächen 3 aufweisen.
Bei den in den 2 bis 6 und 9 bis 14 gezeigten Ausführungsformen beträgt der Gesamtanteil der jeweils ausgesparten Flächen A an der Gesamtfläche der Bremsklotzsohle 2 in der (gekrümmten) Ebene der Reibfläche 3 jeweils mehr als 15%, vorzugsweise mehr als 20%. Die Gesamtfläche wird hierbei jeweils durch die Summe der ausgesparten Flächen A und durch die gesamte Reibfläche 3 der Bremsklotzsohle 2 gebildet.
Die ausgesparten Flächen A einerseits und die Reibfläche 3 andererseits sind in 2 unterschiedlich schraffiert dargestellt. In den 3, 4, 6 und 9 bis 14 ist die Reibfläche 3 jeweils nicht schraffiert dargestellt. Die Gesamtfläche der Bremsklotzsohle 2 auf der Reibseite entspricht dabei jeweils einer rechteckförmigen Grundfläche, die durch die Umhüllende bzw. Umrisslinie a an die Bremsklotzsohle 2 in Höhe der Reibfläche 3 begrenzt wird und durch strichpunktierte Linien schematisch dargestellt ist. Die Umhüllende bzw. Umrisslinie a weist gerade Längs- und Querseiten auf, wobei die Längs- und Querseiten tangential an die Längs- und Querseiten der Bremsklotzsohle 2 gelegt sind.
Gemäß 2 können drei als Langlöcher ausgebildete Aussparungen 5 vorgesehen sein, wobei die Aussparungen 5 in Längsrichtung der Bremsklotzsohle 2 bzw. in Laufrichtung X₁ des Rades diagonal zueinander versetzt angeordnet sind. Die Mittellängsachse X₂ der mittleren Aussparung 5 fällt mit der Mittellängsachse der Bremsklotzsohle 2 zusammen. Die Mittellängsachsen X₃ und X₄ der den Querseiten 6, 7 zugewandten Aussparungen 5 verlaufen parallel zur Mittellängsachse der Bremsklotzsohle 2 auf unterschiedlichen Seiten der Mittellängsachse der Bremsklotzsohle 2. Der Anteil der auf der Seite der Reibfläche 3 ausgesparten Flächen A an der durch die Umrisslinie a begrenzten rechteckförmigen Gesamtfläche bzw. Grundfläche der Bremsklotzsohle 2 kann bei der in 2 dargestellten Ausführungsform ca. 21% betragen.
Mehrere sich ebenfalls in Laufrichtung X₁ des Rades erstreckende Aussparungen 5 sind auch bei der in 3 dargestellten Ausführungsform vorgesehen. Die Aussparungen 5 sind hier jedoch hintereinanderliegend auf einer gemeinsamen Aussparungslinie angeordnet, wobei die Mittellängsachse X₂ einer jeden Aussparung mit der gemeinsamen Aussparungslinie zusammenfällt. Die gemeinsame Aussparungslinie fällt mit der Mittellängsachse der Bremsklotzsohle 2 zusammenfallen. Zwei mittlere Aussparungen 5 sind vollumfänglich von der Reibfläche 3 umgeben. Die beiden außenliegenden Aussparungen 5 erstrecken sich bis zu den Querseiten 6, 7 der Bremsklotzsohle 2 und sind nach außen offen ausgebildet. Der Anteil der insgesamt ausgesparten Fläche an der Gesamtfläche der Bremsklotzsohle 2 kann hier ca. 26% betragen.
Um zu einem weiter verbesserten Verschleißverhalten zu kommen, können die Aussparungen 5 auch in Laufrichtung X₁ des Rades hintereinanderliegend auf mehreren vorzugsweise parallel zueinander verlaufenden Aussparungslinien angeordnet sein. Aussparungen 5 können diagonal bzw. seitlich versetzt zueinander angeordnet sein. Insbesondere ist es möglich, dass die Aussparungen 5 regelmäßig abwechselnd auf den Aussparungslinien verteilt angeordnet sind. Dies ist in 4 dargestellt.
Die in 4 dargestellte Bremsklotzsohle 2 weist vier Aussparungen 5 auf. Die Mittellängsachsen X₂ der beiden außenliegenden zu den Querseiten 6, 7 hin offen ausgebildeten Aussparungen 5 fallen mit der Mittellängsachse der Bremsklotzsohle 2 zusammen. Die Mittellängsachsen X₃ und X₄ der beiden mittleren Aussparungen 5 verlaufen beidseits der Mittellängsachse der Bremsklotzsohle 2 und weisen denselben Abstand zur Mittellängsachse der Bremsklotzsohle 2 auf. Die Größe der ausgesparten Bereiche in der Reibfläche 3 kann derart gewählt sein, dass der Anteil der insgesamt ausgesparten Fläche an der Gesamtfläche der Bremsklotzsohle 2 auf der Seite der Reibfläche 3 ca. 32% beträgt. 5 zeigt schematisch eine Seitenansicht der Bremsklotzsohle 2 des in 4 dargestellten Bremsklotzes 1.
Die Bremsklotzsohle 2 weist bei der in 6 gezeigten Ausführungsform zusätzlich eine Quernut 4 auf, um die Steifigkeit der Bremsklotzsohle 2 zu verringern. Eine Quernut 4 ist im Sinne der Erfindung nicht als ”Aussparung” zu verstehen und bleibt daher bei der Ermittlung der insgesamt ausgesparten Fläche(n) A außer Betracht. Der in 6 gezeigte Bremsklotz 1 entspricht im Übrigen dem in 4 gezeigten Bremsklotz 1.
In den 7 und 8 ist der bei Einsatz der in den 1 bis 4 dargestellten Bremsklötze 1 resultierende Radverschleiß bzw. Sohlenverschleiß schematisch dargestellt. Der Radverschleiß bei Einsatz des aus dem Stand der Technik bekannten und in 1 dargestellten Bremsklotzes 1 ist mit I, der Verschleiß bei Einsatz der in den 2 bis 4 dargestellten Bremsklötze 1 entsprechend mit II bis IV gekennzeichnet. Wie sich aus den 7 und 8 ergibt, nehmen der Radverschleiß und der Sohlenverschleiß mit zunehmendem Anteil der ausgesparten Fläche an der Gesamtfläche der Bremsklotzsohle 2 ab. Bei einer ausgesparten Fläche von 26% erreicht der Radverschleiß ein Minimum, wobei eine weitere Vergrößerung der ausgesparten Fläche zu keiner weiteren Abnahme des Radverschleißes führt. Der Sohlenverschleiß dagegen nimmt kontinuierlich mit steigendem Flächenanteil der ausgesparten Fläche ab.
In den 9 und 10 sind Bremsklötze 1 gezeigt, wobei die Reibfläche 3 jeweils eine von der Rechteckform abweichende Kontur aufweist. Die Kontur kann das Ergebnis einer spanenden Bearbeitung des in 1 gezeigten Bremsklotzes 1 sein. Grundsätzlich kann eine entsprechende Kontur jedoch auch bereits bei der Formgebung der Bremsklotzsohle 2 durch Einpressen in eine entsprechend ausgebildete Form erhältlich sein.
Gemäß 9 weist die Reibfläche 3 eine näherungsweise sechseckförmige bzw. rautenförmige Geometrie mit der Umrisslinie b auf. Im mittleren Bereich der Bremsklotzsohle 2 weist diese an den Längsseiten 8, 9 parallel zueinander verlaufende gerade Längskantenabschnitte 10, 11 auf, die in Richtung auf die Querseiten 6, 7 in schräg aufeinanderzulaufende weitere gerade Längskantenabschnitte 12, 13 übergehen, so dass die Reibfläche 3 im Bereich der Mittellängsachse des Bremsklotzes 1 an den Querseiten 6, 7 angespitzt mit abgerundeter Spitze ausläuft. Bei der in 10 dargestellten Ausführungsform weist die Reibfläche 3 eine näherungsweise parallelogrammförmige Geometrie mit der Umrisslinie c auf. Durch die gewählten Geometrien bzw. Konturen der Reibfläche 3 lässt sich beim Bremsbetrieb wiederum ein geringer und gleichmäßiger Verschleiß insbesondere am Rad des Schienenfahrzeuges erzielen.
Zur Verringerung der Steifigkeit weisen die in den 9 und 10 dargestellten Bremsklötze 1 im übrigen Quernuten 4 im Bereich der Mittelquerachse der Bremsklotzsohle 2 auf. Diese müssen nicht jedoch zwingend vorgesehen sein.
Die Reibflächen 3 der in den 9 und 10 dargestellten Bremsklotzsohlen 2 grenzen nach außen jeweils an Aussparungen 5 bzw. Material-Wegnehmungen an, um deren Flächen A die Reibfläche 3 gegenüber einer Reibfläche mit komplementärem rechteckförmigen Querschnitt (entsprechend der Umrisslinie a) verringert ist. Die Gesamtfläche der Bremsklotzsohlen 2 auf der Reibseite ergibt sich wiederum additiv jeweils aus den Flächen, die von den Aussparungen 5 bzw. den weggenommenen Materialbereichen des Reibmaterials der Bremsklotzsohle 2 gebildet sind, und der gesamten Reibfläche 3 der Bremsklotzsohle 2. Die Umhüllende a weist dabei eine rechteckige Form auf mit geraden Längs- und Querseiten und ist gemäß den 9 und 10 mit den Längs- und Querseiten tangential an die Reibfläche 3 gelegt.
In den 11 und 12 sind Draufsichten auf die Reibflächen 3 der Bremsklotzsohlen 2 weiterer Bremsklötze 1 gezeigt, wobei die in 11 dargestellte Ausführungsform eine Mehrzahl von regelmäßig über die Reibfläche 3 verteilt angeordnete und zu den Rändern der Reibfläche 3 beabstandete kreisrunde Aussparungen 5 aufweist. Die in 12 dargestellte Ausführungsform weist zwei rechteckförmige zusammenhängende Aussparungen 5 auf, wobei die beiden Aussparungen 5 rahmenartig von der Reibfläche 3 umgeben sind.
In den 13 und 14 sind Draufsichten auf die Reibflächen 3 der Bremsklotzsohlen 2 weiterer alternativer Ausführungsformen des Bremsklotzes 1 gezeigt. Gemäß 13 kann eine Härte der Reibfläche 3 in der Draufsicht oberhalb der Mittellängsachse X₂ frei von Ausnehmungen bzw. Aussparungen sein, wobei dieser Teilbereich der Reibfläche 3 rechteckförmig und ununterbrochen ausgebildet ist. Im Bereich unterhalb der Mittellängsachse X₂ wird die Reibfläche 3 in einer Draufsicht dagegen durch eine Bogenkontur begrenzt, wobei die Quererstreckung der Reibfläche 3 in Längsrichtung X₂ der Bremsklotzsohle 2 von einer maximalen Breite im Bereich der Mittelquerachse der Bremsklotzsohle 2 auf eine geringe Breite an beiden äußeren Querseiten 6, 7 der Bremsklotzsohle 2 abnimmt. Die in 14 dargestellte Ausführungsform eines Bremsklotzes 1 weist dagegen an den Querseiten 6, 7 in der Draufsicht eine wellenförmige Kontur auf, wobei Aussparungen 5 bzw. Materialwegnehmungen im Bereich der Mittellängsachse X₂ der Bremsklotzsohle 2 und an den äußeren Eckbereichen der Bremsklotzsohle 2 vorgesehen sind. Die Längserstreckung der Reibfläche 3 in Querrichten X₅ der Bremsklotzsohle 2 nimmt von einer geringeren Länge an den Längsrändern der Bremsklotzsohle 2 kontinuierlich bis auf eine maximale Länge im mittleren Bereich der oberen Hälfte und im mittleren Bereich der unteren Hälfte der Reibfläche 3 zu und nimmt dann nach Erreichen der maximalen Länge beidseits der Mittellängsachse X₂ kontinuierlich ab, bis eine minimale Länge der Reibfläche 3 im Bereich der Mittellängsachse X₂ erreicht wird.
Gleiche Bezugszeichen gelten für gleiche Bauteile und/oder Flächen und/oder Linien. Die Anteile der insgesamt ausgesparten Flächen A an der Gesamtfläche der Bremsklotzsohle 2 entsprechen den oben bereits beschriebenen Anteilen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1910701 B1 [0003]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN ISO 2039-1 [0015]

Claims

Bremsklotz (1) mit einem Bremsklotzhalter zur Erzeugung einer Bremskraft durch reibschlüssigen Kontakt einer Reibfläche (3) einer Bremsklotzsohle (2) des Bremsklotzes mit einer Lauffläche eines Rades eines Schienenfahrzeuges, wobei die Bremsklotzsohle (2) ein weiches Reibmaterial mit einer Härte von vorzugsweise weniger als 400 N/mm², weiter vorzugsweise von weniger als 350 N/mm², insbesondere von weniger als 220 N/mm², und/oder mit einem Elastizitätsmodul von vorzugsweise weniger als 20.000 N/mm², weiter vorzugsweise von weniger als 5.000 N/mm², insbesondere von weniger als 2.500 N/mm², aufweist, und wobei, besonders bevorzugt, als Reibmaterial ein Komposit- bzw. Verbundwerkstoff mit organischem Bindesystem, insbesondere ein kunstharzgebundenes Reibmaterial, vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsklotzsohle (2) auf der Seite der Reibfläche (3) wenigstens eine Materialaussparung (5) aufweist, wobei die Reibfläche (3) durch die Materialaussparung (5) unterbrochen wird und wobei der Anteil der insgesamt ausgesparten Fläche (A) an der Gesamtfläche der Bremsklotzsohle (2) mehr als 15% beträgt.
Bremsklotz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der insgesamt ausgesparten Fläche an der Gesamtfläche der Bremsklotzsohle (2) auf der Seite der Reibfläche (3) weniger als 45%, vorzugsweise weniger als 40%, weiter vorzugsweise weniger als 35%, betragt, bezogen auf den nicht-eingefahrenen Zustand der Bremsklotzsohle (2).
Bremsklotz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (5) eine langgestreckte Kontur aufweist und sich in Längsrichtung (X₁) der Bremsklotzsohle (2) erstreckt.
Bremsklotz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu der Aussparung (5) wenigstens eine sich in Querrichtung der Bremsklotzsohle (2) oder diagonal in Längsrichtung (X₁) der Bremsklotzsohle (2) erstreckende Nut (4) vorgesehen ist, vorzugsweise im Bereich der Mittelquerachse der Bremsklotzsohle (2).
Bremsklotz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Fläche einer Aussparung (5) an der Gesamtfläche der Bremsklotzsohle (2) auf der Seite der Reibfläche (3) zwischen 5 und 20%, vorzugsweise zwischen 10 und 15%, beträgt, bezogen auf den nicht-eingefahrenen Zustand der Bremsklotzsohle (2).
Bremsklotz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von voneinander getrennten Aussparungen (5) in der Reibfläche (3) vorgesehen ist, wobei wenigstens eine Aussparung (5) seitlich vollumfänglich von dem Reibmaterial umgeben ist und/oder wobei sich wenigstens eine Aussparung (5) bis zu einer Querseite (6, 7) der Bremsklotzsohle (2) erstreckt und seitlich nach außen offen ausgebildet ist.
Bremsklotz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von voneinander getrennten Aussparungen (5) in der Reibfläche (3) vorgesehen ist, wobei mehrere Aussparungen (5), vorzugsweise alle Aussparungen (5), auf einer gemeinsamen Längsachse (X₂) hintereinanderliegend angeordnet sind, wobei, vorzugsweise, die gemeinsame Längsachse (X₂) mit der Mittellängsachse der Bremsklotzsohle (2) zusammenfällt.
Bremsklotz (1) mit einem Bremsklotzhalter zur Erzeugung einer Bremskraft durch reibschlüssigen Kontakt einer Reibfläche (3) einer Bremsklotzsohle (2) des Bremsklotzes mit einer Lauffläche eines Rades eines Schicnenfahrzeuges, wobei die Bremsklotzsohle (2) ein weiches Reibmaterial mit einer Harte von vorzugsweise weniger als 400 N/mm², weiter vorzugsweise von weniger als 350 N/mm², insbesondere von weniger als 220 N/mm², und/oder mit einem Elastizitätsmodul von vorzugsweise weniger als 20.000 N/mm², weiter vorzugsweise von weniger als 5.000 N/mm², insbesondere von weniger als 2.500 N/mm², aufweist, und wobei, besonders bevorzugt, als Reibmaterial ein Komposit- bzw. Verbundwerkstoff mit organischem Bindesystem, insbesondere ein kunstharzgebundenes Reibmaterial, vorgesehen ist, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibfläche (3) eine von der Rechteckform abweichende Geometrie aufweist.
Bremsklotz nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Quererstreckung der Reibfläche (3) in Längsrichtung (X₁) der Bremsklotzsohle (2) von einer maximalen Breite im Bereich der Mittelquerachse der Bremsklotzsohle (2) auf eine geringere Breite an den äußeren Querseiten (6, 7) der Bremsklotzsohle (2) abnimmt.
Bremsklotz (1) mit einem Bremsklotzhalter zur Erzeugung einer Bremskraft durch reibschlüssigen Kontakt einer Reibfläche (3) einer Bremsklotzsohle (2) des Bremsklotzes mit einer Lauffläche eines Rades eines Schienenfahrzeuges, wobei die Bremsklotzsohle (2) ein hartes Reibmaterial mit einer Härte von vorzugsweise mehr als 400 N/mm², weiter vorzugsweise von mehr als 470 N/mm², insbesondere von mehr als 1.400 N/mm², und/oder mit einem Elastizitätsmodul von vorzugsweise mehr als 20.000 N/mm². weiter vorzugsweise von mehr als 50.000 N/mm², aufweist, und wobei, besonders bevorzugt, als Reibmaterial ein Sinterwerkstoff vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der Reibfläche (3) der Bremsklotzsohle (2) im nicht-eingeschliffenen Zustand der Bremsklotzsohle (2) im wesentlichen der maximalen Reibfläche (3) im eingeschliffenen Zustand der Bremsklotzsohle (2) entspricht.