DE2400247C3 - Nachstellvorrichtung zum Ausgleich des Belagverschleisses von Bremsen, insbesondere für Schienenfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Nachstellvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1. Eine derartige Vorrichtung ist z. B. durch die DE-PS 441415 bekannt.

Es gibt eine Grenze für die Bremskraft, mit der ein Bremsrotor beaufschlagt werden kann, über der ein vorzeitiger Ausfall des Rotors durch thermische Überbeanspruchung verursacht wird.

Alle Bremsbelagmaterialien dehnen sich beim Erhitzen aus. Weil diese Materialien eine nicht homogene Struktur haben, bilden sich oft aufgrund der Ausdehnung einiger Bereiche der Reibfläche des Bremsbelages lokal hochbelastete Stellen. Die Anpreßkraft wird dann auf entsprechende Zonen des Rotors konzentriert und verursacht dort eine sehr hohe Druckbelastung, so daß der Rotor von den hochbelasteten bzw. erhabenen Stellen beschliffen wird. Die infolge davon auftretende schnelle Temperaturin erhöhung in diesen Bereichen führt zur Entstehung von »Feuerbändern«. Bei hohen Temperaturen tritt gewöhnlich ein schneller Verschleiß des Reibmaterials auf, der normalerweise zu einer anderen erhabenen Stelle führt, die eine andere Zone von beschliffener Oberfläche entwickelt. Dies alles führt dazu, daß die Oberflächenschichten des Rotors in schneller Folge zyklisch über große Temperaturbereiche erwärmt werden, während der Kern des Rotors auf einer relativ niederen Temperatur bleibt. Die hohen zyklischen Temperaturerhöhungen der Oberflächenschichten und die daraus entstehenden thermischen Spannungen wiederholen sich in schneller Folge, wodurch bisweilen eine thermische Überbelastung und Zerstörung der beschliffenen Oberfläche entsteht.
Dieses Problem tritt verstärkt bei hochenergetischen Bremsanordnungen mit niederem Drehmoment auf, wie sie z. B. bei Schienenfahrzeugbremsen gefunden werden, und zwar aus den folgenden Gründen:

a) Die langen Bremsperioden bzw. Bremszeiten 3« verursachen steile Temperaturgradienten, die tief in die beschliffene Oberfläche eindringen und die Rißbildung vorantreiben;

b) große Bremsbelagvolumina sind für ausreichende Lebensdauer erforderlich, wenn große Mengen an Energie vernichtet werden;

c) große Volumina werden normalerweise durch große Bremsbelagflächen erreicht, was zu geringen Anpreßkräften führt; dies verhindert nicht die Bildung hochbelasteter oder erhabener Stellen, weil sich das Reibmateria! an den beschliffenen Oberflächen nicht elastisch verhält;

d) die Verwendung weicher Materialien zum Zweck der Verteilung hochbelasteter Stellen bei einer niederen Bremstemperatur hat ein noch größeres Volumen zur Folge und damit auch eine größere Fläche, um eine nützliche Lebensdauer des Reibbelags zu gewährleisten;

e) je größer die Fläche des Bremsbeiags, um so schwieriger ist es, eine gleichmäßige Verteilung

so der Anpreßkraft sicherzustellen.

Um die Bildung oder Aufrechterhaltung hochbelasteter Stellen zu vermindern, ist es daher nötig, mit hohen Anpreßkräften zu arbeiten, und für eine ausreichende Lebensdauer ist es notwendig, großvolumige Reibklötze zu verwenden.

Bei der bekannten Nachstellvorrichtung (DE-PS 441415) sind an dem Gehäuse Nachstellschrauben mittels Mutter und Kontermutter befestigt. Das Joch steht kraftschlüssig in Kontakt mit den freien Enden

so dieser Nachstellschrauben, deren Lage zum Gehäuse durch Lösen der Kontermuttern und Verschrauben der Muttern veränderbar ist. Die Länge des Nachstellweges ist dabei durch den Abstand zwischen dem Joch und dem Gehäuse begrenzt.

fi5 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Nachstellvorrichtung der eingangs genannten Art zu •ichaffen, die wesentlich längere Reibklötze einzusetzen erlaubt und einen entsprechend großen Nachstell-

weg ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Trotz der großen verwirklichbaren Länge des Reibklotzes bzw. der Reibklötze ist aufgrund der Anordnung nach der Erfindung, bei der die Nachstellspindel neben dem Reibklotz bzw. den Reibklötzen plazierbar ist, eine übermäßige Vergrößerung der Gesamtlänge der mit der Nachstellvorrichtung nach der Erfindung ausgerüsteten Bremse vermieden.

Nachstellvorrichtungen für Fahrzeugbremsen mit der räumlich ungünstigen Hintereinanderschaltung von Nachstellglied und Reibklotz sind bekannt (US-PSen 3547229 und 2820530).

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüclien unter Schutz gestellt.

Die Erfindung ist im folgenden anhand einer schematischen Zeichnung einer Schienenfahrzeugbremse mit Nachstellvorrichtung nach der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen axialen Schnitt längs der Linie B-B der Fig. 2,

Fig. 2 einen axialen Schnitt längs der Linie C-C aus Fig. 1,

Fig. 3 einen Teilschnitt längs der Linie A-A in Fig. 2,

Fig. 4 einen Querschnitt längs der Linie D-D in Fig. 2,

Fig. 5 einen Querschnitt längs der Linie E-E aus Fig. 2,

Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie F-F aus Fig. 2, und

Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie G-G aus Fig. 2.

Die dargestellte Bremse weist ein Gehäuse 1 auf, das hier in einteiliger Bauart ausgeführt ist, das aber auch aus getrennten Teilen bestehen kann. Das Gehäuse erstreckt sich im wesentlichen über die gesamte Länge einer Achse und endet nahe den Innenflächen der Räder 7; die Innenflächen der Räder wirken als Bremsflächen. Das Gehäuse 1 ist gegen Schleppkräfte, die beim Bremsen erzeugt werden, abgestützt, hat aber eine gewisse axiale Bewegungsfreiheit, um eine Bewegung oder ein Schwimmen eines Radsatzes aufzunehmen.

Die Bremsbeläge der Bremse werden durch längliche Reibklötze 2 aus Reibmaterial gebildet, die in Schlitzen 3 im Gehäuse axial beweglich gehalten sind und durch Führungsöffnungen 6 an der benachbarten Endwand des Gehäuses nahe der Bremsfläche des zugehörigen Rades hindurchtreten. Im Betrieb werden die Reibklötze 2 aus dem Gehäuse heraus in Bremskontakt mit dem Rad 7 gedrückt. Die Schleppkräfte werden auf die Seitenränder 5 der Führungsöffnungen 6 und so auf das Gehäuse übertragen, so daß nur eine kurze, nicht abgestützte Länge jedes Reibklotzes 2 einer Biegebeanspruchung aufgrund der Schleppkräfte ausgesetzt wird.

Das innere Ende jedes Reibklotzes 2 ist von einer Metallkappe 8 abgestützt, die einen Satz vorgespannter Tellerfedern 11 aufweist, welche die Bremskräfte über ein Joch 9 übertragen, das auf alle Kappen 8 und damit Reibklötze 2 wirkt. Die Tellerfedern 11 dienen dazu, die von dem Joch 9 auf die Kappen 8 und Reibklötze 2 übertragenen Kräfte auszugleichen. Das Joch 9 ist gegen Drehung durch Eingriff in die axialen Schlitze 3 gesichert und ist auf eine Nachstellspindel 10 aufgeschraubt, die durch ein Schutzrohr 19 hindurch nach außen ragt. Das äußere Ende der Nachstellspindel 10 trägt einen Dichtkolben 20, der das Eindringen von Schmutz verhindert. Das Schutzrohr 19 besteht aus Reibmaterial oder anderem Verschleißmaterial, welches durch Abschleifen vom Rad 7 mit zunehmendem Verschleiß der Reibklölze 2 abgetidgen wird. Ein solcher Verschleiß der Fieibklötze 2 wird auf folgende Weise ausgeglichen:

Das innere Ende der Nachstellspindel 10 ist in eint nem Sackloch im benachbarten Ende eines Anschlagrollenteils einer Betätigungsvorrichtung 12 mit Spreizkeil drehbar, die in der Mitte des Gehäuses 1. d. h. etwa in der Längsmitte des Fahrzeugs, angeordnet ist. Das andere Anschlagrolllenteil der Betätigungsvorrichtung wirkt auf eine entsprechende Nachstellspindel 10 (nicht dargestellt) für das andere Rad 7 des jiadsatzes.

Ein Betätigen der Betätigungsvorrichtung bewirkt, daß sich beide Anschlagrollenteile auswärts bewegen und auf die Nachstellspindeln 10, die Joche 9 und Reibklötze 2 wirken, so daß die äußeren Enden der Reibklötze 2 an die Bremsflächen der Räder 7 angelegt werden.

Wenn auch für die Reibklötze tin hochverschleißfestes Material verwendet wird, verschleißen die Reibklötze 2 zunehmend, und dieser Vei-schleiß muß ausgeglichen werden. Eine automatische Nachstellvorrichtung zu diesem Zweck ist am besten aus den Fig. 2, fi und 7 ersichtlich. Sie weist eine vom Spreizteil der Betätigungsvorrichtung getragene Klinke 13 auf, die mit einem auf einer Antriebsspindel 15 angebrachten Sperrad 14 zusammenwirkt. Die äußeren Enden der Antriebsspindel 15 sind mit Ritzeln versehen oder als solche ausgebildet, die mit von der ent-

3S sprechenden Einstellschraube 10 getragenen Zahnrädern 18 kämmen. Die Nachstellspindeln haben entgegengesetzte Steigung, so daß eine Drehung der Nachstellspindeln in eine Richtung eine Bewegung der Joche in zueinander entgegengesetzte Richtungen bcwirkt.

Die Klinke 13 bewirkt bei jedem Hub des Spreizkeils über eine Strecke X (Fig. 7) hinaus eine Drehung des Sperrades 14 um einen Zahn, wobei eine Rückwärtsdrehung des Sperrades durch eine Sperrklinke 16 verhindert ist. Die Strecke X ist so bestimmt, daß sie ein normales Bremslüftspiel zuläßt.

Fig. 2 stellt bei 9a die Stellung des Jochs 9 in dem »voll verschlissenen« Zustand der Reibklötze 2 dar,

so wobei das Ende des Gehäuses 1 dazu dient, das R.ad 7 vor Beschädigung durch irgendein Bauteil des Gehäuses zu schützen.

In der dargestellten Anordnung ist jeder keibklotz 2 so angeordnet, daß er in dem gesamten, von der Bremsfläche des Rades 7 überstrichenen Bereich am Rad angreift. Gleichwohl ist die wirksame Fläche jedes Reibklotzes klein, so daß die durch lokal hochbelastete Stellen hervorgerufenen Schwierigkeiten stark vermindert sind. Das Volumen des Reibmaterials ist groß, so daß ein gutes Verschleißvolumen geschaffen wird und die durch Schleppkräfte hervorgerufenen Spannungen innerhalb annehmbarer Grenzen bleiben, weil die Reibklötze 2 nahe der Bremsfläche am Rad 7 abgestützt sind.

Das Problem der lokal hochbelasteten Stellen kann erforderlichenfalls dadurch noch weiter gemindert werden, daß eine größere Zahl einzelner Reibklötze verwendet wird, von denen einige in einer inneren

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scheiben kann also genau auf optimale Wirkung einin einer äußeren Ringzone angreifen.

Dabei wird das Rad 7 als Bremsrotor verwendet, weil es eine große Wärmesenke bildet und nahe des Radkranzes eine große überstrichene Fläche zur Verfugung steht.

Der Einbau der beschriebenen Nachstellvorrichtung bietet keine besonderen Schwierigkeiten. Sie kann leicht zur Montage an standardisierte Drehgestelle angepaßt werden, wobei entweder die normalen Montageschlitze oder vorhandene Bremsaufhängepunkte verwendet werden.

Ein anderer Vorteil der kleinen Reibklotz-Querschnitte liegt darin, daß die Wärmenachbchandlung der verwendeten organischen Materialien wesentlich erleichtert ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Nachstellvorrichtung zum Ausgleich des Belagverschleißes von Bremsen, insbesondere für Schienenfahrzeuge, mit einem gegen die beim Bremsen erzeugten Schleppkräfte abgestützten Gehäuse, das nahe der Bremsfläche eines Bremsrotors mindestens eine etwa senkrecht zu dieser Bremsfläche liegende Führungsöffnung zur Führung und Abstützung eines Reibklotzes aufweist, dessen axiale Länge ein Vielfaches seiner größten Querschnittsabmessung beträgt, sowie mit einem von einer Betätigungsvorrichtung beaufschlagbaren, relativ zum Gehäuse drehfest und axial verschieblich angeordneten Joch, das einerseits an dem der Bremsfläche abgewandten Ende des mindestens einen Reibklotzes anliegt und das andererseits in seiner Axiallage relativ zum Gehäuse über eine parallel zur Längsachse des Reibklotzes liegende Nachstellgewindeverbindung im Nachstellsinne verstellbar ist, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) die Nachstellgewindeverbindung (9,10) umfaßt eine verdrehbare Nachstellspindel (10), die mit dem Joch (9) verschraubbar ist;

b) die Nachstellspindel (10) liegt im Kraftfluß zwischen Betätigungsvorrichtung (12) und Joch (9);

c) das Gehäuse (1) ist auch in Richtung senkrecht zur Bremsfläche (7) fest angeordnet;

d) das Joch (9) ist innerhalb des Gehäuses (1) verschieblich gelagert.

2. Nachstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachstellspindel (10) an ihrem der Betätigungsvorrichtung (12) zugewandten Ende ein Zahnrad (18) trägt, das mit einem mit einer parallel zur Nachstellspindel (10) liegenden Antriebsspindel (15) festen Ritzel in Eingriff steht.

3. Nachstellvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsspindel (IS) mit einem Klinkenrad (14) drehfest verbunden ist, das mit einer von der Betätigungsvorrichtung (12) gesteuerten Klinke (13) derart in Eingriff steht, daß bei Betätigung der Bremse und aufgetretenem Belagverschleiß selbsttätig eine Drehung der Antriebsspindel (15) und damit der Nachstellspindel (10) im Nachstellsinne erfolgt.

4. Nachstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachstellspindel (10) von einem zwischen Joch (9) und Bremsfläche (7) angeordneten Schutzrohr (19) umgeben ist, das gleichzeitig mit dem Reibklotz bzw. den Reibklötzen (2) verschleißbar ist.