DE2828101C2

DE2828101C2 - Bremsscheibe für Scheibenbremseinrichtungen von Schienenfahrzeugen

Info

Publication number: DE2828101C2
Application number: DE2828101A
Authority: DE
Inventors: Xaver Dipl.-Ing. 8045 Ismaning Wirth
Original assignee: Knorr Bremse AG
Current assignee: Knorr Bremse AG
Priority date: 1978-06-27
Filing date: 1978-06-27
Publication date: 1984-01-05
Also published as: FR2429932A1; DE2828101A1; GB2023771A; US4281745A; GB2023771B; FR2429932B1; IT7948811A0; IT1116527B

Description

— daß <iie zueinander parallelen Ringflächen (19, 21) zur Reibringradialeben/? (8) geneigt sind,

— daß an der einen (21) dieser kegelmantelartigen Ringflächen (19,21) eine komplementär verlaufend ausgebildete Ringsitzfläche (15;59 bzw. 61) des Ringabschnittes (13; 56) des Tragkörpers (7; 57) und an der anderen (19) der kegelmantelartigen Ringflächen (19, 21) eine komplementär verlaufend ausgebildete Spannfläche (23) des Halteringes (25; 63 bzw. 65) anliegt, und daß die radial innere Begrenzungsfläche (37) des Flansc^ringes (1; 75 bzw. 77) den zylindrischen Körperteil (5) des Tragkörpers (7; 57) mit Spiel umgreift; und

— daß die kegelmamelürtigen Ringflächen (19,21) eine außerhalb der Rei^winkel sowohl zur Reibringradialebene (8) wie zur Achsrichtung liegende Neigung aufweisen.

2. Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kegelmantelartigen Ringflächen (19, 21) eine Neigung von annähernd 45° zur radialen Mittelebene (8) des Reibringes (3) aufweisen.

3. Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flanschring (1) im wesentli- -ti chen in einem der Mittelebene (8) des Reibringes (3) nahen Bereich angesetzt ist.

4. Bremsscheibe nach Anspruch 1, bei der die Befestigungsmittel im Flanschring ausgebildete Ausnehmungen mit Spiel durchgreifen, dadurch ίο gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (35) nach radial innen angeordnet sind.

5. Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radial innere Begrenzung des Flanschringes (1) radial außerhalb von Schäften der Befestigungsmittel (29) verläuft.

6. Bremsscheibe nach den Ansprüchen 1 bis 3 und 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die kegeimantelartige Ringfläche (21) und die Ringsitzfläche (15) Ausnehmungen (45) zur Aufnahme bo drehmomentübertragender Verdrehsicherungen (43) aufweisen.

7. Bremsscheibe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die in der kegelmantelartigen Ringfläche (21) des Flanschringes (1) ausgebildete bi Ausnehmung (45) sowohl radial außen wie radial innen aus der Begrenzungsfläche des Flanschringes (l)frei heraustritt.

8. Bremsscheibe nach den Ansprüchen 1 bis 3 und 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Flanschring (1) in radialer Richtung verlaufende und vereinzelt in die Ausnehmungen (35) einmündende Schlitze (46) aufweist.

9. Bremsscheibe nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Befestigungsmittel (29) von einer Hülse (47) umgeben ist, welche in der Durchgangsbohrung (33) hn Ringabschnitt (13) des Tragkörpers (7) mit Preß- oder Spielsitz und in der Ausnehmung (35) des Flanschringes (1) mit zur Bremsscheibe radialem, jedoch keinem Umfangsspiel angeordnet ist und welche vor der Spannfläche (23) des Halteringes (25) endet

10. Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise beidseits eines Radsteges (51) eines Schienenfahrzeugrades Reibringe (55) angeordnet sind, daß die kegelmantelartigen Ringflächen (19, 21) des Tragkörpers und die Halteringe (63, 65) beidseits eines Ubergangsbereiches (56) von einer Radnabe (57) zum Radsteg (51) im wesentlichen symmetrisch zur Mittelebene des Radsteges angeordnet sind und daß die Halteringe (63, 65) und der Obergangsbereich (56) der Radnabe (57) in Durchgangsbohrungen von axial ausgerichteten Befestigungsniitteln durchgriffen sind.

11. Bremsscheibe nach den Ansprüchen 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanschringe (75 bzw. 77) an den radial innenliegenden Enden von in radialer Richtung verlaufenden Kühlrippen angeordnet sind, die auf den den Reibflächen abgekehrten Seiten der Reibringe (75) ausgebildet sind, daß die kegelmantelartigen Ringflächen (19,21) jedes Flanschringes (75 bzw. 77) eine Neigung von etwa 30° zur radialen Mittelebene des Radsteges (51) aufweisen und daß die radial inneren, stirnseitigen Begrenzungsflächen der Flanschringe (7 bzw. 77) Abstand (71, 73) zu den H&iteringen (63 bzw. 65) aufweisen.

12. Bremsscheibe nach den Ansprüchen 1,10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der Ringsitzflächen (59 bzw. 61) von radial innen nach radial außen jeweils vom Ende des Tragkörpers (57) zur radialen Mittelebene des Radsteges (51) hin verläuft.

13. Bremsscheibe nach den Ansprüchen 1 und 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen den Ringsitzflächen (59 bzw. 61) und den an diesen anliegenden, kegelmantelartigen Ringflächen (21) der Flanschringe (75 bzw 77) jeweils eine formschlüssige Verdrehsicherung befindet.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremsscheibe für Scheibenbremseinrichtungen von Schienenfahrzeugen mit den im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen.

In der Praxis haben sich allgemein Bremsscheiben bewährt, die aus einem Grauguß-Reibring und einer Stahlnabe (Tragkörper) bestehen, wobei das günstige Reib- und Wärmeleitverhalten des Graugusses mit hoher Festigkeit und gutem Dehnverhalten des Stahls gepaart werden.

Besonderer Beachtung bedarf dabei die Verbindung zwischen Reibring und Nabe, da neben hohen

thermischen vor allem dynamische, zum Beispiel durch schlechten Gleisoberbau bedingte Belastungen (Axial- und Vertikalstöße), auf die Bremsscheibe wirken.

Bekannte konstruktive Verbindungsarten basieren auf dem Prinzip des vorgespannten Formschlusses, des Materialschlusses (z.B. Verbundguß) und des Reibschlusses zwischen Teilen der Nabe (Tragkörper) und des Reibringes.

Die thermische Aufweitung des Reibringes wird dabei entweder materialelastisch oder durch Reibgleiten aufgenommen. Aus der DE-OS 23 20 115 sind Bremsscheiben der letzteren Art bekannt, weiche die Merkmale nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 aufweisen. Bei diesen bekannten Bremsscheiben ist der Flanschring des gegebenenfalls mehrteiligen Reibringes beidseitig mit zueinander parallelen radialen Ringflächen versehen, an weichen die Ringflächen des als Nabe dienenden, gegebenenfalls ebenfalls mehrteiligen und durch einen Keil unverdrehbar auf einer Welle gehaltenen Tragkörpers und des Halteringes anliegen. Im kalten Zustand der Bremsscheibe kann der Flanschring mit seiner radial inneren, zylindrischen Stirnfläche an einer zylindrischen Außenfläche des Tragkörpers oder der abzubremsenden Welle anliegen. Die Befestigungsmittel sind als zur Achse der Bremsscheibe parallele ScIiraubbolzen ausgebildet, welche zum Einspannen des l⁷lanschringes den Haltering gegen einen Ringflansch <les Tragkörpers verspannen; die Schraubbolzen durchsetzen dabei Bohrungen im Flanschring mit radialem Spiel, um Wärmedehnungen des Reibringes nicht zu behindern. Diese bekannten Bremsscheiben verlieren jedoch jedenfalls nach Abheben der radial inneren Stirnfläche des Flanschringes von der zylindrischen Außenfläche des Tragkörpers bzw. der Welle, wie es bei Wärmedehnungen des Reibringes eintritt, ihre zentrierende Halterung; im heißen Zustand des Reibringes kann dieser also aus seiner im kälten Zustand eingenommen, zentrierten Lage in nicht vorhersehbare Richtungen auswandern.

Aus der DE-PS 25 807 ist eine in ihrem Durchmesser verstellbare Transportwalze bekannt, die dem Bewegen einer zu bedruckenden Stoffbahn dient. Die Transportwalze weist einen mehrmals geteilten Walienkörper auf, dessen Befestigungsflansche an den radial inneren Enden zu an beiden Walzenenden gegenläufigen Kegelmantelabschnitten geformt sind, die zwischen jeweils zwei entsprechende Konusflächen am Nabenkörper einspannbar sind; die Konusflächen befinden sich dabei an auf einer Welie gehaltenen Nabenteilen und an auf die Nabenteile aufgeschraubten Halteringen, Der Neigungswinkel der Kegelmantelabschnitte und Konusflächen liegt dabei im Grenzbereich des Gleitwinkels. Der Durchmesser der Transportwalze darf sich nicht ungewollt ändern, dies würde zu Bedruckungsfehlern führen. Bei derartigen Durchmesseränderungen müßten sich zudem die axial auf der Welle festgehaltenen Nabenteile axial verschieben.

Die DE-OS 21 10 515 offenbart eine Radbremsscheibe, bei welcher an einer um ca. 10° zur Radialebene geneigt verlaufenden Radscheibe eines Schienenfahrzeugrades beiderseitig Reibringe durch achsparallele, die Radscheibe mit radialem Spiel durchsetzende Schrauben gehalten sind. Die Schrauben pressen die Reibringe mit der Neigung der Radscheibe angepaßten Kegelflächen an die Radscheibe an. Die Radscheibe und die Kegelflächen wcren hierbei eine offensichtlich innerhalb des Reibwinkels liegende Neigung zur Radialebene auf, so daß .-war Wärmedehnungen der Reibringe zu deren radialem Verschieben relativ zur Radscheibe führen können, eine Zentrierung ist jedoch nicht sichergestellt. Ähnliche Verhältnisse liegen bei einer aus der US-PS 23 52 223 bekannten Radbremsscheibe vor, wobei die Radbremsscheibe sich nach radial außen zusätzlich verjüngt. Bei Wärmedehnungen können die Reibringe somit ihre axiale Anpressung an die Radscheibe verlieren.

Aus dem DE-GM 19 07 437 ist eine Radbremsscheibe

ίο bekannt, bei welcher die Radnabe beidseitig nach außen abfallende Konusflächen aufweist, auf welchen mit entsprechend geneigten Innenflächen Nabenteile von Reibringen durch zu diesen Flächen etwa senkrecht verlaufende Paßhülsen und Schrauben gehalten sind.

Die Nabenteile sind über geschwungene, die Wärmedehnungen aufnehmende Zwischenabschnitte an die Reibringe angesetzt, so daß zwischen den Konus- und Innenflächen keine wärmedehnungsbedingten Relativverschiebungen auftreten. Die Reibringe werden somit sowohl im kalten wie im heißen Zustand zentriert gehalten.

Bei Breim&cheiben ist es vielfach bekannt, die Reibringe durch radiale Bolzen- oder Gleiteinführungen stets zentriert zu halten bzw. zu führen; diese Halterungen bzw. Führungen sind jedoch verschleiß- und bruc'rgefährdet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Bremsscheibe der eingangs genannten Art zwischen Reibring und Nabe bzw.Tragkörper eine Verbindung zu

Hj schaffen, welche den dynamischen Belastungen standhält, weiche den Wärmeausdehnungen des Reibringes ohne Einbuße des Reibschlusses und bei Wahrung der Zentrierung und geringem Verschleißgrad nachgibt und deren Herstellung und Montage einfach und ohne

j5 besondere Vorrichtungen durchführbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die Kombination der im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungsmöglichkeuen der Bremsscheibe sind in den Merkmalen der Unteransprüche angegeben.

Di·. Zeichnung zeigt Ausführungsbeispiele für nach der Erfindung ausgebildete Bremsscheiben. Es zeigen
Fig. 1 und 2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer

■ti Achsbremsscheibe,

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Achsbremsscheibe,

Fig.4 eine Ausführungsform der Achsbremsscheibe nach F i g. 1 mit variierter Verdrehsicherung,

F i g. 5 eine dritte Ausführungsform der Achsbremsscheibe und

F i g. 6 eine Ausführungsform einer Radbremsscheibe.

Bei den in F i g. 1 bis F i g. 5 dargestellten Bremsschei-

ben uirgreift ein Flanschring 1 eines Reibringes 3 einen zylindrischen Körper 5 eines als Nabe anzusehenden Tragkörpers 7.

Bei den Bremsscheiben nach Fig. 1 bis 4 ist der Flanschring 1 an dem Reibring 3 annähernd in dessen radialer Mittelebene 8 zwischen den Reibflächen 9 und 11 unter einem Windel von annähernd 45° zur radialen Mittelebene 8 nach radial innen verlaufend ausgebildet. Ein zylindrischer Teil 5 des Tragkörpers 7 weis! einen Ringabschnitt 13 auf, welcher eine der Mittelebene 8 des Reibringes 3 zugewandte und zu dieser unter einem Winkel von annähernd 45° geneigt verlaufende Ringsitzfläche 15 trägt. Auf der Ringsitzfläche 15 findet der Flanschring I mit einer kegelmantelartigen Ringfläche 21 einen zentrischen Silz. An der der

Ringfläche 21 abgewandten Seile des Flanschringes I ist eine kegelmantelartige Ringfläche 19 ausgebildet, wobei die Ringfläche 19 unter dem gleichen Neigungswinkel wie die Ringfläche 21 zur Mittelebene 8 des Reibringes 3. also parallel zur Ringfläche 21 verläuft. An der Ringfläche 19 des Flanschringes 1 liegt eine komplementär verlaufend ausgebildete Spannfläche 23 eines Halteringes 25 an. Die Ringsitzfläche 25 und die Spannfläche 23 des Halteringes 25 bilden einen Ringspalt 27. welcher den Flanschring 1 des Reibringes 3 aufnimmt. F.in beispielsweise als Durchgangsschraubc 29 ausgebildetes Befestigungsmittel durchgreift mit Spiel den Halt."ring 25 in einer Durchgangsbohrung 33. Der mittlere Abschnitt der Durchgangsschraube 29 durchgreift den Flanschring I in einer Ausnehmung 35. die bei der aus Fig. 1, 2 und 5 ersichtlichen Ausführungsform des Flanschringes 1, bei welcher dessen nach radial innen gewandte Begrenzungsfläche 37 ITiii geringem, radialen Spiel dem zylindrischen Teil 5 des Tragkörpers 7 gegenübersteht, mit ihren Wandungen die Durchgangsschraube 29 umfaßt.

Gemäß Fig. 2 ist der Flanschring 1 mit radial verlaufenden Schlitzen 46 versehen, welche vereinzelt in die Ausnehmungen 35 einmünden.

Aus Fig. 3 ist eine Ausführungsform des Flanschringes 1 ersichtlich, bei welcher die nach radial innen gewandte Begrenzungsfläche 37 nicht bis an den zylindrischen Teil 5 nach innen herangezogen ist, sondern über dem nach außen gewandten Umfang der Durchgangsschraube 29 endet. Hierdurch ragen in den Ringspalt 27 im Vergleich zu der Ausführungsform nach Fig. 1.2 und 5 schmaler ausgebildete kegelmantelartige Ringflächen 19,21 hinein.

Die Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform, bei der der Flanschring 1 an dem radial inneren, verstärkten Bereich einer Reibringhälfte ausgebildet ist.

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dargestellt, welche aus einem länglichen, zwei planparallele Anschlagflächen aufweisenden Plattenteil 43 besteht, das sich in beidseitig der Trennebene zwischen der Ringsitzfläche 15 und der Ringfläche 21 ausgebildeten, in axialer Richtung verlaufenden, länglichen Ausnehmungen 45 ohne Spiel in Umfangsrichtung befindet. Eine abgewandelte Verdrehsicherung zeigt die Fig.4, nach welcher annähernd die Hälfte einer Hülse 47 in den Ringabschnitt 13 fest eingesetzt ist. Der die Ringsitzfläche 15 in Richtung Mittelebene 8 überragende Abschnitt der Hülse 47 greift in eine Ausnehmung 49 des Flanschringes 1 mit radialem Spiel, jedoch keinem Spiel in Umfangsrichtung ein. Die Hülse 47 ist von der Durchgangsschraube 29 durchgriffen, welche in der bereits beschriebenen Weise den Haltering 25 an der kegelartigen Ringfläche 19 des Flanschringes 1 reibschlüssig zur Anlage bringt.

Es ist nicht erforderlich, an allen Durchgangsschrauben 29 Hülsen 47 in der vorstehend beschriebenen Weise anzuordnen.

Bei der Ausführungsform der Bremsscheibe nach F i g. 6 sind beiderseits eines Radsteges 51 eines Fahrzeugrades 53 Reibringe 55 angeordnet. Im Übergangsbereich 56 von einer Radnabe 57 zum Radsteg 51 sind Ringsitzflächen 59 und 61 ausgebildet. Seitlich des Übergangsbereiches 56 ist die Radnabe 57 von Halteringen 63 und 65 umfallt. Die Halteringe 63 und 65 weisen jeweils zur Mittelebene des Fahrzeugrades 53 hin gerichtete .Spannflächen 67 und 69 auf. Zwischen den Ringsitzflächen 59 bzw. 61 und den Spannflächen 67 bzw. 69 befinden sich Ringspalte 71 bzw. 73. in welche jeweils radial innen an den Reibringen 55 ausgebildete Klanschringe 75 bzw. 77 hineinragen. Die Ringsitzflächen 59 bzw. 61 und die diesen gegenüberliegenden .Spannflächen 67 bzw. 69 verlaufen jeweils parallel zueinander, wobei sie kegelmantelartig unter einer Neigung von annähernd 30° zur Mittelebene des Fahrzeugrades 53 verlaufen und die gedachten Verlängerungen der Ringsitzflächen 59 und 61 sich radial außerhalb des Übergangsbereiches 56 schneiden. Die Durchgangsschrauben 29 durchgreifen den Übergangsbereich 56 der Radnabe 57 und die beiderseits anliegenden Halteringe 63 und 65 mit radialem Spiel.

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Reibfläche abgekehrten Seite der Reibringe 55, zum Beispiel an radial innen liegenden Abschnitten der Kühlrippen, wie bereits vorstehend beschrieben, ausgebildet.

Der radial innen liegende, ringförmige Flächenbercich und die jeweils dem Übergangsbereich 56 zugewandte Begrenzungsfläche der Halteringe 63 und 65 weisen gegenüber den unmittelbar gegenüberliegenden F.jchen Spiel auf, so daß die Spannflächen 67 bzw. 69 einwandfrei mit Vorspannung auf den Ringflächen 59 bzw. 61 aufliegen können.

Die beschrieb-enen Ausführungsformen der Achsbzw. Radbremsscheibe zeigen bei Wärmeausdehnungen der Reibringe 3 bzw.55 folgendes Verhalten:

Bei radial nach außen gerichteter Bewegung eines erwärmten Reibringes 3 bzw. 55 wandert auch der an diesem angesetzte Flanschring 1 bzw. 75 oder 77 mit. Hierbei stellt die Halterung der im Ringspalt 27 bzw.. η\ oder 73 verspannten Flanschringes dessen nach außen gerichteter Wanderungsbewegungen keinen Widerstand entgegen. Da der Haltering 25 bzw. 63 oder 65 und der Ringabschnitt 13 bzw. der Übergangsbereich 56 der Radnabe 57 keine wesentliche Erwärmung erfahren, bleibt die Größe des Ringspaltes 27 bzw. 71 oder 73 nahezu unverändert. Die beim Zusammenbau der Bremsscheibe im kalten Zustand den Durchgangsschrauben 29 verliehene Vorspannkraft bleibt gleichfalls unverändert, so daß ein Reibgleiten der kegelmantelartigen Ringflächen 19, 21 bzw. 59, 61 bei nahezu unveränderter Größe des Reibschlusses gegenüber der Ringsitzfläche 15 bzw. 59 oder 61 und der Spannflächen 23 bzw. 67 oder 69 erfolgt.

Es ist hieraus ersichtlich, daß die Zentrierung des Reibringes 3 bzw. der Reibringe 55 gegenüber dem Tragkörper 7 bzw. der Radnabe 57 sowohl im kalten wie im warmen Zustand der Bremsscheibe vollauf gewährleistet ist. Die großflächige Auflage der kegelmantelartigen Ringfläche 21 bzw. 59, 61 auf der vollständig umlaufenden Ringsitzfläche 15 bzw. 59, 61 läßt keine exzentrische Lagerung des Reibringes gegenüber dem Tragkörper zu. Die Durchgangsschrauben 29 stehen nur unter der ihnen verliehenen Vorspannung, sie gelangen auch bei Erwärmung der Bremsscheibe unter keine unzulässig hohe Belastungen.

Hierzu 1 Biatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Bremsscheibe für Scheibenbremseinrichtungen von Schienenfahrzeugen, mit einem Reibring mit einem radial innen liegenden, als Mitnehmersteg ausgebildeten Flanschring, der den zylindrischen Körper eines auf einer Fahrzeugwelle angeordneten Tragkörpers umfaßt, wobei der Flanschring in einem am Umfang des Tragkörpers ausgebildeten Ringspalt zwischen einem den Flanschring wenigstens teilweise radial übergreifenden Ringabschnitt des Tragkörpers und einen axial versetzt zu diesem angeordneten, den zylindrischen Körper umfassenden Haltering eingreift, und mit den Haltering gegen den Ringabschnitt des Tragkörpers über zueinander parallele Ringflächen verspannenden Befestigungsmitteln, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale,