DE2828109C2

DE2828109C2 - Bremsscheibe für Scheibenbremseinrichtungen von Schienenfahrzeugen

Info

Publication number: DE2828109C2
Application number: DE19782828109
Authority: DE
Inventors: Hans-Peter 8000 München Mackenthun; Mathias 8192 Geretsried Schörwerth
Original assignee: Knorr Bremse AG
Current assignee: Knorr Bremse AG
Priority date: 1978-06-27
Filing date: 1978-06-27
Publication date: 1986-10-23
Also published as: DE2828109A1

Description

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bzw. 43) aufweisen, und jeweils einander axial gegenüberliegende zusammengehörige Neigungsabschnitte (45, 49 bzw. 47, 51) parallel zueinander verlaufen, daß zwei Neigungsabschnitte (45,49) von radial außen nach radial innen vom zweiten Mitnehmer (9) in Richtung zum ersten Mitnehmer (3), die beiden anderen Neigungsabschnitte (47, 51) von raDie Erfindung bezieht sich auf eine Bremsscheibe für Scheibenbremseinrichtungen von Schienenfahrzeugen mit den im Oberbegriff des Hauptanspruchs angegebenen Merkmalen.

Aus Gründen der Fertigung und der betrieblichen Wartung sowie wegen örtlich hoher, thermischer Beanspruchung der die Reibflächen tragenden Bremsscheibenringe werden Achsbremsscheiben meistens zweiteilig hergestellt, nämlich aus einer auf eine abzubremsende Welle aufschrumpfbaren Nabe und einem auf der Nabe anbringbaren Bremsscheibenring.

Der der Reibwirkung ausgesetzte Bremsscheibenring kann im Betrieb Erwärmungen auf mehrere 100⁰C erfahren, wobei er sich allseitig radial in einer Größenordnung von mehr als 1 mm ausdehnt Den bei dieser thermisch bedingten Ausdehnung auftretenden, nach außen gerichteten Spannkräften ist bei der Auswahl der Befestigung des Bremsscheibenringes an der Nabe Rechnung zu tragen.

Bei einer bekannten Anordnung für Bremsscheiben der eingangs genannten Gattung (DE-OS 23 20115) sind mehrere Lösungswege beschritten worden:
Grundsätzlich wurde bei jeder dieser bekannten Lösungen ein Reibschluß-Prinzip angewandt, bei welchem ein Flansch des Bremsscheibenringes mit einem Flansch der Nabe durch Schraubbolzen oder andere Befestigungsmittel sowie durch einen von diesen durchgriffenen Spannring verklammert ist

Um die thermisch bedingten Verspannungen des Bremsscheibenringes von den Befestigungsmitteln fernzuhalten, wurden die von diesen durchgriffenen Durchgangsbohrungen des Flansches des Bremsscheibenringes mit radialem Spiel derart ausgebildet, daß bei kalter Bremsscheibe zwischen den radial innen, zur Achse dur Bremsscheibe hin liegenden Begrenzungsflächenabschnitten der Durchgangsbohrungen sich jeweils größere Spiele zu den Befestigungsmitteln befinden als zwischen letzteren und den radial außen liegenden Begrenzungsflächenabschnitten der Durchgangsbohrungen. Dies bedeutet, daß die in die auf einem Teilkreis befindlichen Durchgangsbohrungen der Nabe und des Spannringes ohne Spiel eingesetzten Befestigungsmittel die im Flansch des Bremsscheibenringes mit einem kleineren Teilkreisdurchmesser angeordneten Durchgangsbohrungen mit einseitigem, radial innen liegendem Spiel durchgreifen.

Infolge dieser Ausbildung kann sich der beidseits unter klemmendem Reibschluß stehende Flansch des Bremsscheibenringes ungehindert und ohne Scherkräfte auf die Befestigungsmittel auszuüben bei Erwärmungen radial ausdehnen. Es besteht jedoch die Gefahr, daß infolge ungleichmäßiger Erwärmung der Bremsscheibe oder infolge ungleichmäßiger Halterungskräfte, beispielsweise Verschraubungsdrucks der Befestigungsmittel, der nunmehr bei Erwärmung sich radial von einer zylindrischen Zentrierfläche der Nabe abhebende Bremsscheibenring seine konzentrische Lage verliert. Denn allein durch den Reibschluß, welcher zwischen dem Flansch des Bremsscheibenringes einerseits und dem Spannring sowie dem Flansch der Nabe andererseits besteht, kann das Auftreten einer Exzentrizität und damit Unwucht des unter hoher Erwärmung stehenden, nicht mehr zentrierend gehaltenen Bremsscheibenringes nirht verhindert wprHpn Den Befestigungsmittel!!

ist keine Möglichkeit gegeben, das Auftreten einer zum Beispiel durch von Schienenstößen bewirkten Beschleunigungskräften ausgelösten Unwucht des Bremsscheibenringes zu verhindern.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Bremsscheibe der eingangs genannnten Art zu schaffen, welche bei einfacher und kostengünstiger Fertigung eine hohe dynamische und thermische Belastbarkeit auf

weist, welche nicht verschleißanfällig ist und deren Reibringe sowohl im kalten wie im heißen Zustand zentriert gehalten werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches enthaltenen Merkmalen gelöst

Zusammenfassend werden die Vorteile der erfindungsgemäßen Ausbildung der Bremsscheibe aufgeführt:

Hohe dynamische und thermische Belastbarkeit einwandfreie Zentrierung im kalten sowie auch im heißen Zustand, einfache und kostengünstige Fertigung, wartungsfrei, weil der Verschleiß durch die großen Dehnlängen der Durchgangsschrauben aufgenommen wird, Austauschbarkeit des Reibringes mit Standardwerkzeugen, wenige Bauteile, sehr geringer Verschleiß der Verbindungen, weil die Paßflächen (Neigungsabschnitte) groß sind, Verwendung geteilter Reibringe nach vorhandenem Prinzip, und — wegen Anordnung der radial versetzten Neigungsabschnitte nur auf dem Tragkörper bzw. auf den Radsteg, also infolge Ausbildung der Neigungsabschnitte an den Reibringen ohne radiale Versetzung — eine vereinfachte Lagerhaltung und vergrößerte Serienfertigung der sich gleichenden Reibringe und damit eine wesentliche Verbilligung.

Nach der weiteren Erfindung vorteilhafte Ausbildungsmöglichkeiten sind aus den Unteransprüchen ersichtlich.

Anhand der Zeichnung, welche mehrere Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstands schematisch darstellt, wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. In den Figuren wiederkehrende, gleiche Teile tragen die gleichen Bezugszeichen. Es zeigen

F i g. 1 bis 5 verschiedene Ausführungsformen für Wellenbremsscheiben mit sich überlappenden, flanschartigen Mitnehmern,

F i g. 6 bis 9 andere Ausführungsformen für Wellenbremsscheiben,

Fig. 10 bis 11 Diagramme der Vorspannkräfte der Befestigungsmittel und

Fig. 12 bis 15 Ausführungsformen für Radbremsscheiben, wobei die F i g. 1 bis 6 und 14 einen wesentlich größeren Maßstab aufweisen als die anderen Figuren.

Wie in F i g. 1 bis 5 dargestellt, ist der nach außen gerichtete, zylindrische Abschnitt eines Tragkörpers 1 (Nabe) von einem flanschartigen, ersten Mitnehmer 3 eines Reibringes 5 einer Wellenbremsscheibe 7 umgriffen. Auf dem Tragkörper 1 ist nach radial außen ein ebenfalls flanschartiger, zweiter Mitnehmer 9 ausgebildet, wobei dessen mit einer Neigung zur radialen Mittelebene 10 der Wellenbremsscheibe 7 liegende Begrenzungsfläche 11 an einer eine komplementäre Neigung aufweisenden Begrenzungsfläche 13 des ersten Mitnehmers 3 anliegt.

Die flanschartigen, ersten und zweiten Mitnehmer 3 und 9 weisen Durchgangsbohrungen 15 und 17 auf, welche von nach dem Ausführungsbeispiel als Durchgangsschrauben ausgebildeten Befestigungsmitteln 19 durchgriffen werden.

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geringen Neigung der Begrenzungsflächen 11 und 13 ist eine entsprechende Anordnung der Befestigungsmittel 19 get; offen.

Gemäß F i g. 1 und 3 verläuft die Begrenzungsfläche 11 derart, daß der zweite Mitnehmer 9 radial nach außen eine Verjüngung erfährt; die Durchgangsbohrungen 15 und 17 in beiden Mitnehmern 3 und 9 weisen gleiche Lochkreisdurchmesser 21 und 23 auf und fluch-

ten daher, sie sind von den Befestigungsmitteln 19 mit-Spiel durchgriffen.

In Fig. 1 ist das Befestigungsmittel 19 als eine einfache Durchgangsschraube dargestellt, deren Schraubenkopf bzw. Schraubenmutter unmittelbar auf den Radialebenen jeweils außen liegender Flächen des Mitnehmers 3 bzw. des Mitnehmers 9 aufliegen. Wie in F i g. 3 dargestellt, können die in Radialrichtung ebenen Auflageflächen auf den Mitnehmers 3 bzw. 9 für den Schraubenkopf bzw. die Schraubenmutter muldenförmige Ausnehmungen 25 aufweisen, in denen Kugelabschnittscheiben 27 liegen, welche von der Durchgangsschraube 19' durchgriffen werden, wodurch die Befestigungsmitte! um eine ihrer Auflagestellen eine im wesentlichen radial nach außen verlaufende, geringe Schwenkbewegung ausführen können.

Nach F i g. 2, welche den gleichen, flachen Neigungsverlauf der Begrenzungsflächen 11 und 13 der Mitnehmer 3 und 9 zeigt wie die F i g. 1 und 3, sind die Durchgangsbohrungen 15 auf einem größeren Lochkreisdurchmesser 29 als die Durchgangsbohrungen 17 angeordnet, wodurch die gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordneten Befestigungsmittel 19' zur Achse der Wellenbremsscheibe eine Neigung erhalten.

Da die Durchgangsschrauben 19' gemäß dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 an ihren Enden durch die Kugelabschnittscheiben 27 gelenkig und damit radial schwenkbar gelagert sind, sind sie von Biege-, Scher- und Verwindungskräften frei.

Bei den Ausführungsformen nach F i g. 4 und 5 ist die Begrenzungsfläche 11 des zweiten Mitnehmers 9 jeweils derart zur Mittelebene 10 geneigt, daß er nach radial außen eine Zunahme seiner Stärke erfährt Die Ausführung nach F i g. 5 weist hierbei Durchgangsbohrungen 15 und 17 in den Mitnehmern 3 und 9 auf, welche sich auf gleichen Lochkreisdurchmessern befinden und damit fluchtend zueinander angeordnet sind und welche von einfachen Durchgangsschrauben 19 mit radialem Spiel durchgriffen werden. Die Fig.4 zeigt Durchgangsbohrunge 15 und 17 in den Mitnehmern 3 bzw. 9, von denen sich die Durchgangsbohrungen 15 auf einem kleineren Lochkreisdurchmesser befinden als die Durchgangsbohrungen 17. Da die muldenförmigen Ausnehmungen 25 konzentrisch zu den Durchgangsbohrungen 15 bzw. 17 ausgebildet sind, weisen die durch Kugeiabschnittscheiben 27 schwenkbar angeordneten Durchgangsschrauben 19' zur Achse der Wellenbremsscheibe 7 eine entsprechende Neigung auf.

In den Fällen, in denen die Durchgangsschrauben 19' eine Neigung zur Achse der Wellenbremsscheibe 7 aufweisen, entspricht deren Neigungswinkel oi dem Winkel λ, welchen die beiden aneinanderliegenden Begrenzungsflächen 11 bis 13 gegenüber der radialen Mittelebene 10 der Bremsscheibe 7 aufweisen.

Mit welcher Vorspannung die Befestigungsmittel montiert werden und wie sich diese Vorspannung bei thermisch bedingten Ausdehnbewegungen des R.iibringes 5 verhält, wird nach der Beschreibung der weiteren Ausführungsformen für Wellenbremsscheiberi und für Radbremsscheiben näher erläutert.

Die Ausführungsform der Halterung einer Wellenbremsscheibe nach Fig.9 ist durch die Verwendung eines zusätzlichen Spannringes 31 gekennzeichnet. Die Anschlagfläche 23 zwischen dem ersten Mitnehmer 3 und dem zweiten Mitnehmer 9 verläuft hierbei ungeneigt in radialer Richtung, die andersseitigc Begrenzungsfläche 35 des ersten Mitnehmers 3 sowie die an dieser anliegende Begrenzungsfläche 37 des Spannringes 31 weisen hingegen einen zur Mittelebene 10 gering geneigten Verlauf auf. Der Spannring 31 sitzt auf einem zylindrischen Abschnitt des Tragkörpers 1 (Nabe) auf.

Die Mitnehmer 9 und 3 sowie der Spannring 31 sind von Durchgangsbohrungen 17,15 und 39 axial fluchtend durchsetzt. An ihren Enden fest aufliegende Durchgangsschrauben 19 durchgreifen die Durchgangsbohrungen 15, 17 und 39 mit radialem Spiel. Infolge ihrer Neigung verläuft die Begrenzungsfläche 35 nach radial

ίο außen in Entfernungsrichtung vom Mitnehmer 9.

Bei der Wellenbremsscheibe nach Fi g. 6 bis 8 ist die Trennfläche zwischen dem Mitnehmer 3 und dem Mitnehmer 9 aus zwei Begrenzungsringabschnitten 41 und 43 gebildet, von denen jeder Ringabschnitt zwei kegelmantelringförmige Neigungsabschnitte 45, 47 bzw. 49, 51 aufweist, die Neigungsabschnitte 45 und 47 des Mitnehmers 9 sind konträr zueinander, jedoch mit dem gleichen Neigungswinkel χ zur Mittelebene 10 geneigt. Die beiden dachfirstartigen Neigungsabschnitte 45 und 47 weisen eine gemeinsame Schnittkante 53 auf. Am Neigungsabschnitt 45 liegt der Neigungsabschnitt 49 des Mitnehmers 3 an. Parallel zum Neigungsabschnitt 47 verläuft der Neigungsabschnitt 51 des Mitnehmers 3, jedoch weist die dachfirstartige Schnittkante 55 zwisehen den Neigungsabschntten 49 und 51 einen größeren Durchmesser als die Schnittkante 53 auf. Hierdurch verbleibt im kalten Zustand der Bremsscheibe zwischen den Neigungsabschnitten 47 und 51 ein geringer, axialer Spalt 57.

In F i g. 6 ist mit d die Differenz zwischen den Halbmessern der Schnittkanten 53 und 55 und mit h die erfahrungsgemäße Größer der radialen Ausdehnungsbewegung des Reibringes bezeichnet.
Auf der den Begrenzungsringabschnitten 41 und 43 abgewandten, radial ebenen Seite des Mitnehmers 3 liegt ähnlich zu F i g. 9 ein Spannring 59 mit einer radial ebenen Berührungsfläche an.

Der Mitnehmer 3, der Mitnehmer 9 und der Spannring 59 sind von achsparallelen Durchgangsbohrungen 39,15 und 17 durchsetzt, welche mit radialem Spiel von Durchgangsschrauben 19 durchgriffen sind.

In Fig.7 und 8 ist als Verdrehsicherung zwischen dem Tragkörper 1 und dem Reibring 5 ein Paßbolzen 61 mit einer Buchse 63 dargestellt. Die Buchse 63 ist mit einem Bund 65 in eine Ausdrehung 67 der Durchgangsbohrung 17, z. B. mit Preßsitz eingesetzt. Ein auf dem Begrenzungsabschnitt 41 aufliegender Kopfteil 69 der Buchse 63 trägt radiale, parallel zueinander angeordnete Anschlagflächen 71, 72 (Fig.7), an welchen jeweils Anlagefläche von radial nach innen offenen, im Mitnehmer 3 ausgebildeten Ausnehmungen spielfrei anliegen. Die Buchse 63 ist durch einen kurzen Bolzen 73 gesichert.

In den F i g. 12 bis 15 sind verschiedene Ausführungsformen für die Halterung der Reibringe an Fahrzeugrädern dargestellt Der Tragkörper für die Reibringe wird hierbei entweder von der Radnabe oder von Teilen des Radsteges, z. B. beim Vollspeichenrad bzw. der Radscheibe dargestellt

Bei der Ausführungsform nach Fig. 14 sind die beidseits eines Rades 75 angeordneten Reibringe 77 und 79 mittels angegossener Mitnehmer 81 an mitnehmerartigen Abschnitten des Tragkörpers 83 angesetzt Ähnlich dem Ausführungsbeispiel nach Fig.6 weist jeder Mitnehmer 81 Begrenzungsringabschnitte 85 bzw. 87 auf, welche jeweils Neigungsabschnitte 89, 91 bzw. 93, 95 tragen. Den letztgenannten vier Neigungsabschnitten zugeordnet liegen diesen die Neigungsabschnitte 97,99

bzw. 101,103 am Tragkörper 83 des Rades gegenüber.

Die Schnittkante 105 der Neigungsabschnitte 101 und 103 auf der einen Seite des Tragkörpers 75 liegt auf einem kreisring um die Drehachse des Rades, dessen Durchmesser um das Zweifache von d größer ist als der Durchmesser der Schnittkante 107 am Mitnehmer 81. Die Durchmesser der Schnittkanten auf der anderen Seite des Tragkörpers weisen entsprechende Durchmesser auf.

Durch die unterschiedlichen Durchmesser, auf denen die Schnittkanten 105 und 107 liegen, verbleibt im kalten Zustand der Reibringe 77 bzw. 79 zwischen den Neigungsabschnitten 103 und 95 ein Spalt 109.

Die auf den abgekehrten Seiten der Reibflächen 111 der Reibringe 77, 79 ausgebildeten Kühlrippen tragen ebenfalls Begrenzungsringabschnitte 113, 115, die jeweils iür Mittelebene 117 des Rades 75 axial versetzt angeordnet sind.

Dem Begrenzungsringabschnitt 113 sind am Radsteg 131 (ζ. Β Vollspeiche) ausgebildete Neigungsabschnitte 119 und 121 zugeordnet. Dem Begrenzungsringabschnitt 115 sind Neigungsabschnitte 123 und 125 am Rädsteg 131 zugeordnet. Auch hier liegt die Schnittkante 127 der am Rad (Vollspeiche) ausgebildeten Neigungsabschnitte 123, 125 auf einem größeren Durchmesser als die Schnittkante 129 der auf den Kühlrippen ausgebildeten Neigungsabschnitte, so daß sich gleichfalls ein Spalt 109 ergibt. Sämtliche Neigungsabschnitte der in Fig.4 dargestellten Ausführungsform für eine Radbreriisscheibe haben zur Mittelebene 117 die gleiche, geringe Neigung entsprechend dem Winkel ß.

In Fig. 12 und 15 sind Ausführungsformen dargestellt, bei welchen die beidseits des Radsteges (z. B. Vollspeiche) angeordneten Reibringe 77, 79 ausschließlich auf dem Radsteg 131 befestigt sind. Fig. 12 zeigt die Ausführung mit einem Begrenzungsringabschnitt 133 bzw. 135 je Reibring, hingegen ist in F i g. 15 die Ausführung mit je zwei Begrenzungsringabschnitten 137, 139 bzw. 141, 143 je Reibring dargestellt. Die Ausbildung der Begrenzungsflächen der in den in Fig. 12 und 15 dargestellten Ausführungen erfolgt analog zur aus Fig. 14 ersichtlichen Ausbildung der Begrenzungsflächen am Radsteg, so daß sich wiederum bei den auf einer Seite des Rades liegenden Begrenzungsringabschnitten der Spalt 145 bzw. 147 und 149 zwischen je zwei sich gegenüberliegenden Neigungsabschnitten bildet.

Die als Durchgangsschrauben ausgebildeten Befestigungsmittel 19 sind achsparallel angeordnet und durchdringen die Reibringe und den Radsteg in einem Löchkreisdurchmesser, dessen Durchmesser den Ahördnungsstellen der keinen Spalt 145 bzw. 147,149 aufweisenden Begrenzungsringabschnitte 133 bzw. 137 und 139 entspricht.

Der jeweils den Spalt 145 bzw. 147 und 149 ergebende, radiale Versatz zwischen den Kreisbögen, auf denen die Schnittkanten 15Γ, 153' und 155' bzw. die Schnittkanten 151,153 und 155 liegen, ist mit λ bezeichnet

Der gewindetragende Schaftteil der Durchgangsschrauben 19 ist jeweils in einer in einem der Reibringe ausgebildeten Gewindebohrung verschraubt und durch eine konternde Schraubenmutter gesichert (F i g. 12,14 und 15). Der übrige, gewindefreie Schaftteil der Durchgangsschrauben 19 weist in den Durchgangsbohrungen im Radsteg und im Reibring radiales Spiel auf.

In Fig. 13 ist eine weitere Ausführungsform einer Radbrernsscheibe dargestellt Die Reibringe 77 und 79 sind beiderseits des Radsteges im Radschatten angeordnet und weisen an ihrem radialäußeren Umfang angeordnete, flanschartige Mitnehmer 157,159 auf, welche in dem Übergangsbereich vom Radsteg zum Radkranz 161 durch Befestigungsmittel 19 gehalten werden.

An ihren, den Reibflächen abgekehrten Seiten tragen die Reibringe 77 und 79 wiederum Begrenzungsringabschnitte 163, 167 bzw. 165 und 169, deren Reibungsabschnitte, die entsprechend dem in Fig. 14 oder 15 gezeigten Beispiel ausgebildet sind, wobei jeweils die Begrenzungsabschnitte 165, 169 auf einer Seite des Fahrzeugrades in ihren radial innen liegenden Bereichen einen Spalt 171 bzw. 173 bilden. Die radialen Ebenen, in denen die Begrenzungsringabschnitte 163 bzw. 165 liegen, sind gegenüber den Begrenzungsringabschnitten

!5 167 bzw. 169 axial versetzt.

Der gewindetragende Schaftteil der Durchgangsschraube 19 ist in einer Gewindebohrung 175 des Mitnehmers 157 des einen Reibringes 77 verschraubt, wobei die Durchgangsschraube 19 durch Konterung mit der Schraubenmutter gesichert ist.

Zusammenfassen ist zu bemerken, daß die Neigungsabschnitte an den Begrenzungsringabschitten am Reibring 77 auf der einen Seite des Radsteges 131 zu den Neigungsabschnitten des Reibringes 79 auf der anderen Seite des Radsteges ein spiegelbildliches Profil aufweisen, hingegen die Neigungsabschnitte der an den Radstegen 131 ausgebildeten Begrenzungsringabschnitte durch nur einseitigen Radialversatz der Schnittkanten um das Maß d nicht spiegelbildlich zueinander liegen:

Bei radial versetzten Begrenzungsringabschnitten, wie sie beispielsweise in F i g. 14 dargestellt sind, ist die Größe des zweckmäßig nur auf der einen Seite des Radsteges auszubildenden, radialen Versatzes d gleich dem Abstand zwischen der Schnittkante 107 und 105 bzw. 127 und 129.

Die Funktion der beschriebenen Ausführungsformen für die Halterung und Zentrierung von Wellen- und Radbremsscheiben wird im folgenden näher erläutert.
Es sind einerseits grob betrachtet zwei Wirkungsweisen zu unterscheiden, von denen die eine einfach geneigte Begrenzungsflächen und die andere mehrfach geneigte Begrenzungsflächen bedingt; andererseits sind zwei Wirkungsweisen zu unterscheiden, wobei bei thermischer Verspannung der Reibringe entweder die mit Vorspannung angeordneten Befestigungsmittel 19 einer zunehmenden oder einer abnehmenden Vorspannung unterliegen oder aber die Vorspannung der Befestigungsmittel um eine gewisse Größe abnimmt um bei weiterer Wärmeausdehnung der Reibringe wieder auf den Ausgangswert ihrer Vorspannung anzusteigen.

Ausführungsformen mit einfach geneigter Begrenzungsfläche 11 bzw. 35 sind in den Fig. 1 bis 5 und 9 dargestellt.

Die aus der F i g. 1 ersichtliche Neigung der Begrenzungsfläche 11 ergibt bei wärmebedingter Ausdehnung des Reibrings b die im wesentlichen nach radial außen, jedoch auch in geringer Größe in axialer Richtung erfolgt, ein Konstantbleiben der Vorspannkraft der Durchgangsschraube 19, etwa gemäß der in F i g. 11 dargestellten Kurve C: Denn dem Vorgang der dehnungsbedingten, geringen Annäherung der Mitnehmer 3 und 9, verbunden mit einer Abnahme der Vorspannkraft, steht eine geringe Schwenkung der Kopfseite der Durchgangsschraube 19 radial nach außen mit einer Zunähme der Vorspannkraft gegenüber.

Die Diagramme in F i g. 10 und 11 veranschaulichen die unterschiedlichen Belastungen der Befestigungsmittel, welche durch die thermischen Verspannungen bei

den unterschiedlichen Ausführungsformen hervorgerufen werden. Dabei ist auf der Abszisse der Dehnungsbetrag 5 der radialen Reibringausdehnung und auf der Ordinate die Vorspannkraft P der Befestigungsmittel aufgetragen. Die obere bzw. untere Grenze des in beiden Diagrammen schraffierten Bereiches bedeutet einerseits die Größe der zulässigen Maximalbelastung der Durchgangsschraube 19 bzw. andererseits die Mindestgröße derjenigen Vorspannung, die den erforderlichen Reibschluß zwischen den Begrenzungsflächen der Mitnehmer 3 und 9 gewährleistet.

Nach F i g. 5 verläuft die Neigung ader Begrenzungsfläche 11 entgegengesetzt zur in F i g. 1 dargestellten Neigung. Die Wärmeausdehnungen des Reibringes 5 haben demnach neben der vorwiegend radial nach außen verlaufenden Bewegung des Mitnehmers 3 eine geringe Verschiebung desselben in axialer Richtung vom Mitnehmer 9 weg zur Folge. Die Folge dieses Verhaltens des Mitnehmers 3 ist eine Zunahme der Vorspannkraft der Durchgangsschraube 19 gemäß Kurve Z in Fig. 11.

Die F i g. 2,3 und 4 zeigen die Ausführungsformen, bei denen die Durchgangsschrauben 19' um eine ihrer beidseitigen Auflagestellen nach radial außen schwenkbar ist.

Nach Fig.2 weist die Durchgangsschraube 19 zur Bremsscheibenachse die gleiche Neigung od auf, wie sie die Begrenzungsfläche 11 zur Mittelebene 10 des Bremsscheibenringes 7 als Neigung ac zeigt. Bei Erwärmung des Bremsscheibenringes 7 erfahren die Durchgangsschrauben 19' entsprechend der Kurve Z in Fig. 11 eine Zunahme ihrer Vorspannkraft.

Bei der Ausführungsform nach Fig.3 ist die ohne Biegebeanspruchung schwenkbare Durchgangsschraube 19' achsparallel angeordnet Aufgrund der Neigung der Begrenzungsfläche 11 zur Mittelebene 10 des Bremsscheibenringes 7 bleibt die Vorspannkraft der Durchgangsschraube 19' bei Wärmeausdehnungen entsprechend der Kurve Cin F i g. 11 konstant.

Nach Fig.4 ist die Durchgangsschraube 19' derart geneigt, daß ihre Längsrichtung vom Mitnehmer 9 zum Mitnehmer 3 eine um den Winkel λ' radial nach innen gerichtete Neigung zur Bremsscheibenachse aufweist. Der Neigungswinkel <x' der Durchgangsschraube 19' entspricht dem Neigungswinkel se der Begrenzungsfläche 11 zur Mittelebene 10 des Bremsscheibenringes 7. Radial nach außen gerichtet, wärmebedingte Ausdehnungsbewegungen des Mitnehmers 3 des Reibringes 5 haben auch eine geringe axiale Bewegung des Mitnehmers 3 zur Folge. Im Ergebnis bleibt unter den geringen, axialen Bewegungen des kopfseitigen Endes der Durchgangsschraube 19' deren Vorspannkraft entsprechend der Kurve Cin Fig. 11 konstant.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 9 führt der Mitnehmer 3 des Reibringes 5 bei Erwärmung des Bremsscheibenringes 7 eine nach radial außen gerichtete Bewegung aus. Durch die Anordnung der sich gegenüberliegenden Berührungsflächen 33 bzw. 35 und 37 erfährt die Vorspannkraft der Durchgangsschrauben 19 dabei eine Minderung entsprechend der Kurve A in Fig. 11, welche jedoch innerhalb des schraffierten Feldes verbleibt und somit anzeigt, daß die Mindestvorspannkraft der Durchgangsschrauben nicht unterschritten wird. Die Begrenzungsflächen 37 und 33 sorgen dabei für die einwandfreie Aufrechterhaltung der Zentrierung des Reibringes 5.

Der Spannring 31, welcher die Begrenzungsfläche 37 trägt, erfährt bei seiner Anspressung durch die Durchgangsschrauben 19 gegen die Begrenzungsfläche 35 des Mitnehmers 9 eine radial nach innen gerichtete Verspannung, die einen Preßsitz des Spannrings 31 auf dem zylindrischen Umfang des Tragkörpers 1 gleicht und somit eine Verdrehsicherung gegenüber dein Tragkörper 1 bewirkt.

Bei der in Fig. 6 und 8 dargestellten Ausführungsform gleitet bei Wärmeausdehnung des Reibringes 5 der Neigungsabschnitt 45 zunächst auf dem Neigungsabschnitt 49 des Begrenzungsringabschnittes 41 um das Maß d. Kommen die Schnittkanten 53 und 55 auf dem gleichen Kreisbogen zu liegen, so schließt sich der Spalt 57, da die Neigungsabschnitte 47 und 51 aneinander zur Anlage gelangen. Bei zunehmender Wärmeausdehnung des Reibringes 5 wandert der Mitnehmer 3 weiterhin nach radial außen, worauf der Neigungsabschnitt 47 auf dem Neigungsabschnitt 51 des Mitnehmers 9 gleitet und sich nunmehr ein Spalt zwischen den Neigungsabschnitten 45 und 49 bildet. Die Vorspannkraft P der Durchgangsschrauben 19 verhält sich hierbei gemäß der in Fig. 10 gezeigten Kurve, d.h. zunächst gering abnehmend, sodann wieder gering zunehmend. Da hierbei die Mindestvorspannkraft nicht unterschritten wird, ist durch die Begrenzungsringabschnitte 41 und 43 zu jedem Zeitpunkt der Wärmeausdehnung des Reibringes 5 dessen einwandfreie Zentrierung auf der Nabe 1 gewährleistet. Wie Fig. 7 erkennen läßt, stellen die Anschlagflächen 71 und 72 an der Preßbuchse 69 den Ausdehnungsbewegungen des Mitnehmers 3 keinen Widerstand entgegen, so daß für die Paßbuchsen 69 und die Schraubbolzen 73 keine dehnungsbedingten Beanspruchungen entstehen. Die Fig. 12 bis 15 zeigen, wie die in F i g. 6 dargestellte Ausbildung mit sich jeweils aus zwei flach geneigten, kegeimantelförmigen Neigungsabschnitten zusammensetzenden Begrenzungsringabschnittes sich bei Radbremsscheiben vorteilhaft anwenden läßt.

In den F i g. 12 bis 15, welche die Stellung der Reibringe 77 bzw. 79 zur Radnabe 83 oder zum Radsteg 131 im kalten Zustand darstellen, ist stets auf der einen Seite des Fahrzeugrades 75 der Spalt 109, 145, 149, 147 und 173,171 erkennbar.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Ausführungsformen gemäß Fig. 12 bis 15 ist es ausreichend.

die Verhältnisse bei Wärmeausdehnung der Reibringe 77 und 79 in F i g. 14 zu betrachten.

Zwischen den Neigungsabschnitten 103 und 95 besteht der Spalt 109, zwischen den entsprechenden am Radsteg ausgebildeten Neigungsabschnitten besteht ebenfalls der Spalt 109. Da davon ausgegangen werden kann, daß sich die Reibringe 77 und 79 annähernd gleichmäßig erwärmen, wandern deren Mitnehmer 81 nach radial außen. Hierbei verkleinert sich auf der einen Seite (rechts) des Fahrzeugrades der Spalt 109, wohingegen sich zwischen den Neigungsabschnitten 97 und 98 auf der abgekehrten, anderen Seite des Fahrzeugrades in zunehmendem Maße ein Spalt bildet. Die gleichen Verhältnisse bestehen für die Neigungsabschnitte, welche am Radsteg 131 die Begrenzungsringabschnitte 113 und 115 bilden.

Da sich beide Reibringe 77 und 79 bei Erwärmung auf den flach geneigten, kegelmantelringförmigen Neigungsabschnitten nach radial außen und um einen geringen Betrag nach links axial verschieben, bleibt die bei der Montage der kalten Bremsscheibe an den Durchgangsschrauben 19 hervorgerufene Vorspannkraft konstant

Da die Durchgangsschrauben 19 die Durcheanesboh-

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rungen. ζ. B. Durchgangsbohrung 17 in der Radnabe 83, jeweils mit Spiel durchgreifen, bewirkt ihr nach radial außen verlaufendes Mitwandern mit den Reibringen keine Beanspruchung. Da die Größe des Neigungswinkels β der radial innen liegenden Neigungsabschnitte der Begrenzungsringabschnitte 89 und 87 gleich dem Neigungswinkel/?der nach radial außen versetzten Neigungsabschnitte an den Begrenzungsringabschnitten 113 und 115 ist und da an beiden Stellen das Maß d ebenfalls gleich groß ist, treten bei wärmebedingten Ausdehnungsbewegungen des Reibringes 77 bzw. 79 keine Verspannkräfte auf.

Da die radiale Versetzung der Schnittkanten um das Maß d an dem am Radsteg ausgebildeten Neigungsabschnitten vorgenommen ist, hingegen die Schnittkanten is an den Neigungsabschnitten der Reibringe, sofern sie sich axial gegenüberstehen, keine radiale Versetzung aufweise, sondern auf den gleichen Kreisbögen liegen, ist eine vereinfachte Lagerhaltung der Reibscheibenringe in wirtschaftlicher Weise gewährleistet.

Der Neigungswinkel/"der Neigungsabschnitte 45,47 des Begrenzungsringabschnittes 41 ist annähernd doppelt so groß wie der Neigungswinkel <x der Begrenzungsflächen 11 bzw. 13 (F i g. 15 bzw. F i g. 1 bis 5).

Bezüglich der Neigungswinkel in F i g. 2 und F i g. 4 sei bemerkt, daß oi auch gleich oc ± «„ sein kann.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Bremsscheibe für eine Scheibenbremse von Schienenfahrzeugen, mit einem auf einer Fahrzeugwelle angeordneten Tragkörper, welcher im wesentlichen radial gerichtete, ringförmige Begrenzungsflächen aufweist, an welchen ebensolche, an Reibflächen tragenden Reibringen ausgebildete Begrenzungsflächen unter dem Axialdruck von axial ausgerichteten, den Tragkörper und den Reibring durchgreifenden Befestigungsmitteln reibschlüssig angepreßt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsfläche (13) am Reibring (5) mindestens einen zur radialen Bremsscheibenmittelebene (10, 110) flach geneigt verlaufenden, kegelmantelringförmigen Abschnitt aufweist, und daß die am Tragkörper (1,131) ausgebildete Begrenzungsfläche

(11) einen zur vorgenannten Begrenzungsfläche (13) axial gegenüberliegenden, parallel verlaufenden Abschnitt aufweist

2. Bremsscheibe nach Anspruch 1 mit als Durchgangsschrauben ausgebildeten Befestigungsmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß Schraubkopf und Mutter der achsparallel angeordneten Durchgangsschrauben (19') mit von den Durchgangsschrauben (19') durchgriffenen Kugelabschnittscheiben (27) in um die Mündung von Durchgangsbohrungen (15,17) im Mitnehmer (3,9) konzentrisch ausgebildeten, entsprechend muldenförmigen Ausnehmungen (25) gelagert sind, so daß jede Durchgangsschraube (19') insgesamt um eines ihrer Enden schwenkbar ist (Fig. 2-4)

3. Bremsscheibe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die schwenkbar angeordnete Durchgangsschraube (19') eine geringe Neigung (^) zur Bremsscheibenlängsachse aufweist, welche von radial außen auf Seiten des Mitnehmers (9) des Nabenkörpers (1) nach radial innen auf Seiten des Mitnehmers (3) des Reibringes (5) verläuft (F i g. 4)

4. Bremsscheibe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (<*) der zur Mittelebene (10) des Bremsscheibenringes (7) gering geneigten Begrenzungsflächen (11, 13) der Mitnehmer (3 bzw. 9) gleich dem Neigungswinkel (λ¹) ist, welchen die schwenkbaren Durchgangsschrauben (19') zur Bremsscheibenlängsachse einnehmen. (Fig. 2 und 4)

5. Bremsscheibe nach den Ansprüchen 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Kugelabschnittscheiben (27) und den muldenförmigen Ausnehmungen (25) in den Mitnehmern (3 bzw. 9) durch Tellerränder gegen Schwenken gesicherte, kalottenartig geformte Unterlegscheiben (30) angeordnet sind. (F i g. 2 und 4)

6. Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einander gegenüberstehenden Begrenzungsflächen des ersten Mitnehmers (3) und des zweiten Mitnehmers (9) zwei mit verschiedenen Neigungen ausgebildete Neigungsabschnitte (49, 51

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dial außen nach radial innen vom ersten Mitnehmer (3) zum zweiten Mitnehmer (9) gerichtet verlaufen, daß die radial außen bzw. die radial innen liegenden Neigungsabschnitte unter dem Neigungswinkel {jf) zur radialen Mittelebene (iO) des Bremsscheibenringes (7) verlaufen, daß die Neigungsabschnitte (45, 47) sich in einer umlaufenden Schnittkante (53) durchdringen, daß die Neigungsabschnitte (49, 51) sich in einer umlaufenden Schnittkante (55) mit geringfügig größerem Durchmesser durchdringen, und daß der radiale Versatz der Schnittkanten (53,55) im kalten Zustand des Reibrings (5) einen Spalt (57) bedingt (F i g. 6)

7. Bremsscheibe nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß der zweite Mitnehmer (9) in einer Ausdrehung (67) und der erste Mitnehmer (3) in einer Aussparung vcn einer Paßbuchse (61) durchgriffen werden, daß ein Kopfteil (69) der Paßbuchse (61) im wesentlichen radial gerichtete und in der Aussparung im ersten Mitnehmer (3) zur Anlage gelangende Anschlagflächen (71 und 72) aufweist und daß die Paßbuchse (61) durch einen im Kopfteil (69) verschraubten Schraubbolzen (73) im Mitnehmer (9) gehalten ist (F ig. 7,8)

8. Bremsscheibe für eine Scheibenbremse von Schienenfahrzeugen, mit einem auf einer Fahrzeugwelle angeordneten Tragkörper, welcher mittels im wesentlichen radial gerichtete, ringförmige Begrenzungsflächen zwischen ebensolchen, am Reibflächen fragenden Reibringen und an einem Spannring ausgebildeten Begrenzungsflächen unter dem Axialdruck von axial ausgerichteten, den Tragkörper, den Reibring und den Spannring durchgreifenden Durchgangsschrauben reibschlüssig eingepreßt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsfläche (35) am Reibring (5) mindestens einen zur radialen Bremsscheibenmittelebene (10) flach geneigt verlaufenden, kegelmantelförmigen Abschnitt aufweist, und daß die am Spannring (31) ausgebildete Begrenzungsfläche (11) einen zur vorgenannten Begrenzungsfläche (13) axial gegenüberliegenden, parallel verlaufenden Abschnitt aufweist, daß die Neigung der Begrenzungsfläche (37) des Spannrings (31) von radial innen nach radial außen von der radialen Mittelebene (10) des Bremsscheibenrings (7) weggerichtet verläuft, und daß der Tragkörper (1), der Reibring (5) und der Spannring (31) von den Durchgangsschrauben (19) mit geringem Spiel durchgriffen sind. (F ig. 9)

9. Bremsscheibe nach Anspruch 6 als Radbremsscheibe, gekennzeichnet durch eine beidseitige Anordnung von Begrenzungsringabschnitten (85, 87) am als Radsteg (131) ausgebildeten Tragkörper. (Fig. 12-15).

10. Bremsscheibe nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine zweifache, in radialer Richtung versetzte Anordnung von Begrenzungsringabschnitten (85,87 und 113,115; 139,143 und 137, 141). (F i g. 14 und 15)