DE29603468U1

DE29603468U1 - Bremsscheibe, insbesondere Wellenbremsscheibe für Schienenfahrzeuge

Info

Publication number: DE29603468U1
Application number: DE29603468U
Authority: DE
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date: 1995-06-14
Filing date: 1996-02-26
Publication date: 1996-05-30
Anticipated expiration: 2006-02-27

Description

KB-EG

21.02.1996

E/TG - Sp

Unser Zeichen: 2267 GM

Bremsscheibe, insbesondere Wellenbremsscheibe für Schienenfahrzeuge Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibe, insbesondere eine Wellenbremsscheibe für Schienenfahrzeuge.

Bekannte Bremsscheiben der eingangs genannten Art bestehen z.B. aus Stahlguß oder Gußeisen mit Graphitzusatz. Ferner wird bereits seit mehreren Jahren (siehe z.B. die EP 0375025 Al) zur Verringerung des (ungefederten) Bremsgewichtes z.B. im Hochgeschwindigkeitsbereich der Einsatz von Aluminiumlegierungen getestet: wünschenswert ist der Einsatz eines Materials mit einer hohen Wärmekapazität zur Aufnahme der beim Bremsen frei werdenden Energie. Während der Fachmann auf der Suche nach geeigneten Bremsscheibenmaterialien im Gebiet der Werkstofftechnik relativ schnell auf die Aluminiumlegierungen trifft, wird weiteren Leichtmetallen in der Bremstechnik bisher relativ wenig Aufmerksamkeit geschenkt.

Die Erfindung zielt daher darauf ab, Bremsscheiben zu schaffen, mit denen sich der Komponentengewichtsanteil in Hinsicht auf die ungefederte Masse des Schienenfahrzeuges (insbesondere weitere Drehgestellteile) verringern läßt.

Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch den Gegenstand des Anspruches 1. Besonders überraschend ist dabei die Verwendung des Mg im Bremsscheibenbereich: obwohl Mg als brennbar gilt, ist sein Einsatz nach den Erkenntnissen der vorliegenden Erfindung in der Bremsscheibentechnik durchaus möglich: wesentlich ist die Auswahl eines geeigneten Zusatzes, um das Mg dem Bremsgebiet zu erschliessen.

Nach der Erkenntnis der Erfindung kann das Gewicht einer Bremsscheibe gegenüber Scheiben aus Aluminiumlegierungen nochmals reduziert werden, wenn statt Aluminium Magnesiumbasislegierungen verwendet werden. Die Dichte r des Materials Mg beträgt:

i(Mg) = 1,75 kg/cdm.
Al weist dagegen eine Dichte von:

r (Al) = 2,7 kg/cdm (edm := Kubikdezimeter)

auf. Daraus folgt, daß ein Reibring, der z.B.. in Grauguß (GG) 100 kg wiegt, bei gleichem Wärmeaufnahmevermögen in den Materialien Al und Mg folgendes wiegt:

Al: m(Al) = m(GG) c(GG)/C(Al) =

= 100kg * 0,54/0,9 =60 kg
Mg: m(Mg) = m(GG) c(GG) / C(Mg) =

= 100kg* 0,54/1,02 =53 kg
(wobei m:= Masse; c:= Wärmekoeff.)

Das bedeutet, daß mittels Mg gegenüber Al-Bremsringen nochmals eine Gewichtsreduzierung von ca. 10% erzielbar ist!

Durch den geringeren &Egr;-Modul von Mg (44GPa) gegenüber AL (70GPa) sind ferner die durch Temperaturgradienten bedingten Wärmespannungen Ea in dem Reibring aus Mg um ca. 30% niedriger als bei Al. (a := Wärmekoeffizient):

s(Mg) s(Al) E(Mg) a(Mg) / E(Al) a(Al)
= 1,14/1,68
= 0,68

26· uv ·^:;:&pgr;^:::

Zusammengefaßt ergeben sich damit als Hauptvorteile der Mg-Bremsscheibe:

Die Mg-Scheibe (bzw. ihr Reibring) ist um 10% leichter als eine vergleichbare

Scheibe aus Al.

Mg verursacht geringere Wärmespannungen als Al.

Vorteilhafte weitere Varianten der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Als vorteilhaft haben sich ferner konstruktive Varianten von Plansitz-Wellenbremsscheiben erwiesen, bei denen Stahl-, Al- oder Mg-Naben mit Mg-Reibringen kombiniert werden; alternativ sind allerdings auch weitere Kombinationen denkbar. Angemerkt sei schließlich noch, daß auch Radbremsscheiben in vorteilhafter Weise aus Mg gefertigt werden können.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben, wobei auch weitere Vorteile und Möglichkeiten der Erfindung deutlich werden. Es zeigt:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bremsscheibe.

Fig. 1 zeigt eine (Wellen-)Bremsscheibe 1 zum Einsatz in Hochgeschwindigkeitszügen. Die Bremsscheibe 1 ist in Reibring 2 und Nabe 3 unterteilt, die hier über eine Schraubverbindung 4 mit Klemmring 5 miteinander verbunden sind. Konstruktiv sei bezgl. der geometrischen Auslegung der Bremsscheibe auf das Knorr-Bremse-Patent 0 529 236 Bl verwiesen, insbesondere hat sich auch bei der vorliegenden Erfindung eine axiale Breite B von 140-200 mm bewährt.

Die Bremsscheibe 1 besteht aus einer durch harte Partikel verstärkten Magnesiumlegierung: vorteilhaft ist es, sowohl die Nabe 3 als auch den Reibring 2 (oder aber nur Teile der Bremsscheibe) aus einer Mg-Legierung zu fertigen.

Besonders vorteilhaft ist es ferner, wenn die zugesetzten Fremdpartikel aus Siliziumkarbid bestehen. Bevorzugt liegt der Anteil des Si bei 5-25 Gew%. Schließlich hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Fertigung des Bremsscheibenmaterials durch einen

Gießprozeß erfolgt, bei dem übereutektische harte Verstärkungspartikel ausgeschieden werden.

Claims

KB-EG 21.02.1996 E/TG - Sp Unser Zeichen: 2267 GM Schutzansprüche

1. Bremsscheibe (1), insbesondere Wellenbremsscheibe für Schienenfahrzeuge, die wenigstens teilweise aus einer durch harte Partikel verstärkten Magnesiumlegierung besteht.

2. Bremsscheibe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Siliziumkarbid-Partikel.

3. Bremsscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Si bei 5 - 25 Gew% liegt.

4. Bremsscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch übereutektische harte Verstärkungspartikel.