DE29615723U1

DE29615723U1 - Bremskörper für eine Bremse

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Publication number: DE29615723U1
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Priority date: 1996-09-10
Filing date: 1996-09-10
Publication date: 1998-01-15
Anticipated expiration: 2006-09-11

Description

Bezeichung: Bremskörper für eine Bremse Beschreibung

Bremsen an Fahrzeugen und Maschinen weisen im Grundprinzip immer einen in der Regel feststehenden Bremskörper auf, dem eine sich bewegende, in der Regel rotierende Gegenreibfläche zugeordnet ist, wobei der Bremsvorgang durch Aufbringen einer Anpreßkraft auf den Bremskörper bewirkt werden kann, die den Bremskörper gegen die Gegenreibfläche drückt. Hier sind die unterschiedlichsten Bauformen bekannt, wobei die bekanntesten Bauformen durch die Klotzbremse und insbesondere an Fahrzeugen durch die Trommelbremse und die Scheibenbremse verwirklicht werden. Diese Bauformen sind grundsätzlich bekannt und brauchen in ihrem Aufbau nicht näher erläutert zu werden.

Bei nahezu allen Bauformen derartiger Bremsen ist ein mit der Betätigungseinrichtung verbundener Reibbelagträger vorgesehen, der auf seiner der Gegenreibfläche zugekehrten

_n Seite mit einem auf den jeweiligen Anwendungsfall abgestimmten Reibmaterial versehen ist. Als Reibmaterialien kommen hierbei sogenannte organisch gebundene Reibmaterialien in Betracht, d. h. Reibmaterialien, bei denen in einer Kunststoffmatrix die unterschiedlichsten Zuschlagstoffe ₉j- in Form von Reibstützern, Gleitstützern etc. eingebunden sind. Diese organisch gebundenen Reibmaterialien haben sich grundsätzlich bewährt, weisen jedoch bei sehr hohen Beanspruchungen, d. h. bei Einsatzfällen, in denen eine große Bewegungsenergie in möglichst kurzer Zeit abgebremst

_n werden muß, einen hohen Verschleiß auf, so daß die Bremskörper oder auch nur die Reibbeläge, wenn diese auswechselbar gestaltet sind, ausgewechselt werden müssen.

In EP-A-O 612 930 ist ein Reibblock für eine Scheibenbremse aus kohlefaserverstärktem Kohlenstoff, CFC genannt, beschrieben. Die Besonderheit dieses vorbekannten CFC-Materials besteht darin, daß in dem aus kohlefaserverstärktem Kohlenstoff bestehenden Grundmaterial des Reibwerkstoffs

feinkörniger Koks in einer in etwa gleichmäßigen Verteilung eingebunden ist, wobei je nach Einsatz fall die verstärkenden Kohlefasern nur eine kurze Faserlänge aufweisen. Dieser Reibwerkstoff weist einen verbesserten Kaltreibwert gegenüber herkömmlichen CFC-Reibwerkstoffen auf bei sonst gleichen Eigenschaften hinsichtlich der mechanischen Festigkeit und der Temperaturbeständigkeit.

Die vorstehend beschriebenen organisch gebundenen Reibbelag-IC materialien werden in Formen gepreßt und sind, da auch das Ausgangsmaterial preisgünstig ist, kostengünstig herzustellen. Wie vorstehend beschrieben, unterliegen sie jedoch einem starken Verschleiß bei hohen Beanspruchungen der insbesondere auf die begrenzte Temperaturfestigkeit zurückzuführen ist, so daß Reibblöcke aus organisch gebundenen Materialien entsprechend häufig ausgewechselt werden müssen. Demgegenüber weisen CFC-Reibmaterialien, insbesondere das aus EP-A-O 612 930 bekannte Reibmaterial, ein gutes Reibverhalten auf, ist jedoch aufgrund des aufwendigeren Herstellungs- und Formgebungsverfahren verhältnismäßig teuer.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen leistungsfähigen Bremskörper zu schaffen, der eine gute Bremsleistung und eine hohe Standzeit aufweist und darüber hinaus kostengünstig herzustellen ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch einen Bremskörper für eine eine Gegenreibfläche aufweisende Bremse mit einem Reibbelagträger, auf dem wenigstens zwei Reibkörper

QO angeordnet sind, die jeweils aus Reibmaterialien mit unterschiedlicher Reibcharakteristik bestehen. Hierbei ist insbesondere die Kombination eines Reibkörpers aus CFC-Material mit einem Reibkörper aus einem organischen, insbesondere kunstharzgebundenen Reibmaterial vorteilhaft. In der praktisehen Erprobung hat sich gezeigt, daß durch die kombinierte Anordnung von zwei Reibmaterialien mit unterschiedlichen Reibcharakteristiken, Verschleiß und Temperaturverhalten

die Leistungsfähigkeit und Standzeit einer Bremse wesentlich verbessert werden kann. Dies gilt insbesondere für die vorstehend genannte Kombination von CFC-Reibmaterial mit einem üblichen kunstharzgebundenen Reibmaterial. 5

Als besonders vorteilhaft hat sich eine Anordnung herausgestellt, bei der der Reibkörper aus CFC-Material auf dem Reibbelagträger auf der Einlaufseite der zugeordneten Gegenreibfläche angeordnet ist. Das bedeutet, daß bei Maschinen, aber auch Fahrzeugen, bei denen die Gegenreibfläche in nur einer oder nur einer vorherrschenden Bewegungsrichtung, insbesondere Drehrichtung sich bewegt, entsprechend nur ein Reibkörper aus CFC-Material auf dem Reibbelagträger anzuordnen ist. Bei Schienenfahrzeugen, aber auch Fahrgestellen an industriellen Einrichtungen, wie Kranfahrwerken oder dergl., die mit wechselnden Bewegungsrichtungen betrieben werden, bei denen also keine vorherrschende Bewegungsrichtung feststellbar ist, muß die Anordnung so getroffen werden, daß auf dem Reibbelagträger jeweils an beiden Enden, bezogen auf die wechselnde Bewegungsrichtung der Gegenreibfläche, jeweils ein Reibkörper aus CFC-Material angeordnet werden muß, während die dazwischenliegenden Bereiche des Bremskörpers mit einem oder mehreren Reibkörpern aus einem kunstharzgebundenen Reibmaterial bestehen.

Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen von Ausführungsbeispielen näher erlauert. Es zeigen:

Fig. 1 eine als Klotzbremse ausgebildete Maschinen-

bremse,

Fig. 1 eine Aufsicht auf die Reibfläche eines

Bremskörpers gem. Fig. 1 in Form einer "Abwicklung",

Fig· 3 einen Bremskörper für eine Scheibenbremse

an einem Schienenfahrzeug,

4

Fig. 4 eine Aufsicht auf den Reibbelagträger

für den Bremskörper gem. Fig. 3,

Fig. 5 einen Schnitt gem. der Linie V-V

in Fig. 3,

Fig. 6 einen Schnitt gem. der Linie VI-VI

in Fig. 3.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Maschinenbremse in Form einer Klotzbremse, wie sie beispielsweise in einem Wickler zum Aufwickeln von Papierbahnen eingesetzt wird. Die Bremse besteht im wesentlichen aus einem Bremszylinder 1 mit einer zylindrischen Gegenreibfläche 2, der zwei Bremskörper 3 und zugeordnet sind, die mit einem nicht näher dargestellten Betätigungsmittel zum Andrücken der Bremskörper 3 und 4 an die Gegenreibfläche 2 in Verbindung stehen und die hier durch die Andruckkräfte schematisch angedeutet sind.

Die Bremskörper 3 und 4 weisen jeweils einen Reibbelagträger 5, beispielsweise aus Gußeisen auf, der gleichzeitig als Druckverteilungskörper dient, der aufgrund seiner Steifigkeit gewährleistet, daß die eingeleitete Anpreßkraft gleichmäßig auf die Gegenreibfläche übertragen wird.

Die Reibbelagträger 5 weisen auf ihrer der Gegenreibfläche zugekehrten hohlzylindrischen Anlagefläche 6 jeweils zwei Reibkörper auf. Der Bremskörper 3 ist hierbei mit einem Reibkörper 8 aus einem CFC-Material und einem Reibkörper aus einem kunstharzgebundenen Reibmaterial versehen. Der Bremskörper 4 kann nun in gleicher Weise aufgebaut sein wie der Bremskörper 3. Es hat sich jedoch in der Praxis herausgestellt, daß es bei einer derartigen Bremse ausreicht, wenn nur einer der Bremskörper mit zwei Reibkörpern aus unterschiedlichen Reibmaterialien versehen ist, so daß, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel dargestellt, am Bremskörper 4 beide Reibkörper 9 aus kunsthartgebundemem

Reibmaterial gebildet sein können. Zwischen der Anlagefläche 6 am Reibbelagträger 5 und der Rückenfläche der Reibkörper 8, 9 ist eine Zwischenlage 10 angeordnet, die eine geringe Wärmedurchlässigkeit aufweist, so daß während des Bremsvorganges der Abfluß der Reibungswärme in die verhältnismäßig große Masse des Reibbelagträgers vermindert wird. Die Zwischenlage 10 kann als gesonderte Zwischenlage eingelegt sein oder aber durch eine Beschichtung der Rückenfläche der Reibkörper 8 und 9 bewirkt werden.

Es hat sich ferner als zweckmäßig herausgestellt, wenn die Reibkörper 8 und 9 auf ihrer der Gegenreibfläche 2 zugekehrten Reibfläche 11 möglichst keine Unterbrechungen der Oberfläche aufweisen. Zu diesem. Zweck ist die Befestigung auf den Reibbelagträgern 5 so ausgebildet, daß, wie die Aufsicht einer "Abwicklung" der Reibfläche 11 in Fig. zeigt, jeder Reibkörper 8, 9 mit nur einer Schraube 12 jeweils auf der Einlaufseite befestigt ist, während die einander zugekehrten Innenseiten 13.8 und 13.9 auf ihren Stirnseiten mit einem durchgehenden Schlitz 14 versehen sind, in die ein im Querschnitt in etwa hutförmiges Schließblech 15 eingeschoben ist, das über Befestigungsschrauben unmittelbar am Reibbelagträger 5 verschraubt ist.

Die Rückenfläche der einzelnen Reibkörper 8 und 9 ist jeweils mit Sackbohrungen 16 versehen, in die entsprechende Zapfen auf der Anlagefläche 6 der Reibbelagträger 5 eingreifen. Die erforderlichen Durchgangslöcher für die Befestigungsschrauben 12 sind hierbei so angeordnet, daß jeweils ein Befestigungsloch, bezogen auf die Drehrichtung der Gegenreibfläche (Pfeil 7) im Bereich der einen Ecke der Gesamtreibfläche des Bremskörpers liegt und das andere Loch, wie auch der Zeichnung ersichtlich, im gegenüberliegenden Eckenbereich angeordnet ist.

Fig. 3 zeigt die Aufsicht auf die Reibfläche eines Bremskörpers 16 für eine Scheibenbremse an einem Schienenfahr-

zeug. Da wegen der wechselnden Fahrtrichtung des Fahrzeugs auch die als Scheibe ausgebildete Gegenreibfläche entsprechend wechselnde Drehrichtungen aufweist {Pfeil 17), besitzt der Bremskörper entsprechend auch zwei "EinlaufSeiten".

Wie die Aufsicht gem. Fig. 3 erkennen läßt, ist hierbei die Anordnung so getroffen, daß jeweils an den beiden Enden 16.1 und 16.2 Reibkörper 18 aus einem CFC-Material angeordnet sind, während der dazwischenliegende Bereich mit einem Reibkörper aus einem üblichen kunstharzgebundenen Reibmaterial versehen ist.

Wie die Aufsicht gem. Fig. 4 zeigt, ist bei derartigen Bremsen an Eisenbahnfahrzeugen der Reibbelagträger als langgestreckter Schuh 20 aus Stahl hergestellt, der in seiner Anlagefläche 21 mit einer durchgehenden Schwalbenschwanznut 22 versehen ist. Die Schwalbenschwanznut 22 ist an einem Ende 23 offen und hier mit einer Querbohrung versehen, in die nach dem Einschieben der Reibkörper und 19, die auf ihrer Rückenfläche mit einem entsprechend schwalbenschwanzförmig geformten Vorsprung versehen sind, über einen Verschlußriegel 25 gesichert werden können, so daß der Reibbelagträger 20 in der in Fig. 3 dargestellten Konfiguration mit Reibkörpern 18 und 19 abgedeckt ist.

Die Schnittdarstellung in'Fig. 5 zeigt den Schnitt gem.

der Linie V-V in Fig. 3 und läßt zum einen den Querschnitt des schwalbenschwanzförmigen Befestigungsansatzes 26 an dem aus CFC-Material hergestellten Reibkörper 18 erkennen. Wegen der hohen Festigkeit des CFC-Materials ist hier der schwalbenschwanzförmige Ansatz 26 an den Reibkörper angeformt.

Fig. 6 zeigt entsprechend einen Querschnitt gem. der Linie VI-VI in Fig. 3 durch den Reibkörper 19, der aus einem für Schienenfahrzeuge üblichen kunstharzgebundenen Reibmaterial besteht. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Anordnung so getroffen, daß ein aus Aluminium

hergestellter, entsprechend profilierter Zwischenträger vorgesehen ist, der auch den schwalbenschwanzförmigen Befestigungsansatz 28 aufweist. Auf diesem Zwischenträger 27 wird dann das kunstharzgebundene Reibmaterial 29 aufgepreßt. Durch einen mit einer Hinterschneidung versehenen Rand 30 am Zwischenträger 27 und Durchgangslöcher im Zwischenträger 27 erfolgt hierbei eine formschlüssige Verbindung des Reibmaterials 29 mit dem Zwischenträger 27.

Bei Bremsen mit Bremskörpern, die ausschließlich mit einem kunstharzgebundenen Reibmaterial versehen sind, ist bei entsprechenden Bremsleistungen ein hoher Verschleiß des Reibmaterials zu verzeichnen, so daß die Bremskörper entsprechend häufig ausgewechselt werden müssen. Des weiteren weisen kunstharzgebundene Reibmaterialien die Eigenschaft auf, daß sich ihr Reibwert mit zunehmender Temperatur während des Bremsvorganges vermindert, was eine entsprechend längere Bremszeit zur Folge hat, wenn beispielsweise an einer Maschinenbremse, wie anhand von Fig. 1 dargestellt, <ä^er abzubremsende Rotor aus einer hohen Geschwindigkeit auf Stillstand abgebremst werden muß.

Es ist nun grundsätzlich möglich, bei Bremsen das kunstharzgebundene Reibmaterial vollständig durch ein widerstandsfähigeres Reibmaterial, insbesondere durch CFC-Material, zu ersetzen. Hierdurch werden entsprechend verbesserte Bremsleistungen und auch höhere Standzeiten erreicht. Die Kosten für einen Vollbelag aus CFC-Material sind jedoch nicht unbeträchtlich. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß es, wie eingangs bereits erläutert, zur Verbesserung der Bremsleistung und zur Erhöhung der Standzeit ausreicht, den Bremskörper einlaufseitig mit einem Reibkörper aus CFC-Material und in den übrigen Bereichen mit einem Reibkörper aus einem kunstharzgebundenen Reibmaterial zu bestücken, überraschend konnte festgestellt werden, daß bei einem derart ausgebildeten Bremskörper sich auch die Standzeit, d. h. der Verschleiß des aus einem kunstharzgebundenen

Reibmaterial hergestellten Reibkörpers wesentlich erhöht und die Reibleistung eines derartigen Bremskörpers im Vergleich zu einem Bremskörper, der nur mit kunstharzgebundenem Reibmaterial bestückt war, ebenfalls verbessert war. In dem anhand von Fig. 1 beschriebenen Einsatzfall für eine als Klotzbremse ausgebildete Maschinenbremse konnte sogar festgestellt werden, daß es ausreicht, wenn nur ein Bremskörper, hier der Bremskörper 3, entsprechend der Erfindung mit einem Reibkörper 8 aus CFC-Material und einem Reibkörper 9 aus kunstharzgebundenem Reibmaterial bestückt war, während der zugeordnete Bremskörper 4 ausschließlich mit Reibkörpern 9 aus kunstharzgebundenem Reibmaterial bestückt war. Die Verbesserung der Standzeit und der Reibleistung ist nach den bisherigen Feststellungen darauf zurückzuführen, daß der am einlaufseitigen Reibkörper 8 anfallende Abrieb des CFC-Materials auf die Reibfläche der nachfolgenden Reibkörper aus kunstharzgebundenem Material während des Bremsvorganges "aufgetragen" wird und hierdurch die mechanischen und thermischen Eigenschaften dieses Materials verbessert. Diese Verbesserungen konnten insbesondere festgestellt werden, wenn das als Reibmaterial verwendete CFC-Material auf der Basis kurzer Fasern in üblicher Weise aufgebaut war, wobei jedoch bei der Herstellung des CFC-Materials feinteiliger Koks in einer Körnung von etwa 20 &mgr;/m zugegeben ist und zwar in einer Menge zwischen 1 und 10 Gewichts-%, vorzugsweise in einer Mengen zwischen 2 und 4 Gewichts-%.

Im Hinblick auf die verhältnismäßig kostspielige Formgebung für Reibkörper aus CFC-Material kann es bei Bremskörpern mit gekrümmten Reibflächen, wie sie beispielsweise bei der anhand von Fig. 1 dargestellten Klotzbremse gegeben ist und entsprechend bei Bremskörpern für Trommelbremsen zweckmäßig sein, wenn mit CFC-Material zu bestückende Teile der Reibfläche in eine Mehrzahl von entsprechend schmalen Streifen aufzulösen, so daß mehrere parallel und quer zur Bewegungsrichtung laufende Teilreibkörper auf dem Reibbelag-

1 träger zu einem CFC-Reibkörper entsprechender Größe zusammengefaßt sind.

Claims

10 * Ansprüche

1. Bremskörper (3, 16) für eine Bremse mit einem Reibbelagträger (5;20), auf dem wenigstens zwei Reibkörper (8, 9; 18, 19) angeordnet sind, die aus Reibmaterialien mit unterschiedlicher Reibcharkteristik bestehen.

2. Bremskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß wenigstens ein Reibkörper (8; 18) aus einem CFC-Material besteht.

3. Bremskörper nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der zweite Reibkörper

(9; 19) aus einem kunststoffgebundenen Reibmaterial besteht. 15

4. Bremskörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibkörper (8; 18) aus CFC-Material auf dem Reibbelagträger {5; 20) auf der Einlaufseite der zugeordneten Gegenreibfläche (2) angeordnet ist.