DE29801983U1

DE29801983U1 - Bremsscheibe für Schienenfahrzeuge

Info

Publication number: DE29801983U1
Application number: DE29801983U
Authority: DE
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date: 1997-02-11
Filing date: 1998-02-05
Publication date: 1998-04-09
Anticipated expiration: 2008-02-06

Description

KB-EG

03.02.1998 E/MSP

Unser Zeichen: 2340 Hö/du

Bremsscheibe für Schienenfahrzeuge

Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibe nach dem Gattungsbegriff des Schutzanspruches 1.

Reibflächen von hochbelasteten Bremsscheiben von Schienenfahrzeugen werden im Laufe des Betriebes rissig. Die hierbei auftretenden sogenannten Wärmrisse verlaufen im allgemeinen radial. Bei Wellenbremsscheibenkonstruktionen kann es z.B. im Grenzbereich des Ringinnen- bzw. -außenumfanges zu thermisch induzierten Spannungen kommen, welche Rißbildungen der genannten Art hervorrufen können; dies gilt insbesondere beim Einsatz derartiger Bremsscheiben in mit hoher Geschwindigkeit fahrenden Schienenfahrzeugen. Solche Bremsscheiben sind beispielsweise aus dem DE 295 19 929 U1 bekannt.

Aus Sicherheitsgründen werden Bremsscheiben mit Radialrissen der genannten Art ausgebaut, wenn ihre Länge ein kritisches Maß überschreitet; es sind hier Installation svorschriften vorgegeben. Bremsscheiben mit Rissen könnten jedoch in vielen Fällen in den Schienenfahrzeugen verbleiben, wenn sichergestellt wäre, daß sich die Risse nicht über eine zulässige Länge hinaus erstrecken würden.

Davon ausgehend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, die Nachteile der durch Spannungskonzentrationen induzierten Rißbildungen zu vermeiden. Es soll im besonderen ein Ausbreiten von Rissen vermieden werden, derart, daß ein vorzeitiger Austausch von Bremsscheiben vermeidbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale nach dem Kennzeichnungsteil des Schutzanspruches 1.

Durch die in die Reibflächen eingebrachten Rillen, welche als &ldquor;Rißstopper" wirken, ist eine radiale Begrenzung der sich gegebenenfalls ausbildenden Risse gegeben, und zwar sowohl radial innen als auch radial außen. Die Rillen können konzentrisch oder exzentrisch bezüglich der sie tragenden Reibfläche ausgebildet sein; grundsätzlich sind die Abmessungen der Rillen so zu bestimmen, daß in der Reibfläche sich bildende Risse die Basis der Rillen nicht durchdringen können, also &ldquor;gestoppt" werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in weiteren Schutzansprüchen aufgeführt.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert.

Figur 1 ist eine Teildraufsicht auf eine Bremsscheibe mit erfindungsgemäßer Ausbildung von Rillen;

Figur 2 ist eine hälftige Schnittansicht der als Wellenbremsscheibe ausgebildeten Scheibe nach Figur 1;

Figur 3 und 4 sind verkleinerte Draufsichten auf Bremsscheibenhälften mit bezüglich ihrer Exzentrizität versetzten Rillen; und

Figur 5 ist eine Teilschnittansicht einer Bremsscheibe unter Darstellung verfüllter Rillen.

In Figur 1 der Zeichnung ist in Teildraufsicht die Reibfläche 1 einer an einer Nabe 3 mittels einer Schraubverbindung 5 befestigten Wellenbremsscheibe 7 dargestellt. Figur 1 veranschaulicht Risse 9, welche infolge thermischer Belastung, so thermischer Wechselbelastung, vorzugsweise im Mittenbereich der Reibfläche beginnen und sich von dort radial gerichtet erstrecken. Risse dieser Art sind problematisch und würden die Lebenszeit der Bremsscheibe wesentlich reduzieren, wenn sie radial. nach innen bzw. nach außen durchschlagen könnten. Zur Vermeidung eines

derartigen Rißverlaufs sind Rillen 11 vorgesehen, welche im dargestellten Ausführungsbeispiel konzentrisch in der Reibfläche ausgebildet sind, und zwar unter Abstand zum Innen- bzw. Außenumfang der Wellenbremsscheibe. Die Rillen 11 sind im allgemeinen nur bis zu 1 mm breit und maximal so tief wie das Verschleißgrenzmaß, vorzugsweise ca. 2 mm weniger tief. Grundsätzlich sollen die Rillen möglichst schmal sein. Das vorgenannte Breitenmaß wird durch das Herstellverfahren bestimmt. Rillen können auch im Lasereinsatz oder durch elektroerosive Verfahren eingebracht werden, wobei eine Rillenbreite von unter 1 mm erzielbar ist.

Der Abstand der Rillen 11 vom Außen- bzw. Innenrand der Bremsscheibe ist so bemessen, daß der verbleibende Reibringquerschnitt außerhalb der Rillen noch ausreicht, um die Fliehkräfte zu übertragen, um also einen Bruch zu verhindern. Im allgemeinen beträgt der Abstand 10-20 mm vom Innen¹- bzw. Außenrand. In Figur 2 der Zeichnung, welche eine Schnitthälfte der Wellenbremsscheibe wiedergibt, ist die Verschleißtiefe entsprechend maximaler Nuttiefe mit dem Maß a wiedergegeben, während der Abstand der radial äußeren Rille zum Außenrand mit b wiedergegeben ist. Figur 2 gibt eine Wellenbremsscheibe in Form einer Monoblockscheibe wieder, bei welcher zu den wärmeinduzierten Spannungen noch die Zugspannungen in den Speichen hinzukommen, wodurch die genannten Risse entstehen können. Durch Einbringung von Rillen 11 der beschriebenen Art können derartige Rillen innerhalb eines eng umgrenzten Bereiches &ldquor;gestoppt" werden, so daß ein vorzeitiger Austausch derartiger Wellenbremsscheiben nicht nötig ist und der Einsatz im Schienenfahrzeug bis zum Aufbrauch der maximalen Nut- bzw. Verschleißtiefe gewährleistet ist.

Unter Bezugnahme auf Figur 1 und 2 wurden konzentrische Rillen 11 dargestellt und erläutert. Um zu vermeiden, daß der Belag an den Rillen der Bremsscheibe unverschlissen bleibt, können die Rillen 11 auch exzentrisch gesetzt sein, wie die die beiderseitigen Reibflächen wiedergebenden Draufsichten gemäß Figur 3 und Figur 4 erkennen lassen. Gemäß Figur 3 besitzt die innere Rille eine bezüglich des Drehmittelpunktes der Bremsscheibe vertikal nach oben gerichtete Versetzung, was in gleicher Weise und zwar konzentrisch hierzu für die radial äußere Rille 11 gilt. Die Exzentrizität der Rillen der Anordnung nach Figur 3 ist jedoch bezüglich der Exzen-

trizität der Rillen der Anordnung nach Figur 4 exakt um 180° versetzt, wodurch ein Unwuchtausgleich der Reibringhälften zueinander erreicht wird.

Figur 5 der Zeichnung gibt eine Ausführungsform der Erfindung wieder, bei welcher die Rillen 11 mit einer Füllung 13 versehen sind. Entscheidend für das Stoppen eines Risses ist die Unterbrechung des Materialschlusses, d.h. auch Rillenbreiten von annähernd 0 mm sind sinnvoll, wenn kein Materialschluß besteht, wenn also ein Durchschlagen der Risse nicht möglich ist. Erreicht wird das Füllen der Rillen z.B. beim Gießen, so durch Einlegen eines nichtschmelzenden Keramikbandes oder dergleichen, oder durch nachträgliches Einbringen. Das nachträgliche Einbringen bzw. Füllen kann durch Einlegen oder Einpressen eines Stahldrahtes mit entsprechendem Querschnitt der Rille geschehen. Durch Füllen der Rillen wird der Vorteil erreicht, daß kein Einfluß der Rillen auf den Belagverschleiß erfolgt, d.h. der der Reibfläche jeweils zugewandte Bremsbelag wird in der der Rille entsprechenden Position nicht ungleichförmig abgebaut, ein ringförmiges Ausbilden einer Rippe am Belag ist unterbunden.

KB-EG

03.02.1998 E/MSP

Unser Zeichen: 2340 Hö/du

Bezugszeichenliste

I Reibfläche 3 Nabe

5 Schraubverbindung

7 Wellenbremsscheibe

9 Riß

I1 Rille 13 Füllung

Claims

KB-EG 03.02.1998 E/MSP Unser Zeichen: 2340 Hö/du Schutzansprüche

1. Bremsscheibe für Schienenfahrzeuge, mit einem an seinen beiden Seiten Reibflächen tragenden Scheibenkörper, welcher mittels einer Nabe mit der abzubremsenden Welle eines Schienenfahrzeuges verbunden ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) unter Abstand zum Innen- und Außenrand des Scheibenkörpers sind Rillen (11) als Rißstopper in die Reibflächen eingebracht; und

b) die Tiefe der Rillen (11) ist so bemessen, daß ein radiales Durchschlagen von zwischen den Rillen sich bildenden Rissen (9) unter-

^ bunden ist.

2. Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen (11) konzentrisch angeordnet sind.

3. Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen (11) auf den beiden Reibflächen (1) jeweils exzentrisch bezüglich des Scheibenmittelpunktes angeordnet ist.

4. Bremsscheibe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen auf den gegenüberliegenden Reibflächen 180° bezüglich ihrer Exzentrizität versetzt sind.

5. Bremsscheibe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen durch Drehen, durch Lasereinsatz bzw. durch elektroerosive Verfahren in die Reibflächen eingebracht sind.

6. Bremsscheibe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Rillen wenigstens der Verschleißtiefe an den Reibflächen entspricht.

7. Bremsscheibe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen durch eine Einlage verfüllt sind.

8. Bremsscheibe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen durch ein nichtschmelzendes Keramikband verfüllt sind.

9. Bremsscheibe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen durch einen Stahldraht mit einem der Rille entsprechenden Querschnitt verfüllt sind.

10. Bremsscheibe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Rillen maximal 1 mm beträgt.

11. Bremsscheibe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen unterschiedliche Breiten aufweisen.

KB-EG

07.02.1997 E/TG-Ho-ku