DE3839073A1 - Bremsscheibe fuer schienenfahrzeuge - Google Patents
Bremsscheibe fuer schienenfahrzeugeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibe nach dem Gattungsbegriff
des Patentanspruches 1 oder 4.
Bei Radbremsscheibenkonstruktionen bekannter Art sind zu beiden
Seiten eines Steg- bzw. Radscheibenkörpers Bremsscheibenringe
vorgesehen, welche geteilt sind und Bohrungen zur Aufnahme von
Durchgangs- und Paßschrauben aufweisen. Mit Hilfe dieser Schrauben,
welche sich auch durch Bohrungen im mittigen Radsteg erstrecken,
werden die beiden Bremsscheibenringe bzw. die diese Ringe bildenden
Ringsegmente gegenseitig verspannt. Die Bohrungen in den
Bremsscheibenringen bzw. -segmenten können nach einem vorbestimmten
Muster positioniert sein, um gezielt Dehnungsbewegungen des
Materials der Bremsscheibenringe während thermischer
Wechselbelastung zu erreichen. Trotz der Verwendung von insbesondere
zur radialen Zentrierung beitragenden Paßschrauben kann bei
Abbremsung und daraus resultierender hoher thermischer Belastung die
Gefahr bestehen, daß im Bereich der Bohrungen, d. h. an den Rändern
derselben Spannungskonzentrationen auftreten. Diese können zu einer
Rißbildung führen, mit der Folge, daß sogar ein Durchriß der
Bremsscheibenringe von einer Bohrung zur anderen möglich ist.
Auch bei Wellenbremsscheibenkonstruktionen kann es in der
Reibfläche, so z. B. im Grenzbereich des Ringinnen- bzw.
-außenumfanges zu thermisch induzierten Spannungen kommen, welche
Rißbildungen hervorrufen können; dies gilt insbesondere bei
thermisch hoch belasteten Wellenbremsscheiben in mit hoher
Geschwindigkeit fahrenden Schienenfahrzeugen.
Davon ausgehend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, derartige
Nachteile von durch Spannungskonzentrationen induzierten
Rißbildungen zu vermeiden. In Anwendung an Radbremsscheiben soll
dabei auf die Vorteile der Befestigung mit Hilfe von
Durchgangsschrauben und Paßschrauben nicht verzichtet werden müssen.
Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale nach dem
Kennzeichnungsteil des Patentanspruches 1 oder 4.
Die Maßnahme, die Reibfläche, die in Umfangsrichtung nicht von
Bohrungen unterbrochen wird, von der Reibfläche, die von Bohrungen
unterbrochen wird, durch ringförmig angeordnete Rillen einer
bestimmten Tiefe zu trennen, trägt dazu bei, daß die
Spannungskonzentrationen weitgehend abgebaut werden. Die
ringförmig an den verlaufenden Entlastungsrillen besitzen in ihrer
Geometrie keinerlei Kerben, die Temperaturkonzentrationen und somit
Spannungen hervorrufen könnten. Eine Rißbildung ist hierdurch
weitgehend ausgeschlossen. Die Ausgestaltung der Bremsscheibenringe
unter Verwendung von Entlastungrillen ist nicht auf eine bestimmte
geometrische Zuordnung der Reibbeläge beschränkt, d. h. die
erwünschte Reduzierung von Spannungskonzentrationen wird selbst dann
herbeigeführt, falls die Reibbeläge die gesamte Ringfläche der
beiden Bremsscheibenringe überdecken sollte. Hierdurch ist eine
universelle Verwendbarkeit der Bremsscheibenringe gegeben. In
gleicher Weise ist das Konzept der Entlastungsrillen bei reinen
Wellenbremsscheiben verwirklichbar, bei welchen die
Bremsscheibenringe nicht durch Schrauben miteinander verbunden sind,
sondern durch Stegkörper bzw. Noppen, welche im Innenbereich die
Ringabschnitte miteinander verbinden. Die Wellenbremsscheiben tragen
hierbei an ihren Außenflächen Entlastungsrillen beliebiger Anzahl
und beliebiger geometrischer Zuordnung und sind hierdurch auch wie
die Radbremsscheibenkonstruktionen für Bremsbeläge unterschiedlicher
Dimensionen verwendbar.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in weiteren
Unteransprüchen aufgeführt. Die Erfindung ist nachfolgend anhand von
Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf eine in der Zeichnung
gezeigte Radbremsscheibe und eine Wellenbremsscheibe erläutert.
Fig. 1 ist eine Draufsicht auf einen aus zwei Ringsegmenten
bestehenden erfindungsgemäßen Bremsscheibenring für
eine Radbremsscheibe;
Fig. 2 ist eine gegenüber der Darstellung nach Fig. 1
vergrößerte Teilschnittansicht von Linie II-II in
Fig. 1, unter Darstellung des
Schienenfahrzeug-Laufrades; und
Fig. 3 ist eine der Ansicht nach Fig. 2 vergleichbare
Teilschnittansicht einer Wellenbremsscheibe.
In der Zeichnung (Fig. 2) ist in Schnittdarstellung die Hälfte eines
Radkörpers dargestellt, welcher eine Radscheibe 1, einen Nabenteil 3
und einen Laufring 5 aufweist. An den beiden Seiten der Radscheibe
sind Bremsscheibenringe 7 und 9 befestigt. Die Bremsscheibenringe
werden durch seitlich einwirkende (nicht dargestellte) Bremsbeläge
einer Scheibenbremsanordnung beaufschlagt, wenn der Radkörper
abzubremsen ist.
Die Bremsscheibenringe 7 und 9 sind im dargestellten
Ausführungsbeispiel (Fig. 1) geteilt wiedergegeben, d. h. sie sind in
Ringsegmente 11 und 13 unterteilt. Die Bremsscheibenringe sind an
den Seitenflächen 15 und 17 der Radscheibe 1 mittels Paßschrauben 19
und Durchgangsschrauben 21 befestigt. Die Paßschrauben und
Durchgangsschrauben erstrecken sich hierbei durch Bohrungen der
Bremsscheibenringe 7 und 9, wobei Schaftteile 23 und 25 der
Paßschrauben bündig in den zugeordneten Bohrungen der
Bremsscheibenringe aufgenommen sind. Die Paßschrauben sind also ohne
Spiel in den Bremsscheibenringen geführt. Im Bereich der Radscheibe
sind die Paßschrauben teilweise von Gleitbuchsen 27 umschlossen;
diese Gleitbuchsen sind im allgemeinen U-förmig ausgebildet und
vermitteln eine radiale Zentrierung der Bremsscheibenringe bei
thermisch hervorgerufener Dehnung. Die Durchgangsschrauben 21
durchsetzen mit einem gewissen Spiel die Radscheibe 1 (Fig. 2) und
sind mit den Paßschrauben in einem bestimmten Muster am Umfang der
Bremsscheibenringe 7 und 9 angeordnet, derart, daß gezielt
Dehnungsbewegungen der Ringsegmente ermöglicht sind, wenn beim
Abbremsen starke Temperaturerhöhungen in den Bremsscheibenringen
auftreten.
Trotz genauer Positionierung von Durchgangsschrauben und
Paßschrauben bzw. Gleitpaßschrauben der vorbeschriebenen
Konstruktion und Wirkungsweise ist nicht auszuschließen, daß
insbesondere im Bereich der Bohrungen von diesen Risse ausgehen
können, welche sich im Wechsel von Erhitzung und Abkühlung im
Verlaufe von Bremsvorgängen bilden können. Derartige Risse sind
durch Spannungskonzentrationen an den Bohrungsrändern zu erklären,
d. h. ungleichförmige thermische Belastungen in der Masse der
Ringsegmente führen zu einer Rißbildung, welche im allgemeinen von
den Bohrungen ausgeht.
Gemäß der Erfindung wird eine derartige Rißbildung auch bei höchster
thermischer Belastung der Ringsegmente vermieden, indem die
Bremsscheibenringe in Umfangsrichtung verlaufende Entlastungsrillen
29 aufweisen. Diese Entlastungsrillen sind so angeordnet, daß sie
die Bohrungen für die Paß- und Durchgangsschrauben an der Innen
bzw. Außenseite des Durchmessers tangential streifen und so von der
mittleren Reibfläche 31 bis zu einer bestimmten Tiefe trennen. Die
(nicht dargestellten) Reibbeläge können z. B. nur den mittleren
Bereich der Reibfläche 31 oder aber auch jeweils die Gesamtfläche
einschließlich der Abschnitte b und c überdecken. Die Festigkeit der
die Reibfläche tragenden Ringsegmente wird hierdurch kaum
beeinträchtigt. Die die Dauerfestigkeit bestimmenden Parameter
werden in jedem Fall beibehalten, somit muß eine Reduzierung der
Bremsleistung nicht in Kauf genommen werden.
Die Zahl der Entlastungsrillen ist nicht auf die dargestellte
Ausführungsform beschränkt, sie hängt von der Art der gewählten
Schraubenbefestigung ab, sie kann auch von der Größe und Formgebung
der an die Radbremsscheibe anzudrückenden Bremsbeläge abhängen. Die
Entlastungsrillen können eingegossen oder eingedreht werden; gemäß
Fig. 2 ist die Tiefe t der Entlastungsrillen vorzugsweise größer als
die Verschleißtiefe f, um eine Spannungsverteilung der gewünschten
Art während der gesamten Verschleißdauer der Bremsscheibe zu
erhalten. Ausgehend von der in Fig. 1 wiedergegebenen radialen
Aufteilung sind durch die Entlastungsrillen 29 die radialen
Abschnitte a, b und c mit im wesentlichen konstanter
Temperaturverteilung bei Reduzierung der Spannungen insbesondere in
den Grenzbereichen ausgestattet. Risse, wie sie im allgemeinen durch
Spannungskonzentrationen zu beiden Seiten der mittleren Reibfläche
31, insbesondere an den Bohrungen für die Paß- und
Durchgangsschrauben auftreten können, sind durch die
Entlastungsrillen vermeidbar.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform sind die
Entlastungsrillen 29 an einer reinen Wellenbremsscheibe 33
verwirklicht, welche sich von der in Fig. 1 und 2 dargestellten
Radbremsscheibe dadurch unterscheidet, daß die beiden
Bremsscheibenringe 35 und 37 durch Stege 39 oder dergleichen Noppen
etc. miteinander in Verbindung stehen und z. B. mit einer gemeinsamen
Nabe 41 verbunden sind. Es sind somit keinerlei Paß- oder
Durchgangsschrauben erforderlich, wie sie in Fig. 1 und 2 der
Zeichnung dargestellt sind. Gleichwohl sind die in der
Ausführungsform nach Fig. 3 vorgesehenen Entlastungsrillen 29, von
welchen pro Bremsscheibenring beispielsweise zwei Stück vorgesehen
sind, in der Lage, den mittleren Bereich der Reibfläche 31 von den
radial innen- und außenliegenden ringförmigen Bereichen so zu
trennen, daß eine Reduzierung der Spannungen am Übergang vom
thermisch stark belasteten zum thermisch weniger stark oder nicht
belasteten Bereich erreicht wird. Im besonderen ist eine
gleichförmigere Temperaturverteilung erzielbar, was bei mit hoher
Geschwindigkeit laufenden Schienenfahrzeugen, also bei höchster
thermischer Bremsbelastung, erwünscht ist.
Die Entlastungsrillen, wie sie unter Bezugnahme auf die Fig. 1-3
erläutert wurden, können auch so ausgebildet und in ihrer Position
einander so zugeordnet werden, daß sie der Konfiguration der jeweils
verwendeten Bremsbeläge angepaßt sind; dies gilt insbesondere für
die Verwendung von nierenförmig ausgestalteten Bremsbelägen, welche
infolge ihrer geometrischen Anordnung ungleichförmige
Temperaturverteilungen an den Reibflächen der Bremsscheibenringe
bzw. -segmente hervorrufen können. Die ringförmigen Rillen werden
durch mechanische Bearbeitung (Drehen) im Material der
Bremsscheibenringe eingearbeitet und weisen am Grund und am Übergang
zur Reibfläche einen Abrundungsradius auf. Dieser ist gleich oder
größer als die Verschleißtiefe. Da scharfe Kanten an ungleichmäßig
beanspruchten Bremsscheiben zur Rißbildung führen, werden die
Kanten, die sich an der Seite der Reibflächen befinden, abgerundet.
Die Temperaturverteilung in einem Radbremsscheibenring mit
Entlastungsrillen hängt vorwiegend von der Belaggeometrie der
Bremsbeläge und vom Überdeckungsgrad ab, wobei der Belag in seiner
Geometrie vorzugsweise so konstruiert ist, daß ein einen bestimmten
Wert übersteigender Temperatursprung nicht auftreten kann.
Vorteilhafterweise werden segmentförmige Bremsbeläge mit annähernd
100% Überdeckungsgrad an den Bremsscheibenringen verwendet.
Das erläuterte Prinzip der Spannungsentlastungsrillen ist für jedwede
Bremsscheibenkonstruktion geeignet, also auch bei
Wellenbremsscheibenkonstruktionen bekannter Art, bei welchen die
Befestigung außerhalb der Reibfläche stattfindet. Die
Entlastungsrillen verhindern die Rißbildung, die vorwiegend auf
einen schlechten Überdeckungsgrad von Reibfläche zu Belag
zurückzuführen ist und meistens in der Reibflächenmitte beginnt.
Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Temperatur im Bereich der
Reibflächenmitte am höchsten ist und nicht schnell über die
angrenzenden Bereiche abgebaut werden kann. Hierzu kommen noch die
Zugspannungen in den Speichen von sogenannten Monoblockscheiben
hinzu, welche die Ausdehnung des Reibringmaterials verhindern. Auch
aus diesem Grund konstruktiver Auslegung der Bremsscheibe erweisen
sich die Entlastungsrillen als vorteilhaft, um
Spannungskonzentrationen abzubauen. Trotz der enormen Vorteile,
welche derartige Entlastungsrillen an Bremsscheibenkonstruktionen
mit sich bringen, sind die Herstellungskosten niedrig anzusetzen, da
mit herkömmlichen Dreh-Maschinen gearbeitet werden kann.
Bezugszeichenliste:
1 Radscheibe
3 Nabenteil
5 Laufring
7 Bremsscheibenring
9 Bremsscheibenring
11 Ringsegment
13 Ringsegment
15 Seitenfläche
17 Seitenfläche
19 Paßschraube
21 Durchgangsschraube
23 Schaftteil
25 Schaftteil
27 Gleitbuchse
29 Entlastungsrille
31 Reibfläche
33 Wellenbremsscheibe
35 Bremsscheibenring
37 Bremsscheibenring
39 Steg
41 Nabe
3 Nabenteil
5 Laufring
7 Bremsscheibenring
9 Bremsscheibenring
11 Ringsegment
13 Ringsegment
15 Seitenfläche
17 Seitenfläche
19 Paßschraube
21 Durchgangsschraube
23 Schaftteil
25 Schaftteil
27 Gleitbuchse
29 Entlastungsrille
31 Reibfläche
33 Wellenbremsscheibe
35 Bremsscheibenring
37 Bremsscheibenring
39 Steg
41 Nabe
Claims (6)
1. Bremsscheibe für Schienenfahrzeuge, in Ausbildung als
Radbremsscheibe, mit zu beiden Seiten eines Radscheibenkörpers
angeordneten Bremsscheibenringen, welche mittels den
Radscheibenkörper durchsetzender, von Bohrungen der
Bremsscheibenringe geführter Paß- und/oder Durchgangsschrauben
miteinander verbunden sind, gekennzeichnet durch ringförmige, im
Material der Bremsscheibenringe ausgebildete Entlastungsrillen (29),
welche vorzugsweise im Grenzbereich der Bohrungen für die Paß- und
Durchgangsschrauben (19, 21) verlaufen.
2. Bremsscheibe nach Anspruch 1, bei welcher sowohl im Bereich des
Innenumfanges als auch im Bereich des Außenumfanges unter
Winkelabstand zueinander Bohrungen zur Aufnahme von
Durchgangsschrauben bzw. Paßschrauben vorgesehen sind, dadurch
gekennzeichnet, daß die Entlastungsrillen (29) die Bohrungen an der
Innen- bzw. an der Außenseite des Durchmessers tangential streifen,
derart, daß ein mittlerer Bereich der Reibfläche (31), ein radial
innen und ein radial außen liegender Bereich zwischen jeweils zwei
Entlastungsrillen (29) und jeweils ein radial innen und außen
endender Grenzbereich der Bremsscheibenringe gebildet ist.
3. Bremsscheibe nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die zur Reduzierung von Spannungskonzentration,
vorzugsweise an den Bohrungsrändern für die Paß- und
Durchgangsschrauben, beitragenden Entlastungsrillen (29) im Material
der Bremsscheibenringe (7, 9) eingegossen oder durch mechanische
Bearbeitung gefertigt sind.
4. Bremsscheibe für Schienenfahrzeuge, in Ausbildung als
Wellenbremsscheibe, mit mittels Stegkörpern bzw. Noppen oder dgl.
Verbindungselementen miteinander verbundenen Bremsscheibenringen,
welche von einer gemeinsamen Nabe getragen sind, dadurch
gekennzeichnet, daß in den Seitenflächen der Bremsscheibenringe,
vorzugsweise radial innerhalb und außerhalb eines Mittelbereiches
der Reibfläche (31), Entlastungsrillen (29) von Ringform vorgesehen
sind.
5. Bremsscheibe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
insgesamt zwei Entlastungsrillen (29) vorgesehen sind.
6. Bremsscheibe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Tiefe der Entlastungsrillen (29) größer ist
als der Verschleißtiefe an den beiden Bremsscheibenringen (7, 9)
entspricht.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883839073 DE3839073A1 (de) | 1988-11-18 | 1988-11-18 | Bremsscheibe fuer schienenfahrzeuge |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883839073 DE3839073A1 (de) | 1988-11-18 | 1988-11-18 | Bremsscheibe fuer schienenfahrzeuge |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3839073A1 true DE3839073A1 (de) | 1990-05-23 |
DE3839073C2 DE3839073C2 (de) | 1992-02-06 |
Family
ID=6367455
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19883839073 Granted DE3839073A1 (de) | 1988-11-18 | 1988-11-18 | Bremsscheibe fuer schienenfahrzeuge |
Country Status (1)
Country | Link |
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