DE9400561U1 - Wellenbremsscheibe für Schienenfahrzeuge - Google Patents
Wellenbremsscheibe für SchienenfahrzeugeInfo
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Classifications
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Description
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Beschreibung:
Die Erfindung bezieht sich auf eine Weilenbremsscheibe für Schienenfahrzeuge als Monoblockscheibe oder als aus Nabe und Reibring
zusammengesetzte Scheibe, die vorzugsweise innenbelüftet ist und in einer Aliuminiurniegierungsmatrix verteilte, harte Keramikpartikel aufweist.
Wellenbremsscheiben für Schienenfahrzeuge bestehen üblicherweise aus
Gußeisen mit Lameliengraphit oder Kugelgraphit oder aus Stahlguß.
Bei den heutigen Hochgeschwindigkeitszügen stellt die hohe Anzahl und das
erhebliche Gewicht der Bremsscheiben ein Problem dar. Man ist daher bemüht, Bremsscheiben mit hoher Leistung und geringerem Gewicht zu verwenden,
insbesondere da die Bremsscheiben ungefederte Massen sind.
In der EP 0351237 B1 ist ein Bremsscheibenmatenal für Eisenbahnfahrzeuge
beschrieben, das in einer Aluminiumlegierungsmatrix verteilte, harte Keramikpartikel in einer Menge von bis 25 Gew% mit einem
Partikeldurchmesser von 5 bis 100 &mgr; aufweist. Als härtende Partikel sind dabei
u.a. Aluminiumoxyd, AI2O3 oder SiC vorgeschlagen worden.
Aus der JP-A-59173234 ist eine Bremsscheibe für Straßenfahrzeuge bekannt,
die aus einer AI-hyper-eutectic-Si-Basislegierung mit Zusätzen aus SiC
besteht. Diese Bremsscheiben sind für den Einsatz in relativ leichten Straßenfahrzeugen und für relativ geringe Geschwindigkeiten bestimmt.
In der DE 42 12 588 A1 ist weiterhin ein Erzeugnis aus
Leichtmetallegierungsguß mit Verstärkungseiementen aus Porenkeramikwerkstoff beschreiben, das auch für einen Bremssattel einer
Scheibenbremse verwandt werden soll. Das Verstärkungselement aus Porenkeramik soll dabei aus Aiuminiumsilikat, Tonerde, Zirkonerde oder Mullit
bestehen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wellenbremsscheibe der
eingangs angegebenen Art mit hoher Leistung und möglichst geringem Gewicht vorzugschlagen.
Die Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegeben.
Die Unteransprüche 2 bis 12 enthalten sinnvolle Ausführungsformen dazu.
Durch die Verwendung einer mit harten keramischen Partikeln verstärkten
untereutektischen AISi-Basislegierung wurde ein besonders
verschleißbeständiger, abriebfester und leichter Werkstoff für die Welienbremsscheibe gefunden, der auch die erforderlichen Festigkeiten
(Wärme-, Thermoschock- und Dauerschwingfestigkeit) besitzt. Als untereutektische Basislegierung hat sich insbesondere ein Gußwerkstoff mit
Legierungsanteilen von 7-10 Gew% Si und 0,3 -1,5 Gew% Mg bewährt.
Es hat sich gezeigt, daß die von den herkömmlichen Bremsscheiben aus
Gußeisen mit Lamellengraphit oder Kugelgraphit an sich bekannten Abmessungen und Gewichtsverhältnisse für die neuartigen Bremsscheiben aus
Aluminium nicht übernommen werden können. Zur Erreichung vergleichbarer Leistungswerte, insbesondere eines ausreichenden Wärmespeichervermögens
bei Stoppbremsungen wird erfindungsgemäß daher vorgeschlagen, daß die Masse des oder der Reibringe etwa 0,45 - 0,55 der Masse von bisher üblichen
Fe-Legierungen beträgt. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, daß die Dicke der Reibringe wesentlich vergrößert wird. Bei einer innenbelüfteten
Bremsscheibe mit einer Gesamtbreite von 60 - 200 mm, vorzugsweise 80 130
mm kann zweckmäßigerweise die Gurtdicke der Reibringe je 20 - 50 mm, vorzugsweise 30 - 40 mm betragen. Im Hinblick auf eine ausreichende Kühlung
der Räume zwischen den Reibringen kann außerdem das Verhältnis von Lüftungskanalbreite zur Gurtdicke eines Reibringes 0,5 - 2, vorzugsweise 0,8
bis 1,4 betragen.
Schließlich hat es sich bei einem nicht belüfteten, massiv ausgebildeten
Reibring mit einem Durchmesser von 300 -1000 mm als günstig erwiesen,
wenn das Verhältnis von Durchmesser zur Gurtdicke im Bereich von 8-12, vorzugsweise 10 liegt.
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In die erfindungsgemäße Basislegierung können in an sich bekannter Weise
keramische Bestandteile auf karbidischer und/oder oxydischer Basis, vorzugsweise SiC und/oder A^Oß, eingelagert sein. Dabei hat es sich als
günstig erwiesen, daß keramische Bestandteile aus Pulver und/oder Fasern ins flüssige Material eingebracht und mit diesem vergossen werden. Das
Gußgefüge kann auch Verstärkungselemente aus Porenkeramik enthalten. Die Basislegierungen aus AISi oder AISiMg können erfindungsgemäß bis zu 30
Gew% SiC enthalten.
Es hat sich gezeigt, daß bei Verwendung eines auf den erfindungsgemäßen
Werkstoff für die Reibringe angepaßten Werkstoff für die Bremsbeläge sich an
der Reibfläche zwischen Reibring und Bremsbelag trotz eines gewissen Abriebs immer wieder eine besonders widerstandsfähige Oberflächenschicht
bildet.
Zur Vermeidung einer ungünstigen gegenseitigen Beeinflussung der Materialien der Reibpartner Bremsring und Bremsbelag kann auch der
Bremsbelag im wesentlichen aus demselben Material bestehen wie der Bremsring oder auch die gesamte Bremsscheibe.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren 1 bis 4 beispielsweise
näher erläutert.
Fig. 1 zeigt im Querschnitt einen Teil einer aus Nabe und Reibring
zusammengesetzten belüfteten Wellenbremsscheibe.
Fig. 2 zeigt entsprechend Fig. 1 eine nicht belüftete Weilenbremsscheibe.
Fig. 3 zeigt entsprechend eine belüftete Monoblockscheibe.
Fig. 4 zeigt entsprechend eine nicht belüftete Monoblockscheibe.
In den Figuren 1 bis 4 sind Wellenbremsscheiben dargestellt, von denen
insbesondere bei Hochgeschwindigkeitszügen mehrere auf einer Achse angeordnet werden können. Nach den Figuren 1 und 2 sind Reibring 1 und
Nabe 2 über geeignete Schraub- oder Steckverbindungen miteinander verbunden. In den Figuren 3 und 4 sind sogenannte Monoblockscheiben
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dargestellt, bei denen Reibring 1 und Nabe 2 aus einem Stück gegossen sind.
Die Figuren 1 und 3 zeigen sogenannte innenbeiüftete, mit zwei Bremsflächen
ausgestattete Reibringe, wobei zwischen den Reibringen Kühlrippen 3 angeordnet sind. Gegenüber üblichen innenbelüfteten Wellenbremsscheiben
aus Gußeisen weisen diese Bremsscheiben eine erheblich größere Gurtdicke G auf. Bei einer an sich bekannten Gesamtbreite B einer innenbeiüfteten
Bremsscheibe von 60 bis 200 mm, vorzugsweise 80 bis 130 mm wird
erfindungsgemäß eine Gurtdicke G der Reibringe von 20 bis 50 mm, vorzugsweise 30 bis 40 mm vorgeschlagen. Es hat sich darüber hinaus als
günstig erwiesen, wenn das Verhältnis von Lüftungskanalbreite L zur Gurtdicke G eines Reibringes 0,5 bis 2, vorzugsweise 0,8 bis 1,4 beträgt.
Bei einem nichtbelüfteten Reibring, wie er in den Figuren 2 und 4 dargestellt
ist, mit einem an sich bekannten Außendurchmesser D von 300 bis 1000 mm
soll erfindungsgemäß das Verhältnis von Durchmesser D zu Gurtdicke G im Bereich von 8 bis 12, vorzugsweise 10 liegen.
Zur Verbindung der Nabe 2 mit dem Reibring 1 nach den Figuren 1 und 2 hat
es sich als günstig erwiesen, in der Verbindungsfläche zwischen Reibring 1 und Nabe 2 in die Aluminiumscheibe Eisenplatten einzugießen, so daß bei
einer eventuellen radialen Verschiebung zwischen Reibring 1 und Nabe 2 aufgrund der Temperaturunterschiede die Gleitfläche zwischen diesen beiden
aus einer widerstandsfähigeren Eisen-Eisen-Paarung besteht.
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1 Reibring
2 Nabe
3 Kühlrippen
B Gesamtbreite der innen belüfteten Bremsscheibe
G Gurtdicke der Reibringe
L Lüftungskanalbreite
D äußerer Durchmesser des Reibringes
Claims (11)
1. Wellenbremsscheibe für Schienenfahrzeuge als Monoblockscheibe oder
als aus Nabe (2) und Reibring (1) zusammengesetzte Scheibe,
vorzugsweise mit einer Innenbelüftung, die in einer Aluminiumlegierungsmatrix verteilte, harte Keramikpartikel aufweist,
&iacgr;&ogr; dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der Reibring (1), vorzugsweise
auch die damit verbundenen Kühlrippen (3) und/oder auch die Nabe (2),
aus einer mit harten keramischen Partikeln verstärkten untereutektischen AlSi-Basislegierung bestehen.
2. Wellenbremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die AlSi-Basislegierung 7-10 Gew% Si und 0,3-1,5 Gew% Mg enthält.
3. Weüenbremsscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß bei etwa gleicher Leistungsfähigkeit die Masse des oder der Reibringe {1) etwa 0,45 bis 0,55 der Masse von bisher üblichen Fe-Legierungen
beträgt.
4. Wellenbremsscheibe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß in der Basislegierung keramische Bestandteile auf karbidischer und/oder oxydischer Basis, vorzugsweise SiC und/oder
AI2O3 eingelagert sind.
5. Wellenbremsscheibe nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die keramischen Bestandteile
in Form eines Skeletts ausgebildet sind.
6. Wellenbremsscheibe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die eingelagerten keramischen Bestandteile aus Pulver und/oder
Fasern bestehen und ins flüssige Metall eingebracht sowie mit diesem vergossen sind.
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12.01.94 ·· :
• ·
7. Weilenbremsscheibe nach mindestens einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die AISi-Basislegierung oder
AISiMg-Basislegierung bis zu 30% SiC enthält.
8. Wellenbremsscheibe nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in das Gußgefüge
Verstärkungseiemente aus Porenkeramik integriert sind.
9. Wellenbremsscheibe nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer innenbelüfteten
Bremsscheibe mit einer Gesamtbreite (B) von 60 bis 200 mm, vorzugsweise 80 bis 130 mm die Gurtdicke (G) der Reibringe je 20 bis
50 mm, vorzugsweise 30 bis 40 mm beträgt.
10. Wellenbremsscheibe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
das Verhältnis von Lüftungkanalbreite (L) zur Gurtdicke (G) eines Reibringes 0,5 bis 2, vorzugsweise 0,8 bis 1,4 beträgt.
11. Wellenbremsscheibe nach mindestens einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem nichtbeiüfteten Reibring mit einem Durchmesser (D) von 300 bis 1000 mm das Verhältnis
von Durchmesser (D) zu Gurtdicke (G) im Bereich von 8 bis 12, vorzugsweise 10 liegt.
Priority Applications (1)
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DE9400561U1 true DE9400561U1 (de) | 1995-05-18 |
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DE9400561U Expired - Lifetime DE9400561U1 (de) | 1994-01-14 | 1994-01-14 | Wellenbremsscheibe für Schienenfahrzeuge |
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1994
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