Scheibenbremse der Aussenbauart, insbesondere für Schienenfahrzeuge,<B>und</B> Verfahren zur Herstellung derselben. Die Erfindung bezieht sich auf eine Scheibenbremse der Aussenbauart, bei wel cher wenigstens eine Bremsscheibe mit Kühl rippen und gegenüber diesen stärkeren Ver steifungsrippen vorhanden ist, und auf ein Verfahren zur Herstellung derselben.
Bekanntlich wird bei den Scheibenbremsen die zu vernichtende Bremsenergie in Wärme umgewandelt, die von der Bremsseheibenmasse aufgenommen wird und möglichst schnell ab geführt werden muss. Hieraus ergibt sich die Forderung einer möglichst grossen Ableitungs oberfläche, die am einfachsten durch eine zweckentsprechende Verrippung an der der Bremsfläche abgekehrten Fläche der Brems scheibe erfüllt wird.
Giessereitechnisch ist es jedoch kaum mög lich, genügend viel Rippen mitzugiessen, da mit Erhöhung der Rippenzahl die Grundbe dingung, ein homogenes, schwammfreies Ge füge der Bremsscheibenringe selbst zu erzie len, in Frage gestellt wird. Auch würde bei einer solchen Ausführung der Bremsscheibe ihr Gewicht unerwünschterweise erhöht wer den, da die Stärke der Rippen ein Mindest mass nicht unterschreiten darf. Schliesslich sind auch solche mitgegossene Rippen in der erforderlichen Anzahl auf dem zur Verfü gung stehenden Raum nicht unterzubringen.
i Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten ist bereits vorgeschlagen worden, die Kühl rippen sämtlich oder teilweise als Blechrip- pen auszubilden, wobei die Blechrippen in den Bremsscheibenkörper eingegossen wurden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrund < ., der Bremsscheibe eine für die Herstellung noch einfachere Ausbildung zu geben. Die Scheibenbremse zeichnet sich gemäss der Er findung dadurch aus, dass mindestens die Kühlrippen der Bremsscheibe im Verbund gussverfahren in Leichtmetall angegossen sind.
Das Verfahren zur Herstellung dieser Scheibenbremse besteht darin, dass die Kühl rippen der Bremsscheibe nach dem Al-Fin- Verfahren in Leichtmetall angegossen werden. In dieser Weise soll eine innige Verbindung zwischen den Scheibenringen etwa aus Stahl oder Gusseisen und den Leichtmetallrippen erzielt werden, die auch Dauerbeanspruchun gen gewachsen ist. Obwohl die Wärmeaus- dehnungskoeffizienten beispielsweise von Stahl und Leichtmetall sehr unterschiedlich sind, tritt dennoch ein allmähliches Lockerwerden und damit eine Verminderung des Wärme überganges und der mechanischen Festigkeit nicht ein.
Der Wärmefluss ist dabei unge hindert, da der metallische Übergang von den Scheibenringen zu den Leichtmetallrippen durch keinerlei Oxydhäute unterbrochen ist.
Zwei Ausführungsbeispiele des Gegenstan des der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt, an Hand von welchen auch das erfindungsgemässe Verfahren beispielsweise erläutert ist. Es zeigen: Fig. 1 eine Bremsscheibe der Scheiben bremse in Ansicht, F'ig.2 einen Schnitt nach Linie A -B in Fig.1. Fig. 3 einen Schnitt nach Linie C-D' in Fig.1. Fig. 4 eine andere Ausführungsform der Bremsscheibe in Ansicht, teilweise weggebro chen,
Fig. 5 einen Schnitt nach .Linie A-B in Fig. 4, Fig. 6 einen Schnitt nach Linie C-D in Fig. 4, Fig. 7 eine Ansicht von oben zu Fig. 4, in Abwicklung dargestellt und abgebrochen, Fig.8 eine dritte Ausführungsform der Bremsscheibe in Ansicht, teils abgebrochen, Fig. 9 einen Schnitt nach Linie A-B in Fig. @8,
Fig.10 einen Schnitt nach Linie C-D in Fig. 8, Fig. 11 eine Ansicht von oben zu Fig. 8, in Abwicklung dargestellt und abgebrochen und Fig.12 einen Schnitt nach Linie E-F in Fig. B.
Bei der Ausführungsform nach Pig.1 bis 3 sind a die stärkeren Versteifungsrippen der Bremsscheibe. Ausser diesen Rippen sind schwächere Kühlrippen b in grosser Anzahl vorgesehen, die sich in strömungstechnisch und thermisch richtiger Lage an den Innen seiten der Bremsscheibenringe d befinden, welche an die Nabe e bzw. deren Ringrippe n. mittels Bolzen i angeschraubt sind. Die Rip pen a und b sind an die Bremsscheibenringe d in Leichtmetall im Verbundgussverfahren, zum Beispiel nach dem Al-Fin-Verfahren, angegossen.
Das Al-F'in-Verfahren wird so ausgeführt, dass die vorbereiteten :Stahl- oder Gusseisen- teile, also hier die Scheibenringe d, in eine Aluminiumschmelze getaucht werden, wobei sich innerhalb weniger Minuten eine FeAl;;- Schicht von einer Stärke von etwa 0,02 bis 0,03 mm bildet. Darauf werden die mit die ser Schicht versehenen Ringe in eine Sand oder Stahlform eingebracht und das Alumi- nium oder eine Aluminiumlegierung zweck Bildung der Rippen angegossen.
Die Ausführung der Scheibenbremse nach Fig.1 bis 3 ist für Fahrzeuge gedacht, bei denen die Bremsscheibe in bekannter Weise zwischen den beiden Laufrädern angeordnet werden kann. Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 bis 7 handelt es sich um<B>-</B>eine Bremsscheibe mit in Leichtmetall angegossenen Kühlrippen b, die für die gleichen Zwecke Verwendung fin den kann wie die vorhergehende Ausfüh rungsform.
Jedoch sind hier die Bremsschei- benringe d nicht mittels Schraubenbolzen an einer auf die Radachse aufgepressten beson deren Nabe befestigt, sondern mit dieser aus einem Stück gegossen und unmittelbar auf die Achse aufgepresst. Die Versteifungsrippen a sind, wie gezeichnet, wellenförmig oder dann geteilt ausgebildet, damit bei der Er starrung die Aluminiumschicht nicht. von den Stahlgussringen abgerissen wird.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist., können auch die jenigen Teile der Bremsscheibenringe, die zwischen den Rippen liegen, bzw. in radialer Richtung über die Rippen hinausragen, mit einer die Wärmeabfuhr erleichternden Leicht metallschicht versehen sein.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 8 bis 12 besitzt die Bremsscheibe wieder zwei Bremsscheibenringe d aus Stahl und eine Nabe e ebenfalls aus Stahl. Zwischen den Bremsscheibenringen sind Kühlrippen b an geordnet, die an die Scheibenringe d im Ver- bundgussverfahren in Leichtmetall angegossen sind. Die Innenflächen der Scheibenringe d sind ferner mit einem angegossenen Leicht: metallbelag versehen.
Bei dieser Ausführungsform ist ausser dem der Tragkörper, der hauptsächlich aus den Versteifungsrippen a und einem Ring g gebildet wird, in Leichtmetall an die Schei benringe d und an die Nabe e im Verbund gussverfahren angegossen, und vorzugsweise auch die zwischen den Versteifungsrippen a sich erstreckende und sie verstärkende Leit- rippe f. s Die Versteifungsrippen a., die Kühlrippen b, die Beläge auf der Innenseite der Schei benringe d, der Ring g und die Leitrippe f bilden dann ein Gussstück aus Leichtmetall.
Der Ring g umschliesst die Nabe e an ihrer Aussenfläche und gegebenenfalls an ihren Sei tenflächen. Der 'Tragkörper und die Nabe können zusätzlich durch Nut und Feder ver bunden sein. Bei dem dargestellten Ausfüh rungsbeispiel ist eine derartige Feder e' in der Mittelebene der Bremsscheibe vorgesehen, die in eine entsprechende Nut des Tragkör pers eingreift. In dieser Feder sind Ausneh- mungen e" vorgesehen, um die Nabe und den Tragkörper gegen Verdrehung zueinander weiter zii sichern. An Stelle der einen dar gestellten Feder e' können auch mehrere sol eher Federn vorgesehen sein.
Die Anordnung kann auch umgekehrt sein, das heisst es kön nen am Tragkörper Federn angeordnet sein, die in entsprechende Nuten der Nabe e ein greifen.
Die Scheibenbremse ist nicht nur für Schienenfahrzeuge anwendbar, sondern auch für andere Fahrzeuge, und kann zum Beispiel mit geteilten Bremsscheiben oder mit am Rad scheibenkörper befestigten Bremsscheiben aus gerüstet sein.
Die beschriebenen ,Scheibenbremsen zeich nen sieh nicht nur durch besonders geringes Gewicht, sondern auch durch eine ausseror dentlich gute Wärmeabfuhr aus, die einer seits durch die in strömungstechnischer und thermischer Hinsicht günstige Lage der Rip pen und anderseits durch die hohe Wärme leitfähigkeit des Leichtmetalles bedingt ist. Dadurch wird nicht nur die Belastbarkeit der Bremse wesentlich erhöht, sondern auch die Lebensdauer vor allem der Bremsbeläge erheblich verlängert.
Disc brake of the external design, in particular for rail vehicles, <B> and </B> methods for producing the same. The invention relates to a disc brake of the external type, in which at least one brake disc with cooling ribs and compared to these stronger Ver stiffening ribs is available, and to a method for producing the same.
It is known that the braking energy to be destroyed is converted into heat in the case of disc brakes, which is absorbed by the brake disc mass and has to be removed as quickly as possible. This results in the requirement of the largest possible dissipation surface, which is most easily met by appropriate ribbing on the surface of the brake disc facing away from the braking surface.
In terms of foundry technology, however, it is hardly possible to cast a sufficient number of ribs at the same time, since increasing the number of ribs calls into question the basic requirement of achieving a homogeneous, sponge-free structure of the brake disc rings themselves. In such an embodiment of the brake disc, its weight would undesirably increase who the, since the strength of the ribs must not fall below a minimum mass. Finally, the required number of ribs cast at the same time cannot be accommodated in the space available.
To avoid these difficulties, it has already been proposed to design all or some of the cooling ribs as sheet metal ribs, the sheet metal ribs being cast into the brake disk body.
The invention is based on the object of giving the brake disk an even simpler design for production. According to the invention, the disc brake is characterized in that at least the cooling fins of the brake disc are cast in light metal in a composite casting process.
The process for manufacturing this disc brake is that the cooling fins of the brake disc are cast in light metal using the Al-Fin process. In this way, an intimate connection between the disc rings made of steel or cast iron and the light metal ribs is to be achieved, which has also grown Dauerbeanspruchun conditions. Although the coefficients of thermal expansion, for example of steel and light metal, are very different, there is still no gradual loosening and thus a reduction in heat transfer and mechanical strength.
The flow of heat is unhindered because the metallic transition from the disc rings to the light metal ribs is not interrupted by any oxide skin.
Two exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown in the drawing, by means of which the method according to the invention is also explained, for example. They show: FIG. 1 a view of a brake disk of the disk brake, FIG. 2 a section along line A-B in FIG. 3 shows a section along line C-D 'in FIG. Fig. 4 shows another embodiment of the brake disc in view, partially weggebro chen,
Fig. 5 is a section along line AB in Fig. 4, Fig. 6 is a section along line CD in Fig. 4, Fig. 7 is a view from above to Fig. 4, shown in development and broken off, Fig. 8 is a third Embodiment of the brake disc in view, partly broken off, FIG. 9 a section along line AB in FIG.
FIG. 10 shows a section along line C-D in FIG. 8, FIG. 11 shows a view from above to FIG. 8, shown in a developed view and broken off, and FIG. 12 shows a section along line E-F in FIG.
In the embodiment according to Pig.1 to 3, a are the stronger stiffening ribs of the brake disc. In addition to these ribs, weaker cooling ribs b are provided in large numbers, which are in the correct fluidic and thermally correct position on the inner sides of the brake disk rings d, which are screwed to the hub e or its annular rib n. By means of bolts i. The ribs a and b are cast onto the brake disc rings d in light metal using the composite casting process, for example using the Al-Fin process.
The Al-F'in process is carried out in such a way that the prepared: steel or cast iron parts, i.e. here the disk rings d, are immersed in a molten aluminum, whereby within a few minutes an FeAl ;; - layer with a thickness of forms about 0.02 to 0.03 mm. The rings provided with this layer are then placed in a sand or steel mold and the aluminum or an aluminum alloy is cast on to form the ribs.
The design of the disc brake according to FIGS. 1 to 3 is intended for vehicles in which the brake disc can be arranged in a known manner between the two running wheels. The embodiment according to FIGS. 4 to 7 is a brake disc with cooling fins b cast in light metal, which can be used for the same purposes as the previous embodiment.
However, here the brake disk rings d are not fastened by means of screw bolts to a special hub that is pressed onto the wheel axle, but are instead cast in one piece with it and pressed directly onto the axle. The stiffening ribs a are, as shown, wave-shaped or then divided so that the aluminum layer does not stiffen during the He. is torn off from the cast steel rings.
As can be seen from the drawing, those parts of the brake disc rings that lie between the ribs or protrude in the radial direction beyond the ribs can be provided with a light metal layer that facilitates heat dissipation.
In the embodiment according to FIGS. 8 to 12, the brake disk again has two brake disk rings d made of steel and a hub e also made of steel. Cooling fins b are arranged between the brake disk rings and are cast onto the disk rings d in light metal using the composite casting process. The inner surfaces of the disk rings d are also provided with a cast-on light metal coating.
In this embodiment, the support body, which is mainly formed from the stiffening ribs a and a ring g, is cast in light metal to the disc rings d and to the hub e in the composite casting process, and preferably also the between the stiffening ribs a and extending they reinforcing rib f. s The stiffening ribs a., the cooling ribs b, the linings on the inside of the disc rings d, the ring g and the guide rib f then form a cast piece made of light metal.
The ring g encloses the hub e on its outer surface and possibly on its side surfaces. The 'support body and the hub can also be connected by tongue and groove ver. In the illustrated exemplary embodiment, such a spring e 'is provided in the center plane of the brake disc, which engages in a corresponding groove of the Tragkör pers. Recesses e ″ are provided in this spring in order to further secure the hub and the support body against rotation with respect to one another. Instead of the one illustrated spring e ″, several springs can also be provided.
The arrangement can also be reversed, that is, springs can be arranged on the support body, which engage in corresponding grooves in the hub e.
The disc brake can be used not only for rail vehicles, but also for other vehicles, and can for example be equipped with split brake discs or with brake discs attached to the wheel disc body.
The described, disc brakes are characterized not only by their particularly low weight, but also by extremely good heat dissipation, which is due on the one hand to the favorable location of the ribs in terms of flow and thermal technology and on the other hand to the high thermal conductivity of the light metal . This not only significantly increases the load-bearing capacity of the brake, but also extends the service life of the brake linings in particular.