CH639036A5

CH639036A5 - Device for braking a rotational shaft via a running wheel or a brake disc, in particular for use for a rail vehicle

Info

Publication number: CH639036A5
Application number: CH634379A
Authority: CH
Inventors: Rolf Guenzburger
Original assignee: Schweizerische Lokomotiv
Priority date: 1979-07-06
Filing date: 1979-07-06
Publication date: 1983-10-31
Also published as: FR2461162B1; FR2461162A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bremsung einer Drehwelle über ein Laufrad oder eine Bremsscheibe, insbesondere zur Verwendung für ein Schienenfahrzeug, mit einem gegen eine Bremsfläche bewegbaren Halter und einer von diesem gehaltenen Bremsklotzsohle, welche eine mit der Bremsfläche in Reibungseingriff bringbare Kontaktfläche aufweist. The invention relates to a device for braking a rotary shaft via an impeller or a brake disc, in particular for use in a rail vehicle, with a holder which can be moved against a braking surface and a brake block sole held by the latter, which has a contact surface which can be brought into frictional engagement with the braking surface.

Wenn bei derartigen Vorrichtungen beim Bremsvorgang die eine Bremsklotzsohle mit ihrer Kontaktfläche gegen die am Laufrad oder an einer auf der Drehwelle fest angeordneten Bremsscheibe ausgebildete Bremsfläche gedrückt wird, kann bekanntlich die dabei entstehende Reibungswärme bei einer auf das Laufrad einwirkenden Bremsklotzsohle mit konkaver Kontaktfläche ein Aufweiten, und bei einer auf eine Bremsscheibe einwirkenden Bremsklotzsohle mit ebener Kontaktfläche eine Durchbiegung der betreffenden Bremsklotzsohle bewirken, da an der Kontaktfläche der Bremsklotzsohle eine höhere Temperatur als an der dem Halter zugewandten Fläche entsteht. If, in such devices during braking, the one brake pad sole is pressed with its contact surface against the brake surface formed on the impeller or on a brake disk fixedly arranged on the rotating shaft, the friction heat generated in this way can widen in the case of a brake block sole having a concave contact surface acting on the impeller, and in the case of a brake block sole acting on a brake disc with a flat contact surface, cause the brake block sole in question to deflect, since a higher temperature arises at the contact surface of the brake block sole than at the surface facing the holder.

Bekannte Vorrichtungen der genannten Art weisen z.B. metallische Bremsklotzsohlen mit kontinuierlichen Kontaktflächen auf. Dabei kann sich jeweils die Bremsklotzsohle unter der Einwirkung der Reibungswärme so aufweiten, dass ihre Kontaktfläche in ihrem in Radumfangsrichtung betrachteten, mittleren Bereich einen engeren Kontakt mit dem Laufrad als in ihren äusseren Bereichen hat. Entsprechend kann dadurch der mittlere Bereich der Kontaktfläche eine erhebliche höhere Flächenpressung erhalten als die in Radumfangsrichtung betrachteten, äusseren Bereiche der Kontaktfläche, so dass auch mehr Wärme in der höher belasteten, mittleren Partie erzeugt wird. Eine solche örtlich hohe Flächenbelastung kann zu Temperaturen führen, die die Bremsklotzsohle an der Kontaktfläche zum Schmelzen bringen, so dass anstelle der angestrebten Bremsreibung Flüssigkeitsschmierung entsteht und damit der Bremseffekt verloren geht. Known devices of the type mentioned have e.g. metallic brake block soles with continuous contact surfaces. The brake block sole can expand under the influence of the frictional heat so that its contact surface in its central region, viewed in the direction of the wheel circumference, has closer contact with the impeller than in its outer regions. Accordingly, the middle area of the contact area can thereby receive a considerably higher surface pressure than the outer areas of the contact area considered in the wheel circumferential direction, so that more heat is also generated in the more heavily loaded middle area. Such a locally high surface load can lead to temperatures that melt the brake block sole at the contact surface, so that instead of the desired brake friction, liquid lubrication is created and the braking effect is therefore lost.

Es sind auch Bremsklotzsohlen aus Kunststoff bekannt, welche zur Verbesserung der Wärmeableitung zwecks Schonung des Werkstoffes durch quer zur Bewegungsrichtung verlaufende Rillen in Segmente unterteilt sind und dadurch eine Flexibilität aufweisen, die beim Einbau der Bremsklotzsohle deren Anpassung an die Form des Halters erleichtert bzw. ermöglicht. Die bekannten Kunststoff-Bremsklotzsohlen weisen jedoch, werkstoffbedingt, eine geringe Wärmeleitfähigkeit auf und sind ausserdem nässeempfindlich, da bei feuchten Kontaktflächen der Reibungskoeffizient von Kunststoffsohlen bekannlich stark abnimmt, was deren Einsatzmöglichkeit einschränkt. There are also brake shoe soles made of plastic, which are divided into segments to improve heat dissipation for the purpose of protecting the material by grooves running transversely to the direction of movement and thus have a flexibility which facilitates or enables adaptation of the brake shoe sole to the shape of the holder. The known plastic brake block soles, however, have a low thermal conductivity due to the material and are also sensitive to moisture, since the coefficient of friction of plastic soles is known to decrease sharply in the case of moist contact surfaces, which limits their possible use.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine in dieser Hinsicht verbesserte Bremsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher Unterschiede in der Flächenbelastung an der Kontaktfläche zwischen zulässigen Grenzen gehalten werden können und bei welcher, von äusseren Einflüssen weitgehend unbeeinträchtigt, die Bremswirkung auch bei der Verwendung von in Bewegungsrichtung langen Bremsklotzsohlen gewährleistet wird. The object of the invention is to provide an improved braking device of the type mentioned at the outset, in which differences in the surface load on the contact surface can be kept between permissible limits and in which, largely unaffected by external influences, the braking effect also when used is guaranteed by long brake block soles in the direction of movement.

Eine Bremsvorrichtung zur Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich dadurch aus, dass die Bremsklotzsohle als einteiliges Metallgussstück ausgebildet ist und mindestens eine in der Kontaktfläche angeordnete, nutenartige Aussparung aufweist, welche die Bremsklotzsohle in mindestens zwei Sohlenpartien unterteilt, wobei die Aussparung in die Bremsklotzsohle bis zu einer eine biegeweiche, in Bewegungsrichtung der Drehwelle feste Verbindung der Sohlenpartien bildenden Restdicke eindringt, derart, dass die jeweils an den Sohlenpartien ausgebildeten Flächenpartien je für sich an die Bremsfläche anlegbar sind. A brake device for solving this problem is characterized in that the brake block sole is designed as a one-piece metal casting and has at least one groove-like recess arranged in the contact surface, which divides the brake block sole into at least two sole parts, the recess into the brake block sole up to one bendable, in the direction of movement of the rotary shaft fixed connection of the sole parts forming residual thickness penetrates such that the respective surface areas formed on the sole parts can each be applied to the braking surface.

Durch die Aufteilung der als Ganzes relativ starren metallischen Bremsklotzsohle in Partien wird die Bremswärme jeder Partie einzeln zum Halter geführt, und die Aufweitung jeweils einer Partie erfolgt, in Umfangsrichtung betrachtet, beidseitig. Die gesamte Verformung der Bremsklotzsohle wird dabei reduziert, und es findet keine örtliche Überhitzung statt. Es kann eine gleichmässigere Flächenbelastung, eine bessere Bremswirkung und eine längere Lebensdauer der Bremsklotzsohle als bei langen, nicht unterteilten Bremsklotzsohlen erzielt werden. By dividing the relatively rigid metallic brake block sole into parts, the braking heat of each part is conducted individually to the holder, and the expansion of one part takes place on both sides, viewed in the circumferential direction. The overall deformation of the brake block sole is reduced and there is no local overheating. A more even surface load, a better braking effect and a longer lifespan of the brake block sole can be achieved than with long, non-divided brake block soles.

Zweckmässig ist es, wenn die Restdicke — bei unabgenutzter Bremsklotzsohle gemessen — gleich oder kleiner ist als die Hälfte der Gesamtdicke der Bremsklotzsohle. Dabei sind vorzugsweise als Aussparungen quer zur Bewegungsrichtung der Drehwelle verlaufende Schlitze vorgesehen, die mindestens annähernd senkrecht zur Kontaktfläche gestel-te Seitenwände aufweisen. Solche Schlitze sind relativ leicht herzustellen und dienen auch als Wärmebarrieren, die nur einen beschränkten Wärmeübergang von Partie zu Partie zulassen. It is expedient if the remaining thickness - measured when the brake block sole is not worn - is equal to or less than half the total thickness of the brake block sole. Slits extending transversely to the direction of movement of the rotary shaft are preferably provided as cutouts, which have at least approximately perpendicular to the contact surface side walls. Such slots are relatively easy to manufacture and also serve as heat barriers that only allow limited heat transfer from lot to lot.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche anhand der Zeichnung erläutert wird. Es zeigen: Further details of the invention result from the following description of exemplary embodiments of the invention, which is explained with reference to the drawing. Show it:

Fig. 1 eine Bremsvorrichtung in einem Querschnitt, und Fig. 1 shows a braking device in a cross section, and

Fig. 2 eine Bremsvorrichtung in einer anderen Ausführungsform, in einem zur Drehachse parallelen Teil-Längs-schnitt. Fig. 2 shows a braking device in another embodiment, in a partial longitudinal section parallel to the axis of rotation.

In den Figuren sind einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Corresponding parts in the figures are provided with the same reference symbols.

Die Bremsvorrichtung nach Fig. 1 ist einen Laufrad 4 eines Schienenfahrzeuges zugeordnet und weist einen Halter 1 und eine an diesem befestigte Bremsklotzsohle 2 auf, welche mit einem Nocken 10 versehen ist, der in eine Nut des Halters eingreift. Der Halter 1 ist um eine Achse 3 schwenkbar und in der Ebene des auf einer Drehwelle 11 angeordneten Laufrades 4 gegen dessen Lauffläche bewegbar an5 1 is assigned to an impeller 4 of a rail vehicle and has a holder 1 and a brake block sole 2 fastened thereon, which is provided with a cam 10 which engages in a groove of the holder. The holder 1 can be pivoted about an axis 3 and can be moved in the plane of the impeller 4 arranged on a rotary shaft 11 against its tread

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

geordnet. Bei einer Bremsung wird der Halter 1 mit der Bremsklotzsohle 2 gegen die Lauffläche des Laufrades 4 gedrückt, wobei eine konkave Kontaktfläche 5 der Bremsklotzsohle 2 mit einer durch die Lauffläche gebildeten Bremsfläche 6 in Reibungseingriff gebracht wird. orderly. During braking, the holder 1 with the brake block sole 2 is pressed against the tread of the impeller 4, a concave contact surface 5 of the brake block sole 2 being brought into frictional engagement with a brake surface 6 formed by the tread.

Die Bremsklotzsohle 2 ist in einem Stück gegossen, besteht aus Gusseisen und weist erfindungsgemäss einen als nutenartige Aussparung 7 ausgebildeten Schlitz mit Seitenwänden auf, die annähernd senkrecht zur Kontaktfläche 5 und quer zur Bewegungsrichtung (Pfeil 12) der Drehwelle 11 bzw. des Laufrades 4 verlaufen. Dieser Schlitz dringt in die Bremsklotzsohle 2 von der Kontaktfläche 5 bis zu einer Tiefe ein, die im beschriebenen Beispiel etwa 75% der Gesamtdicke der Bremsklotzsohle 2 beträgt; diese weist somit eine volle Restdicke R von etwa 25 % der Gesamtdicke auf. Dadurch ist die Bremsklotzsohle 2 in zwei zusammenhängende Sohlensegmente 8, und die Kontaktfläche 5 in zwei getrennte Flächensegmente 9 unterteilt. Im Bereich der Restdicke R sind die Sohlensegmente 8 miteinander biegeweich verbunden, jedoch funktionell voneinander im wesentlichen unabhängig. The brake block sole 2 is cast in one piece, consists of cast iron and, according to the invention, has a slot designed as a groove-like recess 7 with side walls which run approximately perpendicular to the contact surface 5 and transversely to the direction of movement (arrow 12) of the rotary shaft 11 or the impeller 4. This slot penetrates into the brake block sole 2 from the contact surface 5 to a depth which in the example described is approximately 75% of the total thickness of the brake block sole 2; this therefore has a full residual thickness R of approximately 25% of the total thickness. As a result, the brake block sole 2 is divided into two contiguous sole segments 8, and the contact surface 5 is divided into two separate surface segments 9. In the area of the residual thickness R, the sole segments 8 are connected to one another in a flexible manner, but are functionally essentially independent of one another.

Während des Bremsvorganges erzeugte jedes Sohlensegment 8 seine eigene Reibungswärme, die je für sich, einzeln in den Halter 1 abgeleitet wird. Die durch den Schlitz getrennten Sohlensegmente 8 können sich, voneinander unabhängig, in beiden Richtungen gleichmässig aufweiten, wodurch sich eine entsprechend reduzierte Aufweitung der gesamten Bremsklotzsohle 2 ergibt. Dadurch wird eine gleich-mässigere Flächenbelastung erreicht, und die Gefahr einer örtlichen Überhitzung bzw. einer dadurch bedingten Beein- During the braking process, each sole segment 8 generated its own frictional heat, which is individually dissipated into the holder 1. The sole segments 8 separated by the slot can, independently of one another, expand uniformly in both directions, which results in a correspondingly reduced expansion of the entire brake block sole 2. This results in a more even surface load and the risk of local overheating or the associated

3 639036 3 639036

trächtigung des Reibungskoeffizienten wird weitgehend vermieden. Insgesamt wird die Bremswirkung verbessert. The friction coefficient is largely avoided. Overall, the braking effect is improved.

Die Bremsvorrichtung nach der Fig. 2 weist eine auf einer nicht dargestellten Drehwelle befestigte Bremsscheibe 5 14, mit ebenen Bremsflächen 6, und zwei an diese beidseitig anlegbare Bremsklotzsohlen 2 mit ebenen Kontaktflächen 5 auf. Die Bremsklotzsohlen 2 sind je durch zwei Aussparungen 7 in drei Sohlenpartien 8!, und die Kontaktfläche 5 in drei Flächenpartien 9' unterteilt. Derartige Ausführungen io mit mehreren Aussparungen sind insbesondere für längere, d.h. relativ grosse Abmessungen in der Bewegungsrichtung (Pfeil 12) aufweisende Bremsklotzsohlen geeignet. Bei der Wahl der Anzahl der Sohlenpartien 8' sind die erzeugten Wärmemengen und die Wärmeübertragungs- und Festig-15 keitseigenschaften der verwendeten Materialien in Betracht zu ziehen. The brake device according to FIG. 2 has a brake disk 5 14 fastened on a rotary shaft (not shown), with flat brake surfaces 6, and two brake block soles 2 with flat contact surfaces 5, which can be placed on both sides thereof. The brake block soles 2 are each divided into three sole parts 8! By two cutouts 7, and the contact surface 5 is divided into three surface parts 9 '. Such designs io with several recesses are particularly for longer, i.e. relatively large dimensions in the direction of movement (arrow 12) having brake block soles. When choosing the number of sole parts 8 ', the heat quantities generated and the heat transfer and strength properties of the materials used must be taken into account.

Auch bei dieser, über ebene Kontakt- und Bremsflächen 5 bzw. 6 zusammenwirkenden Bremsvorrichtung wird die im Bereich jedes der Sohlenpartien 8' erzeugte Reibungswärme 20 je für sich über die betreffende Sohlenpartie 8' abgeleitet. Durch die erfindungsgemässe Unterteilung der Bremsklotzsohle 2 wird ein Aufbiegen der Sohlenenden verhindert, so dass die mittlere und die äusseren Sohlenpartien 8' die gleiche Flächenbelastung und Erhitzung erfahren. Entsprechend 25 können die im Zusammenhang mit der Auführung mit zylindrischen Kontakt- und Bremsflächen 5 bzw. 6 beschriebenen, vorteilhaften Wirkungen auch bei der Ausführung nach Fig. 2 erzielt werden. Es versteht sich, dass auch eine Bremsklotzsohle mit konkaver Kontaktfläche mit mehreren 30 Aussparungen versehen sein kann. In this braking device, which interacts via flat contact and braking surfaces 5 and 6, the frictional heat 20 generated in the area of each of the sole parts 8 'is also derived individually via the relevant sole part 8'. The subdivision of the brake block sole 2 according to the invention prevents the sole ends from bending open, so that the middle and the outer sole parts 8 'experience the same surface loading and heating. According to 25, the advantageous effects described in connection with the performance with cylindrical contact and braking surfaces 5 and 6 can also be achieved in the embodiment according to FIG. 2. It goes without saying that a brake block sole with a concave contact surface can also be provided with several 30 recesses.

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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

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1. Device for braking a rotary shaft via an impeller or a brake disc, in particular for use in a rail vehicle, with a holder which can be moved against a braking surface and a brake block sole held by the latter, which has a contact surface which can be brought into frictional engagement with the braking surface, characterized in that the brake block sole (2) is designed as a one-piece Me-tail casting and has at least one groove-like recess (7) arranged in the contact surface (5), which divides the brake block sole (2) into at least two sole parts (8, 8 '), the Notch (7)

penetrates into the brake block sole (2) up to a residual thickness (R) forming a flexible connection of the sole parts (8, 8 ') forming a firm connection in the direction of movement (arrow 12) of the rotary shaft (11), in such a way that the respectively on the sole parts (8 , 8 ') formed areas (9, 9') can each be applied to the braking surface (6).

2. Braking device according to claim 1, characterized in that the remaining thickness (R) - measured with unused brake block sole (2) - is equal to or less than half the total thickness of the brake block sole (2).

2nd

PTENT CLAIMS

3. Braking device according to claim 1, characterized in that the recesses (7) transverse to the direction of movement (arrow 12) of the rotary shaft (11) are slits which have at least approximately perpendicular to the contact surface (5) side walls.