CN105829757A - 包括冷却元件的制动盘 - Google Patents

Abstract

公开了一种制动盘（1），其待安装在轨道车辆的车轮上，并且在一侧上包括多个细长的冷却元件（2）。为了降低风阻，多个所述冷却元件被设计为横向元件（2），并且所述横向元件（2）的尺寸沿径向方向小于沿垂直于所述制动盘（1）在所述横向元件（2）的位置处的半径的方向。

Description

包括冷却元件的制动盘

技术领域

本发明涉及一种用于紧固至轨道车辆的车轮的制动盘，其中，所述制动盘在一侧上包括多个细长的冷却元件。

在这种情况下，可在车轮的一侧上设置仅一个制动盘，或者可以相应地设置两个制动盘，其中，车轮的每一侧上一个。此外，由于制动盘一般具有圆形的形状，因此在车轮的一侧上或在车轮的两侧上的多个同心的制动盘是可以设想的。

轨道车辆中的车轮一般被构造为整体车轮（solidwheel），即构造为盘轮（diskwheel）。在轨道车辆中，车轮主体包括轮辐（wheelweb）和轮毂（wheelhub），并且制动盘一般被紧固至轮辐。但是，本发明并不限于在整体车轮中的应用。

背景技术

在轨道车辆中，一般使用多个制动系统，并且制动控制单元协调所有制动系统的相互作用。在这种情况下，最重要的制动系统是摩擦制动。这种摩擦制动经由两个摩擦配对件（frictionpartner）将轨道车辆的动能转换成热。高速列车中的摩擦配对件一般是由钢制成的制动盘和由烧结金属制成的制动衬片，但也可以使用其他材料。

在这种情况下，制动盘可以被设计为车轮制动盘。制动力矩被从制动盘传递到车轮。

在制动过程期间，摩擦将非常高水平的功率以热的形式引入到制动盘中，并且这随后必须消散，因为否则可引起摩擦配对件过热。

到目前为止，该问题通过制动盘的一侧包括冷却元件来解决。这些冷却元件被设计为径向冷却肋，并且在整个制动盘上径向延伸，如在DE102008003923A1中所公开的。然而，这些冷却肋产生风阻（windage），所述风阻必须通过更大的驱动功率来补偿。

因此，包括径向冷却肋的所公开的制动盘的一个缺点在于，在相关联的列车相对于包括没有冷却肋的制动盘的列车的前向运动期间，风阻被反映在增加的能量需求中。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种制动盘，通过其，引入到制动盘中的热可以作为热流排放到环境空气，其中，风阻低于来自现有技术的包括径向冷却肋的制动盘中的风阻。

该目的通过一种具有权利要求1的特征的用于紧固至轨道车辆的车轮的制动盘来实现，其中，所述制动盘在一侧上包括多个细长的冷却元件。

本发明的有利的实施例在相应的从属权利要求中限定。

在这种情况下，根据本发明，提供的是，多个所述冷却元件被构造为横向元件，所述横向元件的尺寸沿径向方向小于沿垂直于所述制动盘在所述横向元件的位置处的半径的方向。借助于如下包括多个细长的冷却元件的设计，即：所述冷却元件不再径向对齐，而是所述冷却元件的垂直于径向方向的部分大于其沿径向方向的部分，改善了热流对风阻的比率，这是由于空气不能沿径向方向向外那么快速地流动。此外，在制动盘绕轮轴的运动期间面向周向方向、即也构造为冷却肋的横向元件还允许在没有高水平的空气湍流的情况下产生空气接触（aircontact）。

特别地，可以设置横向元件切向对齐。在这种情况下，“切向”应被理解为与一个圆相关，所述圆相对于制动盘是同心的，并且所述圆与所述横向元件接触。

大致构造为冷却肋的细长的冷却元件相对于制动盘的半径的定向，在线性冷却元件（矩形、椭圆形）的情况下，根据冷却元件的纵向轴线的定向来确定，并且在弯曲冷却元件（例如，翼型（airfoilprofile））的情况下，根据冷却元件在纵向侧上的外轮廓来确定。

在根据本发明的制动盘的另一变体中，多个横向元件彼此具有一定间隔地布置在圆上。这些间隔允许空气在横向元件之间径向向外移动，并且因此，确保了对热流的传递而言的最佳接触。沿圆的两个横向元件之间的相互间隔相对于横向元件的长度的比率不如如下事实关键，即：流的剖面（flowcrosssection）在半径上应当是大约恒定的，或应当被扩大，即，横向元件沿径向方向的接连的行和/或圆打开流道，所述流道不会沿径向向外的方向变得基本上更窄，而是替代地变得更宽。例如，后者具有如下效果，即：当空气通过对横向元件加热而膨胀时，通过所述流道的质量流保持恒定。

借助于彼此隔开的多个横向元件，而非连续的冷却肋，还可以降低制动盘的质量。

在根据本发明的制动盘的一个特别优选的变体中，布置在圆上的所有的冷却元件都被构造为横向元件。该实施例呈现出更小的风阻，并且因此，与到目前为止已知的具有径向冷却肋的制动盘相比，提供列车的更低的能量消耗。

如果布置在圆上的冷却元件不全是横向元件，则径向冷却肋和/或紧固部分和/或定心元件也可以被设置在横向元件之间。作为结果，可以整合（或集成）具有例如将制动盘紧固至车轮之类的不同功能的元件。

在根据本发明的制动盘的一个特别优选的变体中，最远地定位到内侧的横向元件比最远地定位到外侧的横向元件短。较长的横向元件考虑到绕横向元件流动并且由于加热而膨胀的空气。

在根据本发明的制动盘的另一变体中，横向元件比制动盘的径向宽度短至少60%，特别是短90%。因此，横向元件的长度为制动盘的径向宽度（形成制动盘的环的宽度）的仅至多40%，特别是仅至多10%。创造性思想在于，通过考虑到加热的空气，跨过半径的质量流保持大约恒定，即，通过横向元件的中间空间形成的流道优选地径向向外变宽。

形成为横向元件的冷却肋的典型尺寸为20-60mm的长度、8-15mm的宽度以及20-30mm的高度。

根据本发明的制动盘的另一优选的变体在于，所述横向元件的剖面被构造成在平行于所述制动盘的平面的剖面中为具有圆整的角部的矩形或卵形（例如，椭圆形）。在这种情况下，横向元件的形状还可以依循所述横向元件位于其上的圆的路径，即，呈现圆弧的形状。可替代地，横向元件具有不同于圆弧形状的弯曲的形状，即翼型。在角部处的细长和圆整的形状提供了较低的空气阻力，所述较低的空气阻力被转化成较低的能量消耗。

在一个特定的变体中，至少一个横向元件可以被构造为相对于制动盘同心的环。因此，提供了具有最大长度的横向元件和/或提供了多个横向元件的特定示例，所述多个横向元件被布置在圆上，并且沿周向方向不彼此隔开，而是彼此合并。

在根据本发明的制动盘的另一变体中，所述制动盘包括用于紧固至轨道车辆的车轮的紧固部分。借助于这些紧固部分，制动盘可以以稳定的方式来紧固，例如，紧固至轨道车辆的车轮。

在根据本发明的制动盘的一个优选的变体中，所述紧固部分彼此具有一定间隔地布置在圆上，其中，一个或多个定心元件被设置在两个紧固部分之间。所述定心元件用于沿径向方向以轨道车辆的车轮上的相对应的对应部（counter-part）来引导制动盘。

在根据本发明的制动盘的另一变体中，布置在相邻的圆上的横向元件沿周向方向相对于彼此偏置。这允许高水平的热传递，而同时具有低风阻。作为结果，用于气流的路径或流道可以形成在横向元件之间，所述路径或流道相对于径向方向以介于0o和90o之间、特别是介于30o和60o之间的角度布置。

附图说明

为了进一步描述本发明，在说明书的以下部分中对附图进行参考，由附图能够得到本发明的另外的有利实施例、细节和改进方案。这些附图意在表现创造性思想，但决不意在限制或甚至重现所述创造性思想。

在附图中：

图1示出了根据本发明的制动盘的细节的示意图，所述制动盘包括具有基本上矩形的剖面的横向元件，

图2示出了根据图1的制动盘的轴测图，

图3示出了根据本发明的制动盘的细节的示意图，所述制动盘包括具有基本上椭圆形的剖面的横向元件，

图4示出了根据图3的制动盘的轴测图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的制动盘1的大约六分之一，其包括作为冷却元件的多个横向元件2、多个定心元件9以及多个紧固部分6。可以看到构造为环（annulus）的制动盘1的表面4和外边缘8。切向对齐的横向元件2、径向对齐的定心元件9以及紧固部分6被一体地形成在表面4上，即，与制动盘1构造成一件。具有细长的设计的冷却元件被对齐作为横向元件2，使得沿径向方向的尺寸小于垂直于半径的尺寸。

在平行于制动盘1的表面4形成的一个剖面中，横向元件2在所述剖面的平面内产生矩形形状，所述矩形形状沿径向方向的尺寸小于垂直于半径的尺寸。在这种情况下，角部5是圆整的（rounded）。

在表面4上，最外部的横向元件2沿一个圆被布置在外边缘8附近。在这种情况下，一个相应的间隔3位于横向元件2之间。布置在进一步朝向内侧定位的下一个圆上的横向元件2相对于最外部路径的横向元件2偏置地布置，并且因此沿径向方向覆盖间隔3，即，比最外部的横向元件之间的间隔要长。这基本上一直继续到横向元件2的最内部的圆。

最外部的圆形路径上的横向元件2被设计成长于最内部的圆形路径上的横向元件2。位于这两个圆形路径之间的横向元件2具有不同的长度，这取决于径向位置。对于两个紧固部分6之间的中间空间7，假如在那里未设置定心元件9，则设置横向元件2，所述横向元件长于在径向外部定位的横向元件2，这是因为此处没有空间可用于三个相对应地短的横向元件2，紧固部分6和/或同样定心元件9意在与横向元件2隔开。

紧固部分6被构造为紧固眼，并且彼此以规则的间隔布置。这在紧固部分6之间产生中间空间7。具有定心元件9的中间空间7、以及随后具有切向布置的横向元件2的中间空间7被交替地设置。

在这种情况下，紧固部分6具有圆形的设计，并且在中心具有开口。它们被径向居中地布置在根据本发明的制动盘1上。然而，紧固部分6也可具有与圆形形状不同的形状。

在这种情况下，根据本发明的制动盘1被紧固至轨道车辆的车轮，使得图1中所示的表面4面向轨道车辆的车轮，并且在图示中不可见的下部面用作用于制动衬片的摩擦表面。在这种情况下，横向元件2、定心元件9和紧固部分6的远离表面4的顶表面能够抵靠轨道车辆的车轮的车轮主体，并且亦即抵靠轮辐。

图2中示出了根据图1构造的完整的制动盘。

图3在类型上对应于图1的视图，但图3中的制动盘主要设有具有卵形（椭圆形）剖面的横向元件2。因此，在平行于制动盘1的表面4形成的一个剖面中，横向元件2在所述剖面的平面中产生椭圆形的形状。

虽然在图1和图2中，横向元件2总是彼此具有间隔，所述间隔具有如下尺寸，即：平面表面4的一部分位于横向元件2之间，但在图3和/或图4中，横向元件2在许多位置处的间隔是如此之小，以至于平面表面4不位于横向元件之间。

由于空间的原因，因为具有完全椭圆形的剖面的横向元件2将不会与紧固部分6充分地隔开，所以一些横向元件2a具有翼型（airfoil）剖面，并且其他横向元件2b具有卵形剖面。

与其余的横向元件2、2b对比，具有翼型剖面的横向元件2a并非仅仅切向对齐，而是设有小的径向部分（radialcomponent）。然而，由于横向元件2a相对于中间空间7对称的布置结构，因此制动盘1能够沿两个旋转方向等同地使用。

此外，横向元件2b总是相对于彼此成对和对称地布置在中间空间7中，即具有朝向彼此的末端。

因此，甚至在其纵向方向上不具有内在对称性的非对称的横向元件2a、2b在其纵向方向上相对于彼此（相对于作为对称轴线的特定半径）对称地成对布置。然而，对于特定的应用，没有内在对称性的横向元件也能沿相同的方向来布置，即，具有平移对称性。

附图标记列表：

1制动盘

2横向元件

2a具有翼型剖面的横向元件

2b具有卵形剖面的横向元件

3间隔

4制动盘的表面

5角部

6紧固部分

7中间空间

8外边缘

9定心元件。

Claims (10)

1.一种用于紧固至轨道车辆的车轮的制动盘（1），其中，所述制动盘（1）在一侧上包括多个细长的冷却元件（2、9），其特征在于，多个所述冷却元件被构造为横向元件（2），所述横向元件（2）的沿径向方向的尺寸小于所述横向元件（2）的垂直于所述制动盘（1）在所述横向元件（2）的位置处的半径的尺寸。

2.如权利要求1所述的制动盘（1），其特征在于，所述横向元件（2）切向对齐。

3.如权利要求1或2所述的制动盘（1），其特征在于，多个横向元件（2）被布置成在圆上彼此具有间隔（3）。

4.如权利要求3所述的制动盘（1），其特征在于，布置在圆上的所有的所述冷却元件被构造为横向元件（2）。

5.如权利要求1至4中任一项所述的制动盘（1），其特征在于，最远地定位到内侧的横向元件（2）比最远地定位到外侧的横向元件（2）短。

6.如权利要求1至5中任一项所述的制动盘（1），其特征在于，所述横向元件（2）的剖面被构造成在平行于所述制动盘（1）的平面的剖面中为具有圆整的角部（5）的矩形或卵形。

7.如权利要求1至6中任一项所述的制动盘（1），其特征在于，至少一个横向元件被构造为与所述制动盘同心的环。

8.如权利要求1至7中任一项所述的制动盘（1），其特征在于，所述制动盘包括用于紧固至轨道车辆的车轮的紧固部分（6）。

9.如权利要求8所述的制动盘（1），其特征在于，所述紧固部分（6）彼此具有一定间隔地布置在圆上，其中，一个或多个定心元件（9）被设置在两个紧固部分（6）之间。

10.如权利要求3至6、8、9中任一项所述的制动盘（1），其特征在于，布置在相邻的圆上的所述横向元件（2）沿周向方向相对于彼此偏置。