CN109642628B - 用于轨道车辆的轴装制动盘 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于轨道车辆的轴装制动盘，其具有两个彼此平行且间隔开设置的摩擦环(2)，所述摩擦环通过许多在摩擦环(2)旋转轴线方向上延伸的筋条(3，4)相互连接，其中，至少部分数目的筋条(3，4)构造有相互不同的横截面(Qi，Q2，Q3，Q4，Q5)，其中作为传递压紧力的支撑元件构造的第一子集(G1)之筋条(3，4)的横截面不小于最小横截面(Qmin)，该最小横截面由相对制动过程中机械负荷而言必要的稳定性确定，并且用于辐射热能的第二子集(G2)之筋条(3，4)的横截面小于所述最小横截面(Qmin)。

Description

用于轨道车辆的轴装制动盘
技术领域
本发明涉及一种用于轨道车辆的轴装制动盘。
背景技术
此类型的用于轨道车辆的轴装制动盘通常由铸造材料例如灰口铸铁构成。在此，两个彼此平行且间隔开设置的摩擦环通过在轴装制动盘旋转轴线方向上延伸的筋条相互连接。其中，各筋条通常是相同构造的。特别是，将摩擦环相互连接的许多个筋条的直径是相等的。
在此，各筋条相对彼此的排列布置通常鉴于简单的和尽可能无缺陷的可铸性加以优化，为的是按此方式将生产成本保持很小。
现有技术中已知轴装制动盘的缺点在于其质量很大。例如，外径为590mm、宽度为170mm(在该宽度情况下摩擦环厚度为25.5mm)的这种由灰口铸铁制成的轴装制动盘的质量超过140kg。
就此而言，存在着改良轴装制动盘的需求，使其在效能相同的情况下质量减小。
冷却能力对于保持这种轴装制动盘的相同效能来说是至关重要的。
发明内容
本发明的目的是，提供一种与传统轴装制动盘相比更轻的轴装制动盘，其具备与此类型轴装制动盘相同的效能。
为此，本发明提出一种用于轨道车辆的轴装制动盘，其具有两个彼此平行且间隔开设置的摩擦环，所述摩擦环通过许多在摩擦环旋转轴线方向上延伸的筋条相互连接，其特征在于：至少部分数目的筋条构造有相互不同的横截面，其中，作为传递压紧力的支撑元件构造的第一子集之筋条的至少一个横截面不小于一个最小横截面，并且用于辐射热能的第二子集之筋条的至少一个横截面小于所述最小横截面，其中，该最小横截面是由相对机械负荷而言必要的稳定性所确定的，所述机械负荷在制动过程中被施加到两个摩擦环上并且必须由第一子集之筋条承受。
业已意想不到地表明，由本发明提出的轴装制动盘设计通过适配调整筋条(特别是针对其直径)而能够实现这种在效能相同情况下质量减小的轴装制动盘的生产。
按照本发明的轴装制动盘具有两个彼此平行且间隔开设置的摩擦环，所述摩擦环通过许多个在摩擦环旋转轴线方向上延伸的筋条相互连接，其特征在于：至少部分数目的筋条构造有相互不同的横截面，其中，作为传递压紧力的支撑元件构造的第一子集之筋条的至少一个横截面不小于一个最小横截面，并且用于辐射热能的第二子集之筋条的至少一个横截面小于所述最小横截面。
在这样构造的轴装制动盘中，筋条现鉴于其所承担任务而分为热作用筋条和机械作用筋条，基于这些筋条的不同直径，能够实现：提高筋条的排列密度(Packungsdichte)并由此扩大冷却表面。
在此，增大冷却通道面积是用以提高冷却能力的重要因素，从而通过冷却通道面积的该增大能够实现：使用宽度为例如110mm的轴装制动盘代替宽度为140mm的传统轴装制动盘，这便带来了质量减小30％的结果。
减小轴装制动盘的质量具有如下优点：由此可以相应地提高轨道车辆的装载量并且附加地减少不受弹性悬挂减振的质量的份额。
通过将部分数目的筋条设计为具有不小于预定最小横截面的横截面，能够利用这些筋条来卸除(Abtragung)机械负荷，并将其余筋条主要用于辐射热能，因而这些主要用于辐射热能的筋条的直径可以小于为传递机械压紧力所必需的最小横截面。
根据一种有益的变型实施方案，第一子集之筋条中的多个筋条相对于摩擦环旋转轴线沿径向依次相继布置。
优选地，第二子集之筋条中的多个筋条也相对于摩擦环旋转轴线沿径向依次相继布置。这样便能实现：型砂在轴装制动盘所用模具制造时能够良好地填满模具，并且保证质量上乘的结构和表面成形构造。
此外，筋条的这种径向放射状布置方式能够在模具质量相当的情况下实现比错开的筋条布置方式更高的筋条排列密度。
根据本发明的另一有益的变型实施方案，沿径向依次相继布置的第二子集之筋条的数量大于沿径向依次相继布置的第一子集之筋条的数量。
这样，横截面减小的第二子集之筋条的设计便能实现在径向布置的情况下模制成形更大数量的筋条，由此进一步增大了冷却通道面积。
为了在摩擦环的彼此面对的内侧上最佳化利用筋条布置面，根据另一优选的变型实施方案，构造为支撑元件的筋条的沿径向布置的列和用于辐射热能的筋条的沿径向布置的列沿着周向交替地并排设置。
根据另一优选的变型实施方案，至少一个筋条子集的各筋条的横截面构造为向着摩擦环外缘逐渐增大。
在本发明另一优选变型实施方案中，通过如下方式实现了用于增大冷却通道面积的另一可行方案：接近摩擦环内缘的筋条的长度大于接近所述摩擦环外缘的筋条的长度。与此对应，摩擦环的厚度构造为在其内缘的区域中相应地减小。
由此，除了增大冷却通道面积之外还改善了在摩擦环内径区域中的通风。
在本发明轴装制动盘的一种特别的变型实施方案中，构造为支撑元件的筋条的横截面与用于辐射热能的筋条的横截面之比为3:2。
在此，筋条的横截面优选是圆的。也可以考虑将筋条的横截面设计为椭圆的或者多边形的。
附图说明
下文将参照附图详细阐释优选的实施例。
附图示出：
图1为摩擦环内侧面的局部区段的示意性剖视图，包括从所述摩擦环内侧面延伸的筋条；
图2为轴装制动盘的一个部段在一剖面中的示意性剖视图，该剖面平行于轴装制动盘旋转轴线且相对于轴装制动盘旋转轴线沿径向延伸。
具体实施方式
在下文针对附图的说明当中，如上、下、左、右、前、后等概念仅仅是针对于轴装制动盘、摩擦环、筋条、支撑元件等等在相应附图中所选择的示例性图示和位置而言的。这些概念应该理解为非限制性的，也就是说，这些关系由于不同的工作状态或者镜像对称的设计等等可能有所变化。
在图1和2中示出了用于轨道车辆的轴装制动盘1的相应局部区段。该轴装制动盘1具有两个彼此平行且间隔开设置的摩擦环2。摩擦环2通过许多个在旋转轴线的方向上并由此垂直于摩擦环2的摩擦面延伸的筋条3、4相互连接，特别是一体铸造。
在此，轴装制动盘1经由一个或者多个连接元件(例如其结构形式为保持接板或者制动盘固定鼓)与同样未示出的在车辆一侧的毂或轴相连接。
正如在图1中示出的那样，部分数目的筋条3、4构造有相互不同的横截面Q1、Q2、Q3、Q4、Q5。配有附图标记3的子集G1之筋条具有横截面Q1、Q2、Q3、Q4，该横截面大于或者等于预定的最小横截面Qmin。
该最小横截面Qmin是由相对机械负荷而言必要的稳定性所确定的，所述机械负荷在制动过程中被施加到两个摩擦环2上并且必须由筋条3承受。
配有附图标记4的第二组筋条用于辐射热能。第二子集G2的这些筋条4的横截面Q5小于所述最小横截面Qmin。
通过这种措施能够实现：通过在摩擦环2之间设置这些从机械角度看来并非必要的筋条4，而增大了轴装制动盘1的冷却通道面积。
正如在图1中示出的那样，第一子集G1之筋条3优选相对于摩擦环2旋转轴线沿径向依次相继布置。
第二子集G2之筋条4也优选这样设置，即：相应一列这样的筋条4相对于摩擦环2旋转轴线沿径向依次相继布置。这样特别是能够实现简单的模具制造，用以铸造这种轴装制动盘1。
正如此外在图1中示例性示出的那样，沿径向依次相继布置的第二子集G2之筋条4的数量大于沿径向依次相继布置的第一子集G1之筋条3的数量。
这一点能通过如下方式来实现：第二子集G2之筋条4设计为具有较小的横截面Q5。如此所达成的较高的筋条4排列密度相应地带来了增大轴装制动盘1冷却通道面积的结果。
为了实现尽可能高的筋条3、4排列密度和随之带来的大的冷却通道面积，构造为支撑元件的筋条3的沿径向布置的列和用于辐射热能的筋条4的沿径向布置的列沿着周向交替地并排设置。此外，将不同构造的筋条3、4并排设置还能够实现：通过构造为支撑元件的筋条3均匀地卸除(Abtragung)压紧力。
然而也可以考虑采取其他的筋条3、4布置方式。在此重要的是尽可能大的筋条3、4排列密度和为将压紧力传递到摩擦环2上的足量的构造为支撑元件的筋条3。
为了进一步增大冷却通道面积，正如在图1中示出的那样，各子集G1、G2之筋条3、4中的至少一个子集之筋条3、4的横截面构造为向着摩擦环2外缘逐渐增大。在图1所示的变型实施方案中，构造为支撑元件的各筋条3具有不同的横截面Q1、Q2、Q3、Q4。用于辐射热能的各筋条4在此则具有保持不变的横截面Q5。
在图2中示出了用于增大轴装制动盘1冷却通道面积的另一可行方案。正如这里可以清楚看到的那样，接近摩擦环2内缘5的筋条3、4的长度L1大于接近摩擦环2外缘6的筋条3、4的长度L2。与此对应，摩擦环2的厚度d2在其内缘5附近相应地减小。
在图2中只有两个最内侧的筋条3具有比接近轴装制动盘1外缘6的筋条3更大的长度，而同样也可以考虑将摩擦环2的厚度设计为：使其从外缘区域中的厚度D1到内缘5区域中的厚度D2连续减少，并且筋条3、4的长度L与此相应地从外向内连续增长。
已经证明特别有利的是，构造为支撑元件的筋条3的横截面与用于辐射热能的筋条4的横截面的尺寸比为3:2。这样，构造为支撑元件的筋条3的横截面例如为12mm，而用于辐射热能的筋条4的横截面则为8mm。
筋条3、4的横截面轮廓如图1中所示优选为圆的。然而也可考虑成形具有呈椭圆或呈多边形构造之横截面的筋条3、4。
附图标记列表
1 轴装制动盘
2 摩擦环
3 筋条
4 筋条
5 内缘
6 外缘
Q 筋条的横截面
Qmin 最小横截面
G1 第一组
G2 第二组
L1 筋条的长度
L2 筋条的长度
d2 摩擦环的厚度

Claims (6)

1.用于轨道车辆的轴装制动盘，其具有两个彼此平行且间隔开设置的摩擦环(2)，所述摩擦环通过许多在摩擦环(2)旋转轴线方向上延伸的筋条(3，4)相互连接，其特征在于：至少部分数目的筋条(3，4)构造有相互不同的横截面(Q1，Q2，Q3，Q4，Q5)，其中，作为传递压紧力的支撑元件构造的第一子集(G1)之筋条(3)的至少一个横截面不小于一个最小横截面(Qmin)，并且用于辐射热能的第二子集(G2)之筋条(4)的至少一个横截面小于所述最小横截面(Qmin)，其中，该最小横截面(Qmin)是由相对机械负荷而言必要的稳定性所确定的，所述机械负荷在制动过程中被施加到这两个摩擦环(2)上并且必须由第一子集(G1)之筋条(3)承受，其中，第一子集(G1)之筋条(3)中的多个筋条相对于摩擦环(2)旋转轴线沿径向依次相继布置，第二子集(G2)之筋条(4)中的多个筋条相对于摩擦环(2)旋转轴线沿径向依次相继布置，沿径向依次相继布置的第二子集(G2)之筋条(4)的数量大于沿径向依次相继布置的第一子集(G1)之筋条(3)的数量。
2.如权利要求1所述的轴装制动盘，其特征在于：构造为支撑元件的筋条(3)的沿径向布置的列和用于辐射热能的筋条(4)的沿径向布置的列沿着周向交替地并排设置。
3.如权利要求1或2所述的轴装制动盘，其特征在于：各子集(G1，G2)之筋条(3，4)中的至少一个子集之筋条(3，4)的横截面构造为向着摩擦环(2)外缘逐渐增大。
4.如权利要求1或2所述的轴装制动盘，其特征在于：接近摩擦环(2)内缘(5)的筋条(3，4)的长度(L1)大于接近摩擦环(2)外缘(6)的筋条(3，4)的长度(L2)，其中，摩擦环(2)的厚度(d2)在其内缘(5)附近相应地减小。
5.如权利要求1或2所述的轴装制动盘，其特征在于：构造为支撑元件的筋条(3)的横截面与用于辐射热能的筋条(4)的横截面之比为3:2。
6.如权利要求1或2所述的轴装制动盘，其特征在于：所述筋条(3，4)的横截面构造为圆的、椭圆的或者多边形的。
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