DD137910B1

DD137910B1 - Ein-oder zweiteilige bremsscheibe fuer scheibenbremsen

Info

Publication number: DD137910B1
Application number: DD20685478A
Authority: DD
Inventors: Erwin Skumawitz; Juergen Schatz
Original assignee: Erwin Skumawitz; Juergen Schatz
Priority date: 1978-07-21
Filing date: 1978-07-21
Publication date: 1982-11-24
Also published as: DD137910A1

Description

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Überarbeitete Beschreibungsuntorlagen WP 137 9Ю - Az.: WP В Ы H / 206 854

Titel

Ein- oder zweiteilige Bremsscheibe für Scheibenbremsen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung wird für die Bremsung von Fahrzeugen mittels Scheibenbremsen, insbesondere für Schienenfahrzeuge, angewendet. Dabei ist der Einsatz als Motorscheibenbremse in elektrischen Triebfahrzeugen, als Achsbremsscheibe im Waggonbau, beispielsweise für Doppelstockwagen und als Eadbremsscheibe für elektrische Lokomotiven möglich.

Weiterhin kann die Erfindung im Kraftfahrzeugbau, zum Beispiel in Scheibeiibremsanlagen von Lastkraftwagen, für Baumaschinen, Kranaalagen, im Aufzugbau und für Industrieanlagen angewendet werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, Bremsscheiben so auszubilden, daß die Verbindung mit der Nabe durch gerade Blattfedern erfolgt. Gemäß DD-VZP 76 692 ist eine Bremsscheibe für Scheibenbremsen für Fahrzeuge, insbesondere für Schienenfahrzeuge bekannt. Der Br er? sr ing enthält die Kühlrippen schräg durchdringende Ansätze mit Nuten, an welchen Stege von geraden Blattfedern sowie an ähnlichen Ansätzen der Habe eingrei-

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fen, v/obcl die Verbindimg durch Dehnschrauben erfolgt. Damit wird eine Verbindung zwischen Bremsring und Nabe hergestellt, welche sowohl die Bremsmomente überträgt als auch den Dehnungsausgleich ermöglicht, der bei hoher thermic с her Belastung der Bremsscheiben bis etwa 600⁰C gewährleistet sein muß. Diese Bremsscheibe ist auch als Radbremsscheibe ausführbar, indem zwei Naben auf einen Radkörper aufgeschrumpft werden und von jeder Nabe mittels der Blattfedern die Verbindung zu dem geteilten Bremsring hergestellt w:\rd. Die Blattfedern werden als Schmiedeteile vorgefertigt. Um eine Punktionssicherheit zu gewährleisten, ist bei dieser Bremsscheibe eine hohe Genauigkeit in der Bearbeitung der Einzelteile notwendig. Der technologische Aufwand hat sich als zu hoch erwiesen. Die den Bremsring schräg durchdringenden Ansätze bedingen eine starke Unregelmäßigkeit der Kühlfläche.

Die zwischen den Ansätzen und den Kuhlrippen angeordneten Durchbrüche zur Durchleitung eines Luftstromes verringern die Unregelmäßigkeiten nur wenig. Damit treren in den Bremsscheiben Wärmespannungen auf, die bisher theoretisch nicht beherrschbar sind. Weiterhin besteht der Nachteil, daß die Gefahr des Lösens der thermisch und dynamisch hoch beanspruchten Befestigungsschrauben nicht sicher ausgeschlossen werden kann. Durch die fehlende axiale Jj'ormschlüssigkeit der Verbindung der Bla\,tfedern ist eine zusätzliche Störquelle vorhanden, wodurch eine Lösung der Verbindung durch die wirkenden Querkräfte nicht ausgeschlossen ist.

Weiterhin ist eine Bremsscheibe bekannt, bei welcher in einen verstärkten Reibring über die Nabe in axialer Richtung schräg zum .Reibring hin abgebogene i?'ederspeichen wechselseitig eingegossen sind (vgl* ETR März 1968, Heft 3j Seite 94, Bild 10). tfemäß DD-AP 60 069 wurde auch versucht, diese federspeichen zu verschweißen« Dabei bilden die Federspeichen im Innenrauif des Bremsrings über der Nabe eine Art axial verlaufenden Doppelkäfig. Auf diese Weise war es zwar möglich, eine Bremsscheibe herzustellen, die mit der auf-

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preßbaren Habe eine gegossene oder geschweifte Einheit bilde oe, die damit verbundenen technischen und technologischen Probleme erwiesen sich aber offensichtlich als nicht beherrschbar, so daJ3 keine weiteren Lösungen in dieser Richtung bekannt wurden. Insbesondere ergeben sich komplizierte Verhältnisse beim G-uß einer solciien Scheibe; Die Kräfte, die durch die wechselseitig angeordneten Federspeichen erzeugt werden, sind nicht sicher zu bestimmen. Bei hohen thermischen Belastungen, wie sie für Hochleistungsbremsscheiben charakteristisch sind, führen sie zur Zerstörung der Reibringe und damit zur Unbrauchbarkeit der Scheibenbremse. Die hohen Anforderungen an die Funktionstüchtigkeit, die im Fahrzeugbau gestellt werden, konnten nicht erfüllt werden,,

Die Wirkung der Luftkühlung hängt in hohem i.iaße von der Strömungsgeschwindigkeit der Luft ab. Die Strömungsgeschwindigkeit ist um so kleiner, je großer der Strömungswiderstand des Kadiallüfters ist. Lufttechnisch erzeugt jede Querschnittsänderung und jedes im Luftstrom liegende Element zusätzliche Strömungswiderstande durch. Wirbelbildung. Damit wird die Kühlleistung wesentlich gemindert» Dieser Nachteil besteht bei den bekannten Bremsschoiben sowohl durch die Ausbildung der Kühlrippen bzw«, Kühlkanäle als auch durch die Strömungstechnisch sehr ungünstige Art und Anordnung der Verbindungselemente zwischen Bremsring und Nabe.

Derartige nachteilige Lösungen sind aus dem DD-YiP 82 682 und dem DD-AP 123 171 bekannt, wobei die Kühlrippen ς und ebenfalls die Befestigungspunkte für die Verbindungselemente zwischen Bremsring und Nabe) gleichmäßig verteilt angeordnet sind, jedoch alle durch die Verbindungselemente zwischen Bremsring und Nabe bedingten Unregelmäßigkeiten in der Kühlrippenausführung zu auftretenden Vfärme spannung en innerhalb der Bremsscheibe als auch zu verminderter Kühlleistung führen. Um eine besser'e Kühlung der Bremsscheiben zu erreichen, ist die Ausnutzung des Fahrtwindes bei schnellen

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Schienenfahrzeugen anzustreben, indem Radbremsscheiben angeordnet v/erden. Versuche zeigten, daß bei einer ü-eschwindickeit von 50 km/h und einer Dauerbremsleistung von 33,5 PS Bremsringe mit 460 mm Durchmesser bei O % Fahrtwindausnutzung ca* 57O°C und bei 100 % Fahrtwind ausnutz uns ca. 3<3O°G Temperaturen erreichen. Radbremsscheiben stellen jedoch gewissermaßen symmetrisch auseinandergeschnittene Achsbremsscheiben dar. Bei ihnen sind geringe Eigenstabilitat, die geringe Querstabilität und die Befestigung am Rad die Probleme.

Jn dem bereits genannten DD-WP 76 692 ist eine Radbremsscheibe bekannt, welche diese Problematik weitgehend löst. Neben den bereits aufgeführten llachteilen der geteilten Bremsscheibe ist bei der axial geteilten Bremsscheibe das Aufschrumpfen von zwei Naben auf dem Rad nachteilig. Da gleichzeitig Verlängerungen von Kühlrippen so fixiert wer-'den müssen, daß sie in Durchbrüchen des Rades flächenförmig aneinanderliegen, um die beiden Bremshälften gegeneinander abzustützen und so die geringe Querstabilität auszugleichen, entstehen zusätzliche technologische Probleme. Der technologische Aufwand wird erhöht, der Materialverbrauch steigt konstruktionsbedingto Bei allen bekannten Bremsscheiben ist es bisher nicht gelungen, Nabe, Verbindungselemente und Bremsring so auszubilden, daß eine völlig gleichmäßige Umströmung des Bremsringes durch die Kühlluft erfolgt. Daraus resultieren sowohl eine Minderung der Kühlleistung als auch partielle Wärniespannungen, die theoretisch nicht erfaßbar sind, im praktischen Betrieb der .bremsscheiben jedoch immer wieder zu Störungen und zur FunktionsUnsicherheit führen. Dafür stehen viele Beispiele des praktischen Bahnbetriebes. Punktionsunsicherheiten bedeuten immer Fahrplanänderungen und Hinderung der Wirtschaftlichkeit.

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Ziel der Erfindung

Die erfindungsgemäße Lösung soll es ermöglichen, bei Verringerung des technologischen Aufwandes die Funktionssicherheit der Brensscheiben zu erhöhen und die Fertigung von ein- odor zweiteiligen Brensscheiben für alle Einsatzgebiete als Achs-, Motor- und Radscheibenbremsen sowie verschiedener Bremsleistungen standardisiert durchzuführen«

Darlegung des V/es ens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine ein- oder zv/eiteilige Bremsscheibe für Scheibenbremsen zu schaffen, die die Wärmeabfuhr über eine in allen Punkten der Bremsscheibe regelmäßige Kühlfläche gewährleistet, wobei die Verbindungselemente zwischen Bremsring und Nabe als Teile des Eadiallüfters der Bremsscheibe zur Erhöhung der Durchströmgeschwindigkeit der Kühlluft genutzt werden, so daß die Kühlleistung insgesamt verbessert wird.

Die Merkmale der Erfindung bestehen darin, daß die Kühlrippen gleichförmig ausgebildet gleichgroße Luftansaugquerschnitte bildend angeordnet und daß luftwirbelbildungsfreie Speichen zwischen den stumpfwinkligen Erhobungen der Nabe und den Kühlrippen des Bremsringes in an sich bekannter V/ei se unlösbar verbunden sind*

Vorteilhafterweise kann die Reibfläche in Segmente aufgeteilt sein, wobei die Bremsringsegmente in am Bremsring des Bremsscheibenkörpers umlaufende Ausnehmungen formschlüssig angeordnet sind«

Ausführungsbeispiel

Die zugehörigen Zeichnungen zeigen in:

Fig. 1 eine Draufsicht einer einteiligen Bremsscheibe mit einem Teilschnitt;

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Fig; 2 eine Seitenansicht einer einteiligen Bremsscheibe mit einem Teilschnitt;

Fig. 3 den Schnitt durch eine Radbremsscheibe;

Fig» 4- eine Seitenansicht mit Teilschnitt einer Radbremsscheibe_β

Wie in Fig_β 2 dargestellt, weist eine Nabe 2 drei um 120° versetzte, axial verlaufende, stumpfwinklige Erhebungen 13 auf. Der Bremsring 5 i&t als Teil der Bremsscheibe 2; 3; 4; 5 gleichförmig ausgebildet, die Kühlrippen 4; 11 sind gleichartig und gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet, die Kühlrippen 4- sind nach innen verlängert. Der Bremsring 5 besteht ebenfalls aus Stahlguß о In einer Schweiß- und Zentriervorrichtung werden zwischen Nabe 2 und Bremsring 5 drei federnde Speichen 3 um 120 versetzt derart eingelegt, daß ihre mit Ansätzen und Radien versehenen Seiten zur Nabe 2 weisen. Die Ansätze federnde Speichen 3 sind so ausgebildet, daß sie sowohl mit den hervorragenden Kühlrippen Ц- des Bremsringes 5 als auch mit jeweils einer Seite der Erhebungen 13 die für das Schweißen notwendige Kehlung bilden.

In der Schweißvorrichtung werden die Nabe 2 sowie der Bremsring 5 niit den federnden Speichen 3 verschweißt. Die unlösbare Verbindung zwischen Nabe 2 und Bremsring 5 gewährleiste с sowohl die Übertragung des Bremsmomentes als auch den Dehnungsausgleich. Eine Lösung der Verbindung ist ausgeschlossen. Die federnden Speichen 3 sind entsprechend der Ausführungsart und der crforderlichen Bremsleistung 3j5 ram. bis 5 £tn dick und I30 mm bis 140 mm lang. In diesen Abmessungen der Stege 3 sind alle Arten von Scheibenbremsen und mit minimiertem Abstand zwischen Nabe 2 und Bremsring 5 ausführbar. Die federnden Speichen 3 werden als Blattfedern wirksam, sind aber nicht aus dem dafür normalerweise üblichen Federstahl hergestellt. Es reicht beispielsweise eine Stahlqualität St 52 aus. Es ist dadurch auch möglich, die Stege 3 zugleich mit Bremsring 5 und Nabe 2 aus Stahlguß hersusteilen. Das erscheint jedoch nur

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bei Großserien sinnvoll. Werden die Stege 3 aus nichtrostenden Stählen hergestellt, kennen sie in der Stärke weiter reduziert werden. Damit sind bei ausreichender mechanischer Sicherheit genügend große Ansaugquerschnitte zwiscl en Bremsring 5 und Stegen 3 realisiert, so daii für alle Kühlrippen 11; 4 gleiche Umströmungsverhältnisse ohne luftwirbelbildende Störelemente geschaffen sind. Diese Bremsscheiben ermöglichen auch bei geringen Drehzahlen eine gute Wärmeabfuhr.

Wie in Figo 3 und 4- dargestellt, wird eine zweiteilige Radbremsscheibe 2; 3; 4; 5r 11¹ wie vorgeschrieben ausgebildet.

Die Kühlrippen 4'; 11^f sind an den Bremsring 5 angegossen, sind jedoch entsprechend der Form des Radkörpers 1 schräg zum Bremsring 5; 6 verlaufend ausgebildet. Der Radkörper 1 .v/eist Durchbrüche 12 auf, die mit Bobrungen für die Aufnahme von Dehnschrauben 7 im Bremsring 5 шэ-d 6 übereinstimmen. Zur Schaffung von Anlageflächen für Hülsen 8 sind die Kühlrippen 11; 14^f im erforderlichen Maß unterbrochen. Der Bremsring 6 wird mittels Hülsen 8 und Dehnschrauben 7 an Bremsscheibe 2; 3; 4; 5; 11' befestigt» Die Ausrüstung mit Bremsringsegmenten 9 ist möglich. Die so hergestellte Radbremsscheibe kann serienmäßig gefertigt werden« Die Montage am Radkörper 1 geschieht durch Aufschrumpfen der Nabe 2 auf dem Radkörper 1 und anschließende Montage des Brenisringes 6 mittels Hülsen 8 und Dehnschrauben 7· Der Einsatz von Bremsringsegmenten 9 bringt noch den weiteren Vorteil, daß die Bremsfläche nicht durch Bohrungen unterbrochen ist, die sich nachteilig auf die Funktion auswirken können.

Die Bremssegmonte 9 werden formschlüssig mit dem Bremsring >; b verbunden und mittels Sprengringen 10 gesichert. Damit sind die reibtechnischen Eigenschaften der Scheibenbremsen beliebig zu variieren»

Claims

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Erfindimgsanspräche

Ein- oder zweiteilige Bremsscheibe für Scheibenbremsen für Fahrzeugej vorzugsweise Schienenfahrzeuge, mit zwischen Bremsririg und Habe um 120° versetzt tangential angeordneten, ßremsmoment und Dehnungsausgleich übertragenden geraden Speichen sov/ie gleichmäßig am Umfang des Bremsringes verteilten Kühlrippen, gekennzeichnet dadurch,

daß die Kühlrippen (4-; 4-^f ; 11; 11^f) gleichförmig ausgebildet gleichgroße Luftansaugquerschnitte bildend angeordnet und daß luftwirbelbildungsfreie Speichen (3) zwischen, den stumpfwinkligen Erhebungen (13) der Nabe (2) und den Kühlrippen (4·; 4') des Bremsringes (5) in an sich bekannter V/eise unlösbar verbunden sind.

2β Ein- oder zweiteilige Bremsscheibe für Scheibenbremsen nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß im Bremsring' (5; 6) Bremsringsegmente (9) formschlüssig angeordnet sind«.

Hierzu zwei Blatt Zeichnungen