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Die Erfindung betrifft ein modulares Bremsbelagsystem, insbesondere für eine Bremsscheibe einer Scheibenbremse, weiter insbesondere für Schienenfahrzeuge, mit an wenigstens einem Rückenteil gehaltenen Trägerblechen und mit einer Mehrzahl unterschiedlicher Reibsegmente, wobei unterschiedliche Reibsegmente Reibflächen mit unterschiedlicher Geometrie und/oder mit unterschiedlicher Größe und/oder mit unterschiedlichem Reibwert und/oder unterschiedliche Reibmaterialien aufweisen und wobei bedarfsweise unterschiedliche Reibsegmente des Bremsbelagsystems an den Trägerblechen befestigbar sind. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung einen Bremsbelag mit mehreren an wenigstens einem Rückenteil gehaltenen Trägerblechen und mit mehreren lösbar bzw. austauschbar an den Trägerblechen befestigten Reibsegmenten, erhältlich durch Auswahl von unterschiedlichen Reibsegmenten und/oder Auswahl von unterschiedlich großen Trägerblechen eines modularen Bremsbelagsystems der oben genannten Art und bestimmte Anordnung der Reibsegmente an den Trägerblechen.
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Aus dem Stand der Technik sind Bremsbeläge bekannt, die mehrere Trägerbleche mit einer Mehrzahl von Reibsegmenten aufweisen, wobei die Trägerbleche paarweise von einem querträgerartig ausgebildeten Rückenblech bzw. Rückenteil gehalten und mit diesem axial nachgiebig verschraubt sind. Jedes Reibsegment ist über mindestens zwei voneinander beabstandete Eingriffselemente verdrehsicher an dem Trägerblech gehalten. Beispielsweise kann ein Reibsegment zwei bolzenförmige Eingriffselemente aufweisen, die auf der dem Reibmaterial abgewandten Flachseite des Reibsegmentes zum Trägerblech hervorragen und in angepasste Ausnehmungen, insbesondere Bohrungen, des Trägerblechs eingreifen. Darüber hinaus ist ein bolzenförmiges Befestigungsmittel zur Halterung bzw. Befestigung des Reibsegmentes an dem Trägerblech vorgesehen. Das Befestigungsmittel kann bei geeigneter Ausbildung bedarfsweise auch durch ein Eingriffselement gebildet sein. In der Regel dienen die Eingriffselemente allerdings lediglich zur Sicherung des Reibsegmentes gegen ein Verdrehen auf dem Trägerblech und sichern die Reibsegmente nicht gegen ein Abheben von dem Trägerblech. Zur Sicherung des Reibsegmentes gegen ein Abheben von dem Trägerblech ist das Befestigungsmittel vorgesehen. Befestigungsanordnungen der in Rede stehenden Art sind beispielsweise aus der
DE 202 05 315 U1 , der
DE 203 04 404 U1 und der
DE 20 2005 004 040 U1 bekannt. Die Reibsegmente sind voneinander unabhängig bewegbar oder verkippbar, um eine gleichmäßige Beanspruchung der Reibsegmente beim Bremsvorgang sicherzustellen. Es versteht sich, dass andere Arten der Befestigung der Reibsegmente an den Trägerblechen vorgesehen sein können.
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Beim Betrieb der Fahrzeuge auf bestimmten Strecken kommt es in Folge hoher Beschleunigungen zu einer erheblichen mechanischen Belastung der Bremsbeläge, was zu einem erhöhten Verschleiß der bekannten Bremsbeläge einschließlich der Haltersysteme führt. Beim Bremsvorgang steigt die Temperatur der Bremsscheibe im Übrigen stark an, was einen erhöhten Verschleiß der Bremsscheibe und der Reibsegmente fördert. Aufgrund einer nicht für jede Scheibengröße optimalen Druck- und Geschwindigkeitsverteilung steigt der Verschleiß weiter an und kann auch sehr unregelmäßig über den Bremsgurt verteilt auftreten. Des Weiteren treten beim Bremsvorgang störende Bremsgeräusche auf.
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Der Verschleiß an der Bremsscheibe und der Verschleiß an einem Reibsegment ist neben der Materialtemperatur und materialspezifischen Eigenschaften insbesondere abhängig von der Geschwindigkeit, mit der sich die Bremsscheibe an der Reibfläche des Reibsegmentes vorbeibewegt, und von dem Anpressdruck der Reibfläche gegen die Bremsscheibe. Um einen möglichst geringen und gleichmäßigen Verschleiß sicherzustellen, ist eine möglichst optimale Verteilung der Reibflächen der Reibsegmente des Bremsbelages erforderlich, was abhängig ist von geometriebedingten bzw. konstruktionsbedingten Einflussgrößen, wie der Bremsscheibenart (Radbremsscheibe, Wellenbremsscheibe, etc.), dem Durchmesser der Bremsscheibe, der konstruktiven Auslegung des Bremsbelaghalters, den Einbauverhältnissen und der Größe des Bremsbelages, und weiteren Einflussgrößen, die dem Bremsbetrieb zuzuordnen sind. Beispielsweise können der Fahrzeugbetrieb und die Bremsvorgänge darüber entscheiden, ob für den Verschleiß an Reibsegmenten und Bremsscheibe entweder die Druck- oder die Geschwindigkeitsverteilung über die Reibflächen dominant ist. Im speziellen gilt das für den Schrägverschleiß, der dazu führt, dass die Bremsbeläge wesentlich früher als vorgesehen ausgetauscht werden müssen. Weitere betriebsbedingte Einflussgrößen sind die Höhe der Bremsintensität und Streckeneinflüsse, insbesondere hohe mechanische Beschleunigungen des Bremssystems. Darüber hinaus sind bestimmte geforderte Eigenschaften bei Nässe und im Winterbetrieb zu berücksichtigen. Dies hat zur Folge, dass die verfügbaren Bremsbeläge in der Regel nicht optimal an die jeweilige Bremssituation angepasst sind.
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Aus der
WO 2010/009824 A1 ist ein modulares Bremsbelagsystem mit wenigstens einem Trägerblech, mit mehreren lösbar am Trägerblech befestigbaren Reibsegmenten und mit einem Rückenteil bekannt, wobei das Trägerblech über wenigstens ein Halteelement am Rückenteil gehalten ist und wobei ein erster Satz von Reibsegmenten und wenigstens ein weiterer Satz von Reibsegmenten vorgesehen sind, wobei die Reibsegmente des ersten Satzes und die Reibsegmente des weiteren Satzes unterschiedliche Geometrien der Reibflächen und/oder unterschiedliche große Reibflächen aufweisen und/oder aus unterschiedlichen Reibmaterialien bestehen. Bedarfsweise können Reibsegmente des ersten Satzes oder Reibsegmente des weiteren Satzes an dem Trägerblech befestigt werden, um eine Veränderung der Verteilung der Reibflächen und/oder der Reibmaterialien relativ zur Trägeroberfläche zu bewirken. Es versteht sich, dass das bekannte modulare Bremsbelagsystem auch die Bestückung der Trägerbleche mit gleichen Reibsegmenten bedarfsweise zulässt.
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Das bekannte modulare Bremsbelagsystem soll durch einen Austausch von Reibsegmenten die Anpassung der Reibflächengeometrie und der Reibflächen- sowie Reibmaterialverteilung an das tatsächliche Verschleißverhalten beim Bremsbetrieb zulassen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das aus der
WO 2010/009824 A1 bekannte modulare Bremsbelagsystem weiterzubilden und eine einfache Möglichkeit zu schaffen, einen Bremsbelag zur Verfügung zu stellen, der sich beim Bremsvorgang durch einen optimierten Energieeintrag in die Bremsscheibe und durch einen geringen Verschleiß sowie eine geringe Geräuschentwicklung auszeichnet. Darüber hinaus soll es das modulare Bremsbelagsystem in einfacher Weise zulassen, einen Bremsbelag zu schaffen, der verbesserte Nasseigenschaften aufweist.
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Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe ist bei einer ersten alternativen Ausführungsform eines modularen Bremsbelagsystems der eingangs genannten Art vorgesehen, dass durch Änderung der Anordnung der Reibsegmente an dem Bremsbelag, beispielsweise durch Drehen, Umsetzen der Reibsegmente oder dergleichen, und/oder durch Änderung der Anzahl gleicher oder unterschiedlicher Reibsegmente der maximale Freiraumdurchmesser eines außerhalb der Mittelquerachse des Bremsbelages tangential an wenigstens zwei, vorzugsweise wenigstens drei, benachbarte Reibsegmente gelegten Freiraumkreises auf einen Wert zwischen 5 und 40 mm, vorzugsweise zwischen 8 und 25 mm, einstellbar ist.
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Die Reibflächengeometrie des erfindungsgemäßen Bremsbelages wird nachfolgend auf der Grundlage der Konturlinien der Reibsegmente des Bremsbelages definiert, wobei sich erfindungsgemäß zwischen wenigstens zwei, vorzugsweise wenigstens drei, benachbarten Reibsegmenten ein Freiraumkreis legen lässt, dessen Durchmesser so gewählt ist, dass seine Kreiskontur die Konturlinien der benachbarten Reibsegmente berührt. Der Freiraumkreis legt somit einen (maximalen) Abstand zwischen den Reibsegmenten und damit die Breite eines zwischen den Reibsegmenten gebildeten Strömungskanals fest. Es versteht sich, dass es in Abhängigkeit von der Anzahl der Reibsegmente des Bremsbelages möglich ist, Freiraumkreise an unterschiedlichen Stellen des Bremsbelages zwischen benachbarte Reibsegmente zu legen und darüber einen Freiraum zwischen benachbarten Reibsegmenten der Größe nach zu definieren.
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Eine Änderung der Anordnung bzw. Position eines Reibsegmentes und/oder eine Änderung der Anzahl bestimmter gleicher oder unterschiedlicher Reibsegmente führt zu einer Änderung der Flächenverteilung der Reibsegmente und ermöglicht die optionale und anwendungsbezogene Anpassung der Anordnung der Reibflächen an geometriebedingte und betriebsbedingte Einflussgrößen, um eine optimale Druck- und Geschwindigkeitsverteilung über die Reibflächen von Bremsscheibe und Reibsegmenten zu erreichen. Dies trägt zu einem geringen Verschleiß, insbesondere zu einem geringen Schrägverschleiß der Reibsegmente und der Bremsscheibe bei. Durch eine optimierte Druckverteilung über die Reibflächen kann auch das Auftreten eines Wasserkeils bei Nässe vermieden werden. Im Übrigen kann für alle Scheibenkonstruktionen sichergestellt werden, dass beim Bremsvorgang der ganze Reibgurt bzw. die ganze Reibfläche der Bremsscheibe vom Reibmaterial der Reibsegmente überstrichen wird. Die Position der Reibsegmente kann schließlich so gewählt werden, dass eine optimale Luftführung durch den Reibbelag und somit eine nochmals verbesserte Wärmeableitung gewährleistet wird, was zu einer weiteren Verringerung des Verschleißes an der Bremsscheibe und den Reibsegmenten führt. Durch die Kombination von unterschiedlichen Reibflächengeometrien ist es möglich, die thermische Belastung der Bremsscheibe durch einen gleichmäßigen Wärmeeintrag zu reduzieren und damit den Scheibenverschleiß zu verringern. Durch geeignete Wahl der Reibsegmente lassen sich auch Bremsgeräusche wirkungsvoll reduzieren.
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Das erfindungsgemäße Bremsbelagsystem lässt es durch Änderung der Anordnung und/oder der Anzahl bestimmter gleicher oder unterschiedlicher Reibsegmente zu, den Verschleiß absolut, insbesondere den Schrägverschleiß, zu optimieren, und zwar insbesondere dann, wenn der Bremsbetrieb über eine vorgegebene Zeitdauer mit einer bestimmten Anordnung und/oder Anzahl gleicher oder unterschiedlicher Reibsegmente bereits erfolgt ist und sich ein bestimmtes Verschleißverhalten zeigt, auf das durch Änderung der Anordnung und/oder Anzahl der Reibsegmente reagiert wird. Damit lassen sich auch die Leistungseigenschaften und das Geräuschverhalten des Bremssystems in einfacher Weise optimieren.
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Die Reibsegmente lassen sich derart an den Trägerblechen anordnen, dass zwischen den Reibsegmenten zumindest in Umfangsrichtung bzw. in Längsrichtung des Reibbelages und, vorzugsweise, auch quer dazu, wenigstens ein Strömungskanal gebildet wird, über den ein Lufttransport und damit Wärmeabtransport während des Bremsbetriebes erfolgt. Die Definition der Reibflächengeometrie des Bremsbelages erfolgt erfindungsgemäß auf der Grundlage einer Kreiskontur, die sich im Übergangsbereich von zwei Strömungskanälen an die angrenzenden Reibsegmente der Trägerbleche legen lässt.
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Durch die lösbare Befestigung der Reibsegmente am Trägerblech ist es möglich, den Bremsbelag mit unterschiedlichen Reibsegmenten zu bestücken und in Abhängigkeit von der Bestückung die Bremseigenschaften des Reibbelages vorteilhaft zu verändern. Im Zusammenhang mit der Erfindung ist erkannt worden, dass der maximale Freiraumdurchmesser eines zwischen wenigstens zwei, vorzugsweise wenigstens drei, Reibsegmenten gebildeten Freiraums für die Wärmeabfuhr beim Bremsbetrieb aus dem Bereich des Bremsbelages entscheidend ist. Liegt der Freiraumdurchmesser in dem erfindungsgemäß vorgesehenen Bereich, hat sich überraschenderweise gezeigt, dass gleichermaßen ein optimales Verschleißverhalten der Reibsegmente und der Bremsscheibe sowie eine verringerte Geräuschentwicklung bei sehr guten Nasseigenschaften des Bremsbelages erreicht wird. Bei zu großen oder zu kleinen Freiräumen zwischen den Reibsegmenten kommt es dagegen zu negativen Auswirkungen auf die Bremseigenschaften und das Verschleißverhalten.
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Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung lässt sich durch Änderung der Bestückung des Bremsbelages mit unterschiedlichen Reibsegmenten das Verhältnis von einem maximalen Freiraumdurchmesser eines außerhalb der Mittelquerachse des Bremsbelages tangential an wenigstens zwei, vorzugsweise wenigstens drei, benachbarte Reibsegmente gelegten und damit zwischen den Reibsegmenten angeordneten ersten Freiraumkreises zu einem maximalen Freiraumdurchmesser eines außerhalb der Mittelquerachse des Bremsbelages tangential an wenigstens zwei, vorzugsweise wenigstens drei, benachbarte Reibsegmente gelegten und damit zwischen den Reibsegmenten angeordneten weiteren Freiraumkreises auf einen Wert zwischen 0,5 und 4,0, vorzugsweise zwischen 0,8 bis 3,0, weiter vorzugsweise zwischen 0,9 und 2,5, einstellen.
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Weist der Bremsbelag beispielsweise zwei Belaghälften mit jeweils zwei benachbarten Trägerplatten auf, an denen jeweils zwei Reibsegmente befestigt sind, lässt sich zwischen jeweils drei benachbarten Reibsegmenten ein Freiraumkreis einzeichnen, der die benachbarten Reibsegmente an deren (gerundeten) Ecken berührt bzw. tangential an den benachbarten Reibsegmenten anliegt. Bei einem solchen Bremsbelag mit insgesamt acht Reibsegmenten lassen sich somit außerhalb der Mittelquerachse des Bremsbelages, die zwischen den Belaghälften verläuft, insgesamt vier Freiraumkreise an die Konturlinien der Reibsegmente legen. Innerhalb der oben genannten Grenzen für die maximalen Durchmesser der Freiraumkreise ergibt sich eine Reibflächengeometrie des Bremsbelages, die eine optimale Wärmeabfuhr beim Bremsbetrieb gewährleistet, wobei zwischen den Reibsegmenten Strömungskanäle gebildet sind, über die eine Wärmeabfuhr mit der beim Bremsbetrieb zwischen den Reibsegmenten strömenden Umgebungsluft erfolgt.
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Zur Lösung der oben geschilderten Aufgabe sieht eine dritte Ausführungsform der Erfindung vor, dass durch Änderung der Anordnung der Reibsegmente an dem Bremsbelag und/oder durch Änderung der Anzahl gleicher oder unterschiedlicher Reibsegmente der maximale Freiraumdurchmesser eines im Bereich der Mittelquerachse des Bremsbelages tangential an wenigstens zwei, vorzugsweise wenigstens drei, benachbarte Reibsegmente gelegten Freiraumkreises auf einen Wert zwischen 15 und 60 mm, vorzugsweise zwischen 25 und 45 mm, einstellbar ist. Die in Abhängigkeit von der Bestückung der Trägerbleche mit den Reibsegmenten des erfindungsgemäßen modularen Bremsbelagsystems erhältliche Geometrie der Reibflächen zeichnet sich durch einen vergleichsweise großen Freiraum im mittleren Bereich des Bremsbelages aus, so dass es im gesamten Bereich beim Bremsbetrieb zu einem gleichmäßigeren und partiell verringerten Energieeintrag in die Bremsscheibe kommt, was zu einem verringerten Verschleiß führt und darüber hinaus das Geräuschverhalten wesentlich verbessert. Ein bestimmter Freiraumkreis zwischen den Reibsegmenten lässt sich durch Bestückung des Bremsbelages mit gleichen oder unterschiedlichen Reibsegmenten und deren Anordnung relativ zueinander im mittleren Bereich des Bremsbelages vorgeben, um das Verschleißverhalten, die Geräuschentwicklung und die Nasseigenschaften des Bremsbelages unter Berücksichtigung der tatsächlich vorliegenden Bremssituation zu optimieren.
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Wie bereits oben beschrieben, sind zwischen den Reibsegmenten Strömungskanäle vorgesehen, die zur Belüftung des Reibbereiches und zur Wärmeabfuhr aus dem Reibbereich dienen. In diesem Zusammenhang kann das modulare Bremsbelagsystem der erfindungsgemäßen Art zulassen, durch Änderung der Anordnung der Reibsegmente an dem Bremsbelag und/oder durch Änderung der Anzahl gleicher oder unterschiedlicher Reibsegmente den minimalen Abstand zwischen zwei benachbarten Reibsegmenten außerhalb eines Freiraumkreises auf einen Wert von 2 bis 25 mm einzustellen. Es versteht sich hierbei, dass sich die Breite eines Strömungskanals in Abhängigkeit von der Bestückung der Trägerbleche ändert.
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Um die durch eine bestimmte Bestückung des Bremsbelages mit bestimmten Reibsegmenten erhältliche Reibflächengeometrie in noch stärkerem Maße an die tatsächlich beim Bremsbetrieb auftretenden Anforderungen anpassen zu können, sieht ein weiterer Aspekt der Erfindung vor, dass Trägerbleche mit unterschiedlich großer Trägerfläche vorgesehen und zur Einstellung eines maximalen Freiraumdurchmessers und/oder eines minimalen Abstandes zwischen zwei benachbarten Reibsegmenten auswählbar und mit gleichen oder unterschiedlichen Reibsegmenten des erfindungsgemäßen Bremsbelagsystems bestückbar sind.
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Durch Änderung der Anordnung der Reibsegmente an den Trägerblechen und/oder durch Änderung der Anzahl gleicher oder unterschiedlicher Reibsegmente und/oder durch Änderung der Anzahl gleich oder unterschiedlich großer Trägerbleche lässt sich das Verhältnis der Gesamtfläche aller Trägerbleche zur Gesamtreibfläche aller Reibsegmente vorzugsweise auf einen Wert zwischen 1,05 und 1,45, vorzugsweise zwischen 1,1 und 1,4, einstellen.
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Im Rahmen der Erfindung durchgeführte Versuche haben überdies gezeigt, dass durch die Kombination von organischen (hoch-)temperaturbeständigen Reibmaterialien und Sintermaterialien vorteilhaft auf das Verschleißverhalten und die Geräuschentwicklung beim Bremsbetrieb Einfluss genommen werden kann. In diesem Zusammenhang hat sich weiter herausgestellt, dass wenigstens ein organisches Reibmaterial aufweisende erste Reibsegmente und wenigstens ein Sintermaterial aufweisende zweite Reibsegmente derart und vorzugsweise beabstandet voneinander anzuordnen sind, dass erste Reibsegmente und zweite Reibsegmente im Bereich der Mittelquerachse des Bremsbelages benachbart sind.
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Eine weitere Verbesserung des Verschleißverhaltens und eine weitere Verringerung der Geräuschentwicklung lässt sich erfindungsgemäß dadurch erzielen, dass erste Reibsegmente und zweite Reibsegmente in Umfangsrichtung bzw. in Längsrichtung des Bremsbelages nebeneinanderliegend bzw. gegenüberliegend anzuordnen sind und/oder dass erste Reibsegmente und zweite Reibsegmente im Bereich der Mittelquerachse des Bremsbelages jeweils diagonal gegenüberliegend anzuordnen sind.
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Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen modularen Bremsbelagsystems lassen sich gleiche Reibsegmente, d. h. Reibsegmente aus einem organischen Reibmaterial oder Reibsegmente aus einem Sintermaterial, in Umfangsrichtung des Bremsbelages auch hintereinanderliegend anordnen, insbesondere oder lediglich im Bereich der Mittelquerachse des Bremsbelages.
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Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der erste Reibsegmente und zweite Reibsegmente aus unterschiedlichen Reibmaterialien in Umfangsrichtung des Bremsbelages regelmäßig alternierend angeordnet sind. Auch hierdurch lässt sich vorteilhaft auf das Verschleißverhalten und die Geräuschentwicklung beim Bremsbetrieb Einfluss nehmen.
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An den Querrändern des Bremsbelages lassen sich vorzugsweise jeweils gleiche Reibsegmente aus einem organischen Reibmaterial oder einem Sintermaterial anordnen. Insbesondere können an den Querrändern lediglich Reibsegmente aus einem Sintermaterial anzuordnen sein, die sich durch eine hohe Temperaturbeständigkeit auszeichnen.
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Zur Lösung der eingangs gestellten Aufgabe wird darüber hinaus ein Bremsbelag mit den oben beschriebenen Freiraumdurchmessern und/oder Abständen zwischen den Reibsegmenten vorgeschlagen, der durch Auswahl von Reibsegmenten und Trägerblechen eines erfindungsgemäßen Bremsbelagsystems und Anordnung der ausgewählten Reibsegmente an den Trägerblechen erhältlich ist.
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Die vorgenannten Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung sowie die nachfolgend beschriebenen Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung können unabhängig voneinander, aber auch in einer beliebigen Kombination realisiert werden. Die beanspruchten Werteintervalle beinhalten sämtliche Zwischenwerte, auch wenn dies nicht im Einzelnen beschrieben ist.
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Im Einzelnen gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten, das modulare Bremsbelagsystem der erfindungsgemäßen Art auszugestalten und weiterzubilden, wobei einerseits auf die abhängigen Patentansprüche und andererseits auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung verwiesen wird. In der Zeichnung zeigen
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1 eine schematische Darstellung der Anordnung eines aus einem erfindungsgemäßen modularen Bremsbelagsystem erhältlichen Bremsbelages relativ zu einer Bremsscheibe einer Scheibenbremse eines Schienenfahrzeugs, wobei der Bremsbelag zwei Bremsbelaghälften mit jeweils vier Reibsegmenten aufweist und wobei jeweils zwei Reibsegmente an einem Trägerblech lösbar befestigt und jeweils zwei Trägerbleche an einem Rückenteil einer Bremsbelaghälfte gehalten sind,
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2–10 Draufsichten auf eine Bremsbelaghälfte des in 1 dargestellten Bremsbelages bei unterschiedlicher Bestückung des Bremsbelages mit unterschiedlichen Reibsegmenten,
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11–13 Draufsichten auf weitere Bremsbeläge erhältlich aus einem erfindungsgemäßen modularen Bremsbelagsystem bei unterschiedlicher Bestückung mit Reibsegmenten aus unterschiedlichen Reibmaterialien und
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14, 15 Draufsichten auf unterschiedliche an Rückenteilen gehaltenen Trägerblechen eines erfindungsgemäßen modularen Bremsbelagsystems.
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In 1 ist schematisch die Anordnung eines Bremsbelages 1 mit zwei Bremsbelaghälften 2, 3 relativ zu einer Bremsscheibe 4 einer Scheibenbremse eines Schienenfahrzeuges dargestellt. Die Vertikalebene der Bremsscheibe 4 und die Mittelquerachse Y des Bremsbelages 1 bzw. des Bremsbelaghalters sind bei der in 1 gezeigten Anordnung deckungsgleich. Es versteht sich, dass in einer Einbausituation in der Regel jedoch die Horizontalachse der Bremsscheibe 4 und die Mittelquerachse Y des Bremsbelages 1 deckungsgleich sind. Die Mittelquerachse Y verläuft dabei durch die beiden Bremsbelaghälften 2, 3.
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Jede Bremsbelaghälfte
2,
3 weist bis zu vier unterschiedliche Reibsegmente
5,
6 auf, wobei jeweils zwei Reibsegmente
5,
6 an einem Trägerblech
7,
8 lösbar befestigt sind. Die Reibsegmente
5 und die Reibsegmente
6 weisen unterschiedliche Reibflächengeometrien bzw. -konturen auf. Wie sich aus den
14 und
15 ergibt, sind jeweils zwei Trägerbleche
7,
8 an einem Rückenteil
9 des Bremsbelages
1 gehalten. In den
14 und
15 ist schließlich gezeigt, dass die Trägerbleche
7,
8,
12 über Halteelemente
21 mit den Rückenteilen
9 verbunden sind, so wie dies in der
WO 2010/009824 A1 beschrieben ist. Die Trägerbleche
7,
8,
12 weisen Bohrungen
22 auf, die zur verdrehsicheren Befestigung der Reibsegmente (
5,
6,
10,
11) vorgesehen sind.
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Wie sich aus einem Vergleich der 14 und 15 ergibt, können unterschiedliche Trägerbleche 7, 8, 12 vorgesehen sein, die Teil des modularen Bremsbelagsystems sind und bedarfsweise an einem Rückenteil 9 befestigt werden können. Das Trägerblech 12 weist dabei eine größere Gesamt- bzw. Trägerfläche auf als die Trägerbleche 7, 8, die gleich ausgebildet sind. Das Trägerblech 12 ist gemäß 15 im Vergleich zu einem gegenüberliegendem Trägerblech 7 in Umfangsrichtung bzw. in Längsrichtung des Bremsbelages 1 verlängert und erstreckt sich an den Querseiten des Bremsbelages 1 seitlich über das Trägerblech 7 hinaus. Durch Auswahl von unterschiedlichen oder gleichen Trägerblechen 7, 8, 12 des modularen Bremsbelagsystems ist es möglich, die Reibflächenverteilung über die Grundfläche des Bremsbelags 1 zu verändern.
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Durch eine lösbare Befestigung der Reibsegmente 5, 6 an den Trägerblechen 7, 8 lässt sich in einfacher Weise die Bestückung des Bremsbelages 1 mit Reibsegmenten 5, 6 ändern, um die Bremseigenschaften des Bremsbelages 1 vorteilhaft zu verändern. Wie sich aus einem Vergleich der 1 mit den 2 bis 10 ergibt, ist der Bremsbelag 1 erhältlich durch Auswahl von unterschiedlichen Reibsegmenten 5, 6, 10, 11 eines modularen Bremsbelagsystems und deren Anordnung an den Trägerblechen 7, 8, 12. Gleiche Reibsegmente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die Reibsegmente 5, 6, 10, 11 lassen sich vorzugsweise jeweils drehfest an den Trägerblechen 7, 8, 12 festsetzen. Die in den 1 bis 10 dargestellten Reibsegmente 5, 6, 10, 11 weisen Reibflächen mit unterschiedlicher Geometrie und mit unterschiedlicher Größe auf. Die Größe der Reibfläche jedes Reibsegmentes 5, 6, 10, 11 liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 35 bis 50 cm2.
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Die Gesamtfläche eines jeden Trägerblechs 7, 8, 12 liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 90 bis 130 cm2, weiter vorzugsweise im Bereich zwischen 105 und 110 cm2. Hierbei weisen die Trägerbleche 7, 8, 12 komplementäre Konturen an den einander zugewandten Längsseiten auf, wobei die Konturlinien im Wesentlichen wellenförmig verlaufen.
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Wie sich aus den 1 bis 10 ergibt, sind die Reibsegmente 5, 6, 10, 11 voneinander getrennt an dem Bremsbelag 1 angeordnet, so dass sich zwischen den Reibsegmenten 5, 6, 10, 11 Strömungskanäle 15, 16, 17 bilden, die beim Bremsbetrieb mit Luft durchströmt werden, was der Wärmeabfuhr dient. Zwischen den Reibsegmenten 5, 6, 10, 11 von jeweils zwei Trägerblechen 7, 8 bzw. 7, 12 einer Belaghälfte 2, 3 erstreckt sich in Umfangsrichtung X ein mittlerer Strömungskanal 15 wellenförmig über die gesamte Länge einer Bremsbelaghälfte 2, 3.
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Zwischen den in Umfangsrichtung X hintereinanderliegenden Reibsegmenten 5, 6, 10, 11 eines Trägerblechs 7, 8, 12 sind weitere Strömungskanäle 16, 17 vorgesehen, die in den Strömungskanal 15 münden und zur jeweiligen Längsseite des Bremsbelages 1 hin offen sind. In den Mündungsbereichen der Strömungskanäle 16, 17 zum Strömungskanal 15 sind schematisch Freiraumkreise 13, 14 an die angrenzenden Konturlinien der Reibsegmente 5, 6, 10, 11 gelegt bzw. eingezeichnet, die zur Definition der Reibflächengeometrie herangezogen werden. Die Eckbereiche der Reibsegmente 5, 6, 10, 11 im Bereich der Freiraumkreise 13, 14 sind vorzugsweise gerundet.
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Durch Änderung der Anordnung der Reibsegmente 5, 6, 10, 11 an dem Bremsbelag 1 und/oder durch Änderung der Anzahl gleicher oder unterschiedlicher Reibsegmente 5, 6, 10, 11 und/oder durch Verwendung von Trägerblechen 7, 8, 12 mit unterschiedlicher Größe kann der maximale Freiraumdurchmesser eines außerhalb der Mittelquerachse Y des Bremsbelages 1 tangential an drei benachbarte Reibsegmente 5, 6, 10, 11 gelegten Freiraumkreises 13, 14 in Abhängigkeit von den tatsächlich vorliegenden Bremsbedingungen bedarfsweise auf einen Wert zwischen 5 und 40 mm, vorzugsweise zwischen 8 und 25 mm, eingestellt werden. Dies lässt eine Optimierung der Reibflächenverteilung für ein verbessertes Verschleißverhalten und eine geringere Geräuschentwicklung beim Bremsbetrieb in einfacher Weise zu.
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Bei den in den
1 bis
10 dargestellten Bestückungen des Bremsbelages
1 mit unterschiedlichen Reibsegmenten
5,
6,
10,
11 ergeben sich folgende maximale Freiraumdurchmesser (d1, d2) der Freiraumkreise
13,
14:
| Fig. 1 | d1 = 8,3 cm | d2 = 8,3 cm |
| Fig. 2 | d1 = 17,2 cm | d2 = 8,3 cm |
| Fig. 3 | d1 = 17,2 cm | d2 = 18,5 cm |
| Fig. 4 | d1 = 17,3 cm | d2 = 17,2 cm |
| Fig. 5 | d1 = 24,6 cm | d2 = 16,7 cm |
| Fig. 6 | d1 = 24,6 cm | d2 = 16,7 cm |
| Fig. 7 | d1 = 18,5 cm | d2 = 8,3 cm |
| Fig. 8 | d1 = 23 cm | d2 = 7,6 cm |
| Fig. 9 | d1 = 23 cm | d2 = 16,9 cm |
| Fig. 10 | d1 = 23 cm | d2 = 18,0 cm |
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Insbesondere lässt sich durch Bestückung des Bremsbelages 1 mit Reibsegmenten 5, 6, 10, 11 und/oder durch Verwendung von unterschiedlich großen Trägerblechen das Verhältnis von einem maximalen Freiraumdurchmesser d1 eines außerhalb der Mittelquerachse Y des Bremsbelages 1 tangential an wenigstens drei benachbarte Reibsegmente 5, 6, 10, 11 gelegten ersten Freiraumkreises 13 zu eifern maximalen Freiraumdurchmesser d2 eines außerhalb der Mittelquerachse Y des Bremsbelages 1 tangential an wenigstens drei benachbarte Reibsegmente 5, 6, 10, 11 gelegten weiteren Freiraumkreises 14 auf einen Wert zwischen 0,5 und 4,0, vorzugsweise 0,9 und 3,0, einstellen.
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Im mittleren Bereich des Bremsbelages 1 zwischen angrenzenden Reibsegmenten 5, 6, 10, 11 der beiden Belaghälften 2, 3, d. h. im Bereich der Mittelquerachse Y des Bremsbelages 1, ist ein weiterer Freiraumkreis 18 tangential an die Konturlinien der angrenzenden Reibsegmente 5, 6, 10, 11 gelegt.
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Durch Änderung der Anordnung der Reibsegmente 5, 6, 10, 11 an dem Bremsbelag 1 und/oder durch Änderung der Anzahl gleicher oder unterschiedlicher Reibsegmente 5, 6, 10, 11 und/oder durch Verwendung von unterschiedlich großen Trägerblechen lässt sich der maximale Freiraumdurchmesser d3 des Freiraumkreises 18 auf einen Wert zwischen 15 und 60 mm, vorzugsweise zwischen 25 und 45 mm, einstellen. Dies führt beim Bremsbetrieb zu einer thermischen Entlastung insbesondere des mittleren Bereiches des Bremsbelages 1, was wiederum vorteilhafte Auswirkungen auf das Verschleißverhalten und die Geräuschentwicklung beim Bremsbetrieb hat.
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Schließlich lässt sich durch Änderung der Anordnung der Reibsegmente
5,
6,
10,
11 an dem Bremsbelag
1 und/oder durch Änderung der Anzahl gleicher oder unterschiedlicher Reibsegmente
5,
6,
10,
11 und/oder durch Verwendung von unterschiedlich großen Trägerblechen der minimale Abstand zwischen benachbarten Reibsegmenten
5,
6,
10, bzw. die minimale Breite b1a, b1b, b2, b3 der Strömungskanäle
15,
16,
17 einstellen auf einen Wert von 2 bis 25 mm. Bei dem schematisch in den
1 bis
10 gezeigten Bremsbelag
1 sind in Abhängigkeit von der Bestückung folgende minimale Breiten b1a, b1b des Strömungskanals
15 und minimale Breiten b2, b3 der Strömungskanäle
16,
17 jeweils außerhalb der Freiraumkreise
13,
14,
18 möglich:
| Fig. 1 | b1a = 5,4 mm | b1b = 5,3 mm | b2 = 4 mm | b3 = 4 mm |
| Fig. 2 | b1a = 5,4 mm | b1b = 5,3 mm | b2 = 4 mm | b3 = 7,4 mm |
| Fig. 3 | b1a = 5,7 mm | b1b = 5,4 mm | b2 = 4,4 mm | b3 = 7,8 mm |
| Fig. 4 | b1a = 5,5 mm | b1b = 5,3 mm | b2 = 7,5 mm | b3 = 7,4 mm |
| Fig. 5 | b1a = 3,6 mm | b1b = 4,8 mm | b2 = 3,7 mm | b3 = 9,6 mm |
| Fig. 6 | b1a = 3,6 mm | b1b = 3,4 mm | b2 = 6,9 mm | b3 = 10,3 mm |
| Fig. 7 | b1a = 5,4 mm | b1b = 5,4 mm | b2 = 4 mm | b3 = 4,3 mm |
| Fig. 8 | b1a = 4,7 mm | b1b = 3,9 mm | b2 = 4 mm | b3 = 23 mm |
| Fig. 9 | b1a = 4,5 mm | b1b = 3,9 mm | b2 = 7,4 mm | b3 = 23 mm |
| Fig. 10 | b1a = 4,5 mm | b1b = 4,0 mm | b2 = 4,2 mm | b3 = 23 mm |
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Der Strömungskanal 15 zeigt dabei einen Verlauf, der im Wesentlichen punktsymmetrisch zu dem Schwerpunkt P1 einer Bremsbelaghälfte 2, 3 ist.
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In den 11, 12 und 13 ist ein Bremsbelag 1 gezeigt, der durch Auswahl von unterschiedlich zusammengesetzten Reibsegmenten 5, 6, 10 eines modularen Bremsbelagsystems und deren Anordnung an Trägerblechen 7, 8, 12 erhältlich ist. Bei den in den 11 bis 13 dargestellten Bestückungsbeispielen bestehen die Reibsegmente 5, 6, 10 aus unterschiedlichen Reibmaterialien. Gemäß 11 sind wenigstens ein organisches Material aufweisende erste Reibsegmente I und wenigstens ein Sintermaterial aufweisende zweite Reibsegmente II vorgesehen, wobei erste Reibsegmente I und zweite Reibsegmente II derart anzuordnen sind, dass erste Reibsegmente I und zweite Reibsegmente II im Bereich der Mittelquerachse Y des Bremsbelages 1 benachbart sind. Gemäß 11 sind erste Reibsegmente I und zweite Reibsegmente 11 in Umfangsrichtung X des Bremsbelages I nebeneinanderliegend angeordnet.
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Darüber hinaus können gleiche erste Reibsegmente I und gleiche zweite Reibsegmente 11 gemäß 11 im Bereich der Mittelquerachse Y des Bremsbelages 1 jeweils diagonal gegenüberliegend angeordnet sein.
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Gemäß 13 kann aber auch vorgesehen sein, dass jeweils gleiche Reibsegmente I bzw. II im Bereich der Mittelquerachse Y des Reibbelages 1 in Umfangsrichtung X des Bremsbelages 1 hintereinanderliegend anzuordnen sind bzw. mit Blickrichtung auf die Reibsegmente I, II jeweils gleiche Reibsegmente I, II nebeneinanderliegen. Hierbei lassen sich in der oberen bzw. außenliegenden Längshälfte des Bremsbelages im Bereich der Mittelquerachse Y Reibsegmente II aus einem Sintermaterial und in der unteren bzw. innenliegenden Längshälfte Reibsegmente I aus einem (hoch-)temperaturbeständigen organischen Reibmaterial anordnen.
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Gemäß 11 kann weiter vorgesehen sein, dass erste Reibsegmente I und zweite Reibsegmente II in Umfangsrichtung X des Bremsbelages 1 regelmäßig alternierend angeordnet sind. Dies trägt zu einem verbesserten Verschleißverhalten und zu einer geringeren Geräuschentwicklung beim Bremsbetrieb bei.
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Gemäß 12 lässt es das modulare Bremsbelagsystem jedoch auch zu, gleiche Reibsegmente II aus einem Sintermaterial bedarfsweise an den Querseiten 19, 20 des Bremsbelages 1 anzuordnen, um das Verschleißverhalten und den Temperatureintrag in die Bremsscheibe 4 beim Bremsbetrieb zu optimieren. Bei den in den 11 und 13 gezeigten Anordnungen sind dagegen an beiden Querrändern des Bremsbelages 1 jeweils unterschiedliche Reibsegmente I, II gegenüberliegend angeordnet. Je nach Bremssituation kann auch diese Anordnung von Vorteil sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 20205315 U1 [0002]
- DE 20304404 U1 [0002]
- DE 202005004040 U1 [0002]
- WO 2010/009824 A1 [0005, 0007, 0033]
