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Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibe, insbesondere eine Wellen- oder Radbremsscheibe, für ein Schienenfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine gattungsgemäße als Wellenbremsscheibe ausgeführte Bremsscheibe ist beispielsweise aus der
DE 38 14 614 A1 oder der
DE 10 2008 033 742 A1 bekannt. Für die reibschlüssige Verbindung zwischen der Reibscheibe und einer Nabe eines Schienenfahrzeugs werden Schrauben eingesetzt, wobei die Schraubenköpfe am Flansch der Nabe und am gegenüberliegenden Ende der Schrauben aufgeschraubte Muttern auf einen Spannring drücken, der auf am Innenumfang des Reibrings angeordneten Anschlussflanschen aufliegt.
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Insbesondere bei extrem hohen Vibrationsbelastungen, die auf die Wellenbremsscheibe über eine Achswelle eines Drehgestells des Schienenfahrzeugs eingeleitet werden, kann es zum Rutschen des Reibringes auf dem Nabenflansch kommen.
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Da der Spannring auf dem Reibring aufliegt, kommt es dadurch zu einer Mitnahme der Muttern des aus Schrauben und Muttern bestehenden Verschraubungssystems und demzufolge zu einer elastischen Verformung der Schrauben, die zu einer Biegebelastung in den Schrauben führt. Dadurch können in ungünstigen Anwendungsfällen zusätzliche dynamische Belastungen der Schraube auftreten.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Bremsscheibe mit einer verbesserten Verbindung zwischen Nabenflansch bzw. Rad und Reibring bereitzustellen, bei der die oben erwähnten dynamischen Belastungen der Schrauben reduziert bzw. weitgehend vermieden werden.
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Diese Aufgabe wird durch eine Bremsscheibe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Bremsscheibe weist einen Reibring auf, der mittels Schrauben an einer Nabe oder einer Radfelge befestigt ist. Auf einem Schraubenschaft der Schrauben ist wenigstens eine Passhülse in einem Übergangsbereich zu einem Schraubenkopf und/ oder wenigstens einen Gewindegang eines Gewindeteils des Schraubenschaftes führend angeordnet.
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Durch die Anordnung solcher Passhülsen auf dem Schaft der Schrauben ist es ermöglicht, das bei Bremsvorgängen auf die Schrauben wirkende Biegemoment in kritischen Querschnittsbereichen der Schrauben, insbesondere dem Übergangsbereich zwischen Schraubenschaft und Schraubenkopf und/oder im Bereich des ersten tragenden Gewindeganges der Schraube deutlich zu reduzieren und somit eine Momentenabstützung zu schaffen, durch die die kritischen Querschnittsbereiche der Schrauben entlastet werden.
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Vorteilhafte Ausführungsvarianten der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung ist jeweils eine erste Passhülse auf dem Schraubenschaft der Schrauben in einem Übergangsbereich zum Schraubenkopf angeordnet und eine zweite Passhülse auf dem Schraubenschaft der Schrauben wenigstens einen Gewindegang eines Gewindeteils des Schraubenschaftes führend angeordnet. Dadurch werden sämtliche kritischen Querschnitte der Schraubenschäfte durch die diese Bereiche überdeckenden Hülsen und der damit einhergehenden Querschnittsvergrößerung verstärkt und damit die dynamische Belastung der Schrauben deutlich reduziert.
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Die führende Anordnung der Hülse(n) erfolgt dabei bevorzugt dadurch, dass die Hülse(n) die entsprechenden kritischen Bereiche der Schrauben überdecken bzw. über diese überstülpt sind.
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Die Schrauben sind gemäß einer vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung als Dehnschrauben ausgebildet, wodurch auch bei Bremsvorgängen auftretende Temperaturschwankungen durch den elastische Eigenschaften aufweisenden Schaft der Schrauben ausgeglichen werden können und eine Belastung der Übergangsbereiche zwischen Schraubenkopf und Schraubenschaft bzw. der Gewinde der Schrauben deutlich reduziert ist.
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Der Schraubenschaft der jeweiligen Schrauben weist gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante einen sich vom Schraubenkopf weg erstreckenden ersten Bereich mit einem relativ zu einem sich an diesen anschließenden zweiten Bereich größeren Querschnitt auf, wobei sich an den zweiten Bereich ein dritter Bereich mit einem dem Querschnitt des ersten Bereiches entsprechenden Querschnitt anschließt, wobei sich an den dritten Bereich das Gewindeteil des Schraubenschaftes anschließt, wobei der erste Bereich und der dritte Bereich von jeweils einer der Passhülsen umschlossen ist.
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So wird durch den gegenüber dem zweiten Bereich, der die Dehnfähigkeit der Schrauben in Längsrichtung erfüllt, größere Querschnitt des ersten Bereichs und des dritten Bereichs zusammen mit den darüber gestülpten Passhülsen ein hinreichender Gesamtquerschnitt der Schrauben geschaffen, um den auftretenden Biegebelastungen entgegenzuwirken.
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Zur Ermöglichung einer Winkelbeweglichkeit der Passhülsen, die zu einer weiteren Minimierung der Biegespannung in den kritischen Querschnitten führt, sind gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante auf dem Schraubenschaft wenigstens eine Spannscheibe zwischen Passhülse und Spannring angeordnet.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante ist auf dem Schraubenschaft wenigstens eine Spannscheibe zwischen Passhülse und Nabe angeordnet.
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Die Länge der Passhülsen in Längsrichtung der Schrauben ist gemäß einer Ausführungsvariante gleich. Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante ist die Länge der Passhülsen in Längsrichtung der Schrauben voneinander verschieden.
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Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Bremsscheibe anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine Schnittansicht durch einen Abschnitt einer Ausführungsvariante einer als Wellenbremsscheibe ausgebildeten Bremsscheibe mit Darstellung einer den Reibring mit der Nabe verbindenden Schraube mit zwei über einen jeweiligen Teilabschnitt der Schraube geführten Passhülsen,
- 2 eine Schnittansicht durch einen Abschnitt einer Ausführungsvariante einer als Radbremsscheibe ausgebildeten Bremsscheibe mit Darstellung einer den Reibring mit der Nabe verbindenden Schraube mit zwei über einen jeweiligen Teilabschnitt der Schraube geführten Passhülsen, und
- 3 eine Schnittansicht durch einen Abschnitt einer weiteren Ausführungsvariante einer als Wellenbremsscheibe ausgebildeten Bremsscheibe mit Darstellung einer den Reibring mit der Nabe verbindenden Schraube mit nur einer über einen Teilabschnitt der Schraube geführten Passhülse.
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In der nachfolgenden Figurenbeschreibung beziehen sich Begriffe wie oben, unten, links, rechts, vorne, hinten usw. ausschließlich auf die in den jeweiligen Figuren gewählte beispielhafte Darstellung und Position der Bremsscheibe, der Schrauben, der Nabe, des Radsteges, des Anschlussflansches, des Spannrings, Passhülse und dergleichen. Diese Begriffe sind nicht einschränkend zu verstehen, d.h., durch verschiedene Arbeitsstellungen oder die spiegelsymmetrische Auslegung oder dergleichen können sich diese Bezüge ändern.
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In 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 ein Reibring einer hier als Wellenbremsscheibe ausgebildeten Bremsscheibe für ein Schienenfahrzeug bezeichnet.
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Der Reibring 1 ist durch eine Vielzahl von Schrauben 5 an einer Nabe 2 der Wellenbremsscheibe befestigt. Dazu weist die Nabe 2 einen sich von ihrer Mantelfläche radial nach außen erstreckenden Anschlussflansch 10 mit jeweiligen Durchgangsbohrungen 19 auf, durch die ein Schraubenschaft 13 der Schrauben 5 geführt ist.
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Der Anschlussflansch 10 der Nabe 2 kann dabei als durchgängiger Ring geformt sein. Denkbar ist auch eine Vielzahl von radial von der Mantelfläche 18 der Nabe 2 abstehenden einzelnen Anschlussflanschelementen mit jeweils einer Bohrung 19 zur Aufnahme einer der Schrauben 5.
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Der Reibring 1 weist entsprechend an seinem Innenumfang einen oder eine Vielzahl von radial nach innen vorstehende Anschlussflanschen 3 auf, der oder die mit Durchgangsbohrungen 11 versehen ist bzw. sind, durch die der Schaft 13 der Schrauben 5 geführt ist.
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Auf einer dem Anschlussflansch 10 der Nabe 2 abgewandten Seite der Anschlussflansche 3 des Reibrings 1 ist ein Spannring 4 angeordnet, der an den Anschlussflanschen 3 des Reibrings 1 anliegt und der ein Widerlager für die Schrauben 5 bildet.
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Im Falle einer als Radbremsscheibe ausgebildeten Bremsscheibe, wie in 2 gezeigt, sind jeweilige Reibringe 26, 27 durch eine Vielzahl von Schrauben 5 beidseits an einem Radsteg 21 eines Rades 20 eines Schienenfahrzeugs befestigt. Die Schrauben 5 sind dabei bevorzugt in gleichen Abständen voneinander in dazu vorgesehenen Durchgangsbohrungen 11 in den Reibringen 26, 27 und Durchgangsbohrungen 22 im Radsteg 21 aufgenommen.
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Die weitere Beschreibung der Bremsscheibe erfolgt anhand der als Wellenbremsscheibe ausgebildeten Bremsscheibe, ist aber ohne weiteres auch auf die Radbremsscheibe übertragbar.
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Die Fixierung der Schrauben 5 in Längsrichtung L der Schrauben 5 erfolgt bevorzugt durch jeweilige Muttern 9, die auf ein Gewindeteil 17 der Schrauben 5 aufgeschraubt sind.
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Wie in 1 des Weiteren gezeigt ist, ist eine erste Passhülse 6 auf dem Schraubenschaft 13 der Schraube 5 in einem Übergangsbereich zu einem Schraubenkopf 12 angeordnet. Die Passhülse 6 liegt dabei mit einer Stirnfläche an einer sich in radialer Richtung erstreckenden Stirnfläche des Anschlussflansches 10 der Nabe 2 an.
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Die zweite Passhülse 7 ist so auf dem Schraubenschaft 13 der Schraube 5 positioniert, dass sie wenigstens einen Gewindegang eines Gewindeteils 17 des Schraubenschaftes 13 führend, insbesondere überdeckend angeordnet ist.
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Das Gewindeteil 17 des Schraubenschafts 13 dient dabei dem Anziehen der Schraube 5 durch eine Schraubmutter 9, die auf das dem Schraubenkopf 12 entfernte als Gewindeteil 17 ausgebildete Ende des Schraubenschaftes 13 aufgeschraubt wird.
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Eine stirnseitige Fläche der zweiten Passhülse 7 liegt dabei im montierten Zustand der Wellenbremsscheibe an einer Stirnfläche der Schraubmutter 9 an. Die gegenüberliegende Stirnfläche der zweiten Passhülse 7 liegt in einer hier nicht dargestellten Ausführungsvariante an einer Stirnfläche des Spannrings 4 an.
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Bei der in 1 gezeigten bevorzugten Ausführungsvariante sind zwischen der zweiten Passhülse 7 und dem Spannring 4 zwei Spannscheiben 8 angeordnet, die eine Winkelbeweglichkeit der zweiten Passhülse 7 ermöglichen. Denkbar ist auch, nur eine solche Spannscheibe 8 einzusetzen.
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Ebenfalls denkbar ist es, solche Spannscheiben 8 zwischen der ersten Passhülse 6 und dem Anschlussflansch 10 der Nabe 2 bzw. der Radfelge der als Radbremsscheibe ausgebildeten Bremsscheibe anzuordnen.
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Die Schrauben 5 sind bevorzugt als Dehnschrauben ausgebildet. Wie in 1 gezeigt ist, weist der Schraubenschaft 13 einen sich vom Schraubenkopf 12 weg erstreckenden ersten Bereich 14 mit einem relativ zu einem sich an diesen anschließenden zweiten Bereich 15 größeren Querschnitt Q1 auf. An diesen zweiten Bereich 15 mit einem Querschnitt Q2 , welcher die Dehnungsfähigkeit der Schraube 5 in Längsrichtung L der Schraube 5 definiert, schließt sich ein dritter Bereich 16 mit einem dem Querschnit Q1 des ersten Bereiches entsprechenden Querschnitt an. An diesen dritten Bereich 16 schließt sich das Gewindeteil 17 des Schraubenschaftes 13 an. Der erste Bereich 14 und der dritte Bereich 16 des Schraubenschafts 13 sind dabei von jeweils einer der Passhülsen 6, 7 zumindest teilweise umschlossen.
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Die Länge der ersten Passhülsen 6 in Längsrichtung L der Schrauben 5 ist bei der hier gezeigten Ausführungsvariante gleich der Länge der zweiten Passhülse 7.
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Denkbar ist auch, die Längen der Passhülsen 6, 7 in Längsrichtung L der Schrauben 5 voneinander verschieden auszuführen, je nach Position der Schraube 5 in Längsrichtung L.
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Die zweite Passhülse 7 überdeckt im montierten Zustand einen Teil des dritten Bereiches 16 des Schraubenschaftes 13 sowie zumindest den ersten Gewindegang des Gewindeteils 17 des Schraubenschaftes 13. Dadurch kann die Schraubmutter 9 bei der Montage der Schrauben 5 derart an die zweite Passhülse 7 herangeführt werden, dass sie im montierten Zustand in Kontakt mit der Passhülse 7 steht, so dass der Übergangsbereich zwischen dem gewindefreien Teil des Schraubenschaftes 13 und dem Gewindeteil 17 des Schraubenschaftes 13, der im in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel als Einschnürung ausgebildet ist, durch die zweite Passhülse 7 überdeckt ist.
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Bei der in 2 gezeigten Radbremsscheibe sind die Durchgangsbohrungen 11 in den Reibringen 26, 27, bevorzugt stufig ausgebildet. Der Durchmesser der Stufen 23, 24, 25 steigt mit zunehmendem Abstand von dem Radsteg 21 an.
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Eine erste Stufe 23 dient der Aufnahme der Schraubmutter 9 bzw. des Schraubenkopf 12, wobei der Durchmesser dieser ersten Stufe 23 so bemessen ist, das die Schraubmutter 9 bzw. der Schraubenkopf 12 umfänglich von einem Werkzeug umgreifbar ist.
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Eine sich an die erste Stufe 23 in Richtung des Radstegs 21 anschließende zweite Stufe 24 dient der Aufnahme der Passhülsen 6, 7, wobei der Durchmesser der zweiten Stufe 24 so bemessen ist, das die Passhülsen 6, 7 umfänglich an der Innenmantelfläche der zweiten Stufe 24 der Durchgangsbohrungen 11 anliegen. Eine der stirnseitigen Flächen der Passhülsen 6, 7 liegt im montierten Zustand der Wellenbremsscheibe an einer Stirnfläche der Schraubmutter 9 bzw. des Schraubenkopfes 12 an. Die gegenüberliegende Stirnfläche der Passhülsen 6, 7 liegt an einer Stirnfläche der Durchgangsbohrungen 11 im Übergangsbereich zu einer dritten Stufe 25 an.
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Die sich an die zweite Stufe 24 in Richtung des Radstegs 21 anschließende dritte Stufe 25 dient der Aufnahme von Teilstücken des verjüngten zweiten Bereichs der Schrauben 5.
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An die dritte Stufe 25 schließt sich die Durchgangsbohrung 22 im Radsteg 21 an.
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Bei der in 3 gezeigten weiteren Ausführungsvariante einer als Wellenbremsscheibe ausgebildeten Bremsscheibe für ein Schienenfahrzeug ist im Unterschied zu der in 1 gezeigten Ausführungsvariante nur eine Passhülse 7 vorgesehen, die so auf dem Schraubenschaft 13 der Schraube 5 positioniert ist, dass sie einen Teil des dritten Bereiches 16 des Schraubenschaftes 13 sowie wenigstens einen Gewindegang eines Gewindeteils 17 des Schraubenschaftes 13 überdeckend angeordnet ist.
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Der Schraubenkopf 12 der Schraube 5 liegt bei dieser Ausführungsvariante direkt am Anschlussflansch 10 der Nabe 2 an.
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Ebenso ist es für eine hier nicht dargestellte weitere Ausführungsvariante einer als Radbremsscheibe ausgebildeten Bremsscheibe für ein Schienenfahrzeug denkbar, im Unterschied zu der in 2 gezeigten Ausführungsvariante nur eine Passhülse 7 vorzusehen, die so auf dem Schraubenschaft 13 der Schraube 5 positioniert ist, dass sie einen Teil des dritten Bereiches 16 des Schraubenschaftes 13 sowie wenigstens einen Gewindegang eines Gewindeteils 17 des Schraubenschaftes 13 überdeckend angeordnet ist.
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Bei dieser Ausführungsvariante liegt der Schraubenkopf 12 der Schraube 5 direkt an einer Stirnfläche der Durchgangsbohrung 11 im Übergangsbereich zur dritten Stufe 25 der Durchgangsbohrungen 11 in den Reibringen 26, 27, an.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Reibring
- 2
- Nabe
- 3
- Anschlussflansch
- 4
- Spannring
- 5
- Schraube
- 6
- erste Passhülse
- 7
- zweite Passhülse
- 8
- Spannscheibe
- 9
- Schraubmutter
- 10
- Anschlussflansch
- 11
- Durchgangsbohrung
- 12
- Schraubenkopf
- 13
- Schraubenschaft
- 14
- erster Bereich
- 15
- zweiter Bereich
- 16
- dritter Bereich
- 17
- Gewindeteil
- 18
- Mantelfläche
- 19
- Durchgangsbohrung
- 20
- Rad
- 21
- Radsteg
- 22
- Durchgangsbohrung
- 23
- erste Stufe
- 24
- zweite Stufe
- 25
- dritte Stufe
- 26
- Reibring
- 27
- Reibring
- L
- Längsachse der Schrauben
- Q1
- Querschnitt
- Q2
- Querschnitt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3814614 A1 [0002]
- DE 102008033742 A1 [0002]
