-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wellenbremsscheibe für ein Schienenfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Wellenbremsscheiben/Nabenverbindung für ein Schienenfahrzeug.
-
Gattungsgemäße Wellenbremsscheiben für Schienenfahrzeuge bestehen üblicherweise aus zwei voneinander beabstandet angeordneten Reibgurten, zwischen denen Kühlstege zur Kühlung der Reibgurte angeformt sind sowie an den Reibgurten angeformte Anbindungslaschen zur Anbindung an einer Welle.
-
Derartige Wellenbremsscheiben werden üblicherweise aus einem Stück gegossen. Damit einher geht eine relativ aufwändige Fertigung, da aufgrund der Geometrie der Wellenbremsscheiben mit verlorenen Kernen und offen liegenden Gussformen gearbeitet werden muss.
-
Bedingt durch diesen Fertigungsvorgang ist auch eine Variierung der Geometriegestaltung solcher Wellenbremsscheiben sowie die Werkstoffauswahl stark eingeschränkt.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Wellenbremsscheibe bereitzustellen, die in einfacher Weise fertigbar ist und eine größere Designfreiheit bei der Geometriegestaltung sowie Werkstoffauswahl ermöglicht.
-
Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Wellenbremsscheibe/ Nabenverbindung bereitzustellen, die in einfacherer Weise montierbar ist.
-
Die erste Aufgabe wird durch eine Wellenbremsscheibe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
-
Die zweite Aufgabe wird durch eine Wellenbremsscheiben/Nabenverbindung mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst.
-
Die erfindungsgemäße Wellenbremsscheibe weist einen ersten Reibring und einen parallel und beabstandet zu diesem angeordneten zweiten Reibring sowie Einrichtungen zur Fixierung der Bremsscheibe an sich von einer Nabe radial nach außen erstreckenden Laschen auf. Die beiden Reibringe sind dabei als separate Bauteile ausgebildet.
-
Vorteil einer solchen mehrteiligen Wellenbremsscheibe ist vor allem die vergrößerte Designfreiheit bei der Geometriegestaltung und auch der Werkstoffauswahl.
-
Durch die Mehrteiligkeit und der damit einhergehenden Änderung der Fertigungsmethode ergeben sich darüber hinaus mehr Möglichkeiten bei der Auswahl der Werkstoffe, so dass beispielsweise ein Werkstoff mit hoher Wärmeleitfähigkeit zum Ableiten der Wärme von der Reibfläche der Reibringe eingesetzt werden kann.
-
Zusätzlich ist es von Vorteil, wenn der eingesetzte Werkstoff eine hohe Wärmekapazität aufweist, um möglichst viel Wärme bei geringem Temperaturhub aufnehmen zu können.
-
Vorteilhaft ist es außerdem, wenn der eingesetzte Werkstoff eine hohe Streckgrenze aufweist, um eine möglichst geringe Plastifizierung und damit eine geringe Tellerung zu erhalten.
-
Bei den derzeit verwendeten Gusswerkstoffen, aus denen gattungsgemäße Wellenbremsscheiben hergestellt werden, besteht eine solche Variabilität nicht.
-
Vorteilhafte Ausführungsvarianten der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsvariante sind die Reibringe als Stanz- oder Schmiedeteile ausgebildet.
-
Denkbar ist auch die Reibringe mittels Laser-/Wasserstrahlschneiden aus einfachen Halbzeugen herzustellen.
-
Beide Varianten ermöglichen eine besonders einfache Herstellung der Wellenbremsscheibe.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante ist ein erster Reibring der Bremsscheibe und ein zweiter Reibring spiegelsymmetrisch zu einer Fläche mittig zwischen den Reibringen und senkrecht zur Drehachse der Bremsscheibe ausgebildet.
-
Dadurch ist ermöglicht, die Teilezahl der Wellenbremsscheiben klein zu halten.
-
Die Einrichtungen zur Fixierung der Wellenbremsscheibe an sich von radial nach außen erstreckenden Laschen sind zumindest teilweise als sich radial zur Drehachse der Bremsscheibe nach innen erstreckende Reibringlaschen ausgebildet.
-
Dies bietet den Vorteil, die Reibringe bei montierter Nabe in beide Richtungen axial zur Nabe montieren und demontieren zu können.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante sind zumindest ein Teil der Einrichtungen als Durchgangsbohrungen im ersten Reibring und im zweiten Reibring senkrecht zur Reibfläche der Reibringe ausgebildet, in die ein Bolzen zur Befestigung der Reibringe an den sich von einer Nabe radial nach außen erstreckenden Laschen einführbar ist.
-
Dadurch ist eine Befestigung, insbesondere Verschraubung, der Wellenbremsscheibe im Bereich der Reibringe ermöglicht, so dass die Wellenbremsscheibe damit annähernd analog zu einer Radbremsscheibe ausgeführt werden kann.
-
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante ist zwischen dem ersten Reibring und dem zweiten Reibring ein als separates Bauteil ausgebildeter Kühlkörper aufgenommen, der form-, kraft- oder stoffschlüssig mit den Reibringen verbunden ist.
-
Auch hier besteht ein großer Vorteil der Mehrteiligkeit der Wellenbremsscheibe darin, dass der Kühlkörper aus einem für die Kühlwirkung optimalen Material hergestellt sein kann.
-
So ist der Kühlkörper gemäß einer vorteilhaften Ausführungsvariante als 3D-Druck-, Blech-, Sinter-, oder Gussteil ausgebildet oder besteht aus einem Vollmaterial, aus dem die Kühlkanäle herausgearbeitet sind.
-
Die Ausbildung des Kühlkörper als 3D-Druck, Blech-, Sinter-, oder auch Gussteil hat den Vorteil einer einfachen Fertigung.
-
Die Formgestaltung des Kühlkörpers als separat ausgebildetes Bauteil ist dabei sowohl hinsichtlich der Materialauswahl als auch in der Formgestaltung äußerst variabel wählbar.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante ist der Kühlkörper als parallel zu einer Reibfläche der Reibringe angeordnete alternierende Schichtung von ebenen Blechen und wellen- oder trapezförmig gebogenen oder gefalteten Zwischenelementen zur Ausbildung der Kühlkanäle ausgebildet.
-
Eine solche Ausführung des Kühlkörpers ermöglicht die Schaffung einer großen Oberfläche bei maximalem Kühlluftvolumenstrom, so dass mit einem derart ausgebildeten Kühlkörper eine besonders hohe Kühlwirkung erreicht werden kann.
-
Die Bleche und/oder die Zwischenelemente sind besonders bevorzugt parallel zu einer Reibfläche des Reibrings betrachtet kreisringförmig ausgebildet. Dies ermöglicht ein besonders einfaches Zusammensetzen des Kühlkörpers.
-
Zum Abfangen von Anpresskräften der Bremsbeläge bzw. durch thermische Ausdehnung bei einem Bremsvorgang bedingte Kräfte weist der Kühlkörper nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante mehrere senkrecht zur Reibfläche der Reibringe ausgerichtete, an den Reibflächen abgewandten Rückseiten der Reibringe anliegende Abstandshülsen auf.
-
Die erfindungsgemäße Wellenbremsscheibe-/Nabenverbindung für ein Schienenfahrzeug, bei der eine Bremsscheibe einen ersten Reibring und einen parallel und beabstandet zu diesem angeordneten zweiten Reibring aufweist und eine Nabe sich radial nach außen erstreckenden Laschen aufweist, zeichnet sich durch eine wie oben beschriebene Wellenbremsscheibe aus.
-
Nach einer vorteilhaften Ausführungsvariante sind jeweilige Laschen der Nabe einer Anbindungsstelle zwischen den Reibringlaschen des ersten Reibrings und des zweiten Reibrings aufgenommen.
-
Durch diese Anordnung ergeben sich zweischnittige Verbindungen anstatt der aus dem Stand der Technik bekannten einschnittigen Verbindungen, wodurch die Übertragung eines deutlich höheren Drehmoments an die Nabenanbindungsstellen oder Räderanbindungsstellen ermöglicht wird.
-
Des Weiteren ermöglicht eine solche Bauweise insgesamt eine Reduzierung der Anzahl der Verbindungsstellen zwischen Bremsscheibe und Nabe.
-
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der beiliegenden Figuren näher beschrieben.
-
Es zeigen:
- 1 eine schematische perspektivische teilgeschnittene Ansicht einer Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Wellenbremsscheibe, angebunden an eine Nabe und
- 2 eine schematische perspektivische Teilansicht einer alternativen Ausführungsvariante einer Wellenbremsscheibe.
-
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, des Reibrings, der Kühlkörper, der Nabe, der Kühlkanäle 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.
-
In den 1 und 2 ist mit dem Bezugszeichen 1 insgesamt jeweils eine Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Wellenbremsscheibe 1 für ein Schienenfahrzeug bezeichnet.
-
Wie in 1 dargestellt, weist die Wellenbremsscheibe 1 einen ersten Reibring 2 und einen parallel und beabstandet zu diesem angeordneten zweiten Reibring 4 auf.
-
An den einer Nabe 6 zugewandten Innenrändern der Reibringe 2, 4 sind Einrichtungen zur Fixierung der Wellenbremsscheibe 1 an sich von der Nabe 6 radial nach außen erstreckenden Laschen 7 angeformt. Die Reibringe 2, 4 sind dabei als separate Bauteile ausgebildet.
-
Die beiden Reibringe 2, 4 sind bevorzugt spiegelsymmetrisch zu einer Fläche mittig zwischen den Reibringen 2, 4 und senkrecht zur Drehachse D der Wellenbremsscheibe 1 ausgebildet.
-
Zur Befestigung der Wellenbremsscheibe 1 an einer auf eine Achse 5 aufgesetzte Nabe 6 erstrecken sich, wie in der Ausführungsvariante in 1 gezeigt ist, von einer radial inneren Mantelfläche 16 der Reibringe 2, 4 mehrere als Reibringlaschen 14 ausgebildete Einrichtungen radial nach innen.
-
Entsprechend erstrecken sich von der Nabe 6 Laschen 7 radial nach außen.
-
Wie in 1 weiter zu erkennen ist, werden die jeweiligen Laschen 7 der Nabe 6 zwischen einander gegenüberliegenden Reibringlaschen 14 des ersten Reibrings 2 und des zweiten Reibrings 4 eingeklemmt.
-
Zur Festlegung der Wellenbremsscheibe 1 an der Nabe 6 werden durch die Öffnungen der Reibringlaschen 14 und der Laschen 7 Schrauben durchgeführt, die der Fixierung der Reibringlaschen 14 mit der jeweiligen Lasche 7 der Nabe 6 dienen.
-
Dadurch ergibt sich eine zweischnittige Verbindung zwischen den Reibringlaschen 14 und den Laschen 7 der Nabe 6, wodurch eine Erhöhung des übertragbaren Drehmoments bei einem Bremsvorgang ermöglicht ist.
-
Durch das größere übertragbare Drehmoment ist darüber hinaus ermöglicht, die Anzahl der aus den Laschen 7 und den Reibringlaschen 14 bestehenden Verbindungsstellen zwischen Wellenbremsscheibe 1 und Nabe 6 zu verringern.
-
Bei der in 2 gezeigten Ausführungsvariante dient zur Festlegung der Wellenbremsscheibe 1 an einer Achse 5 eine Nabe 6 mit sich radial nach außen erstreckenden Laschen 7, deren Enden an den Innenflächen der Reibringe 2, 4 anliegen und Bohrungen aufweisen, durch die Schrauben durchführbar sind, die der Fixierung der Reibringe 2, 4 mit der jeweiligen Lasche 7 der Nabe 6 dienen.
-
Zwischen den Reibringen 2, 4 weist die Wellenbremsscheibe 1 in beiden in 1 und 2 gezeigten Ausführungsvarianten einen mit den Reibringen 2, 4 verbundenen Kühlkörper 3 auf.
-
Auch der Kühlkörper 3 ist als von den Reibringen 2, 4 getrennt gefertigtes Bauteil ausgebildet. Die Reibringe 2, 4 und der Kühlkörper 3 sind dabei form-, kraft- oder stoffschlüssig miteinander verbunden.
-
Der in 2 gezeigte Reibring 2 kann als massives Gussteil ausgebildet sein. Bevorzugt ist eine Ausbildung der Reibringe 2, 4 als Stanz- oder Fräß- oder Schmiedeteil.
-
Der Kühlkörper 3 ist in der in 1 gezeigten Ausführungsvariante als parallel zu einer Reibfläche des Reibrings 2 bzw. der Reibringe 2, 4 angeordnete alternierende Schichtung von ebenen Blechen 11 sowie wellen- oder trapezförmig gebogenen oder gefalteten Zwischenelementen 12 ausgebildet.
-
Die durch die wellen- oder trapezförmig gebogenen oder gefalteten Zwischenelemente 12 bilden dabei mit dem diese einschließenden Blechen 11 Kühlkanäle 10.
-
An der Anlagefläche zur jeweiligen Innenfläche des Reibrings 2, 4 kann ein Zwischenelement 12 zusammen mit der Innenfläche des Reibrings 2, 4 Kühlkanäle 10 ausbilden.
-
Denkbar ist auch, die ebenen Bleche 11 wegzulassen, so dass, wie in der in 2 gezeigten Ausführungsvariante der Kühlkörper 3 als parallel zu einer Reibfläche des Reibrings 2 bzw. der Reibringe 2, 4 angeordnete Schichtung wellen- oder trapezförmig gebogener oder gefalteter Zwischenelemente 12 ausgebildet ist. Hier bilden die übereinander liegenden wellen- oder trapezförmig gebogenen oder gefalteten Zwischenelemente 12 bzw. ein Zwischenelement 12 zusammen mit der Innenfläche des Reibrings 2 die Kühlkanäle 10.
-
Die Ausrichtung der Wellen der Zwischenelemente 12 ist bevorzugt dergestalt, dass sich die Kühlkanäle 10 radial zur Drehachse des Reibrings 2 erstrecken. Denkbar ist auch eine schrägwinklige Ausrichtung der Kühlkanäle 10 zur Drehachse des Reibrings 2.
-
Wie in 1 gezeigt, ist der Kühlkörper 3 zwischen den beiden Reibringen 2, 4 der Wellenbremsscheibe 1 aufgenommen.
-
Der Kühlkörper 3 kann alternativ auch als mit einem 3D-Druckverfahren hergestelltes Bauteil oder auch als Blech- oder Sinterteil ausgebildet sein.
-
Denkbar ist es auch, den Kühlkörper 3 als Gussteil auszubilden. Denkbar ist auch, den Kühlkörper 3 aus einem Vollmaterial zu fertigen, aus dem die Kühlkanäle 10 herausgearbeitet sind.
-
Bei der in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsvariante des Kühlkörpers 3 sind die ebenen Bleche 11 und die wellen- oder trapezförmig gebogenen oder gefalteten Zwischenelemente 12, parallel zu einer Reibfläche des Reibrings 2 betrachtet, kreisringförmig ausgebildet.
-
Denkbar ist es auch, die Bleche 11 und/oder Zwischenelemente 12 beispielsweise nur teilkreisringförmig auszubilden und dementsprechend mehrere solcher Bleche 11 und/oder Zwischenelemente 12 nebeneinander anzuordnen.
-
Zur Verringerung der Luftförderleistung durch den Kühlkörper ist es außerdem denkbar, Löcher oder Schlitze in den Blechen 11 und/oder den Zwischenelemente 12 vorzusehen.
-
Die Verbindung der Bleche 11 und Zwischenelemente 12 miteinander erfolgt dabei vorzugsweise stoffschlüssig, beispielsweise durch Löten oder Schwei-βen.
-
Denkbar ist auch, die ebenen Bleche 11 und die Zwischenelemente 12 miteinander zu verschrauben.
-
Wie in 1 des Weiteren gezeigt ist, weist der Kühlkörper 3 mehrere senkrecht zur Reibfläche des wenigstens einen Reibrings 2 ausgerichtete, an einer der Reibfläche 13 abgewandten Rückseite 15 des wenigstens einen Reibrings 2 anliegende Abstandshülsen 9 auf.
-
In diese Abstandshülsen 9 können vorzugsweise Schrauben oder Bolzen von der Reibfläche 13 des Reibrings 2 her eingesetzt werden.
-
Dazu sind Bohrungen 8 im Reibring 2 vorgesehen, in die entsprechende Schrauben oder Bolzen zur Befestigung des Reibrings 2 an einer Nabe oder einem Rad eingesetzt werden können und mit denen der Kühlkörper 3 am Reibring 2 festlegbar ist.
-
Um Ausgleichsbewegungen infolge einer wärmebedingten Ausdehnung der Bauteile des Kühlkörpers 3 zu ermöglichen, sind gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante zwischen zwei oder mehreren der Bleche 11 Federelemente angeordnet.
-
Die Federelemente sind dabei beispielsweise als Tellerfedern ausgebildet.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Wellenbremsscheibe
- 2
- Reibring
- 3
- Kühlkörper
- 4
- Reibring
- 5
- Achse
- 6
- Nabe
- 7
- Befestigungselement
- 8
- Bohrung
- 9
- Abstandshülse
- 10
- Kühlkanal
- 11
- Blech
- 12
- Zwischenelement
- 13
- Reibfläche
- 14
- Reibringlasche
- 15
- Rückseite
- 16
- Mantelfläche
- 17
- Bohrung
- D
- Drehachse
