DE102022106026A1 - Brake pad for a disc brake of a rail vehicle and disc brake - Google Patents
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Abstract
Ein Bremsbelag (3) für eine Scheibenbremse (1) eines Schienenfahrzeugs weist eine im Wesentlichen kreisringsegmentförmige Trägerplatte (4), wenigstens einen an der Trägerplatte (4) gehaltenen Belagträger (5) und wenigstens einen an dem Belagträger (5) befestigten Reibbelag (6) auf, wobei die Trägerplatte (4) sich in Umfangsrichtung über einen Winkel von wenigstens 150° und bis zu 250° erstreckt und/oder die Dicke des Belagträgers (5) größer ist als die Dicke (dB) des unverschlissenen Reibbelags (6). Des Weiteren wird eine Scheibenbremse (1) für ein Schienenfahrzeug beschrieben.A brake lining (3) for a disc brake (1) of a rail vehicle has a carrier plate (4) which is essentially in the shape of an annular segment, at least one lining carrier (5) held on the carrier plate (4) and at least one friction lining (6) attached to the lining carrier (5). on, wherein the carrier plate (4) extends in the circumferential direction over an angle of at least 150 ° and up to 250 ° and / or the thickness of the lining carrier (5) is greater than the thickness (dB) of the unworn friction lining (6). A disc brake (1) for a rail vehicle is also described.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Bremsbelag für eine Scheibenbremse eines Schienenfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Scheibenbremse eines Schienenfahrzeugs mit einem solchen Bremsbelag.The present invention relates to a brake pad for a disc brake of a rail vehicle according to the preamble of claim 1. The invention further relates to a disc brake of a rail vehicle with such a brake pad.
Gattungsgemäße Bremsbeläge sind beispielsweise aus der
Im Rahmen einer Stoppbremsung eines Schienenfahrzeugs können die organischen Reibbeläge etwa 5 % und die gesinterten Reibbeläge etwa 10 % der umzuwandelnden kinetischen Energie aufnehmen. Der überwiegende Anteil der dabei freiwerdenden Wärmeenergie muss dabei in der Bremsscheibe gespeichert werden können, ohne die zulässige Temperatur an der Oberfläche der Bremsscheibe zu überschreiten.When braking a rail vehicle to a stop, the organic friction linings can absorb around 5% and the sintered friction linings around 10% of the kinetic energy to be converted. The majority of the heat energy released must be able to be stored in the brake disc without exceeding the permissible temperature on the surface of the brake disc.
Der Anteil an Energie, der während einer solchen Stoppbremsung durch Strahlung oder Konvektion an die Umgebung abgegeben wird, kann dabei nahezu vernachlässigt werden.The proportion of energy that is released into the environment through radiation or convection during such stop braking can be almost neglected.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Bremsbelag für eine Scheibenbremse eines Schienenfahrzeugs bereitzustellen, der in der Lage ist, einen möglichst großen Anteil der freiwerdenden Wärmeenergie aufnehmen zu können.The object of the present invention is to provide a brake pad for a disc brake of a rail vehicle which is able to absorb as large a proportion as possible of the heat energy released.
Die gestellte Aufgabe wird durch einen Bremsbelag für eine Scheibenbremse eines Schienenfahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.The task is solved by a brake pad for a disc brake of a rail vehicle with the features of claim 1.
Die gestellte Aufgabe wird des Weiteren durch eine Scheibenbremse eines Schienenfahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst.The task is further solved by a disc brake of a rail vehicle with the features of claim 15.
Der erfindungsgemäße Bremsbelag für eine Scheibenbremse eines Schienenfahrzeugs weist eine im Wesentlichen kreisringsegmentförmige Trägerplatte sowie wenigstens einen an der Trägerplatte gehaltenen Belagträger und wenigstens einen an dem Belagträger befestigten Reibbelag auf.The brake lining according to the invention for a disc brake of a rail vehicle has a substantially circular ring segment-shaped carrier plate and at least one lining carrier held on the carrier plate and at least one friction lining attached to the lining carrier.
Die Trägerplatte erstreckt sich dabei in Umfangsrichtung über einen Winkel von wenigstens 150° und bis zu 250° und/oder die Dicke des Belagträgers ist größer als die Dicke des unverschlissenen Reibbelags.The carrier plate extends in the circumferential direction over an angle of at least 150° and up to 250° and/or the thickness of the lining carrier is greater than the thickness of the unworn friction lining.
Sowohl die Verlängerung der Trägerplatte und der damit einhergehenden Vergrößerung der Reibfläche als auch die Verringerung der Dicke des Reibbelags ermöglichen in einfacher Weise eine Reduktion des Wärmewiderstandes und damit eine verbesserte Wärmeleitfähigkeit des Bremsbelags zum Transport der bei einem Bremsvorgang entstehenden Reibenergie in den Belagträger.Both the lengthening of the carrier plate and the associated increase in the friction surface as well as the reduction in the thickness of the friction lining enable a simple reduction in thermal resistance and thus improved thermal conductivity of the brake lining for transporting the frictional energy generated during a braking process into the lining carrier.
Die Ausgestaltung des Belagträgers mit vergrößerter Dicke (gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten üblichen Belagträgerdicken) ermöglicht zudem eine Vergrößerung der Wärmekapazität des Bremsbelags.The design of the lining carrier with increased thickness (compared to the usual lining carrier thicknesses known from the prior art) also enables the heat capacity of the brake lining to be increased.
Ein solchermaßen ausgestalteter Bremsbelag, eingesetzt in einer Schienenfahrzeug-Scheibenbremse kann auf unterschiedlichste Art und Weise vorteilhaft genutzt werden.A brake pad designed in this way, used in a rail vehicle disc brake, can be used advantageously in a variety of ways.
So kann dadurch die Anzahl der Bremsscheiben und zugehöriger Bremsbeläge aufgrund des verbesserten Wärmeaufnahmevermögens insgesamt reduziert werden, was den weiteren Vorteil einer Reduktion ungefederter Massen sowie Reduktion der Fahrzeuggesamtmasse mit sich bringt.The number of brake discs and associated brake pads can be reduced overall due to the improved heat absorption capacity, which has the further advantage of reducing unsprung masses and reducing the overall vehicle mass.
Mit der erhöhten Leistungsfähigkeit der Bremse aufgrund der thermischen Entlastung ist es darüber hinaus möglich, leichtere Bremsscheiben, beispielsweise aus Aluminium gefertigte Bremsscheiben oder auch Bremsscheiben mit reduzierten Abmessungen einzusetzen, was ebenfalls zu einer Reduktion der ungefederten Massen führt.With the increased performance of the brake due to the thermal relief, it is also possible to use lighter brake discs, for example brake discs made of aluminum or brake discs with reduced dimensions, which also leads to a reduction in the unsprung masses.
Weiter können anstelle von sonst üblichen Stahlgussbremsscheiben auch Graugussbremsscheiben eingesetzt werden, was mit einer erheblichen Kostenreduktion einhergeht.Furthermore, instead of the usual cast steel brake discs, gray cast iron brake discs can also be used, which results in a significant cost reduction.
Weiter ist durch den Einsatz erfindungsgemäßer Bremsbeläge ermöglicht, die Nutzlast des Fahrzeugs zu erhöhen, was mit einer verbesserten Fahrzeugperformance einhergeht. Denkbar ist auch die Möglichkeit einer Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit aufgrund der verbesserten Leistungsfähigkeit der Bremsbeläge und der Scheibenbremse.Furthermore, the use of brake pads according to the invention makes it possible to increase the payload of the vehicle, which is accompanied by improved vehicle performance. The possibility of increasing the vehicle speed due to the improved performance of the brake pads and the disc brake is also conceivable.
Schließlich ermöglicht die durch den erfindungsgemäßen Bremsbelag erfolgte thermische Entlastung der Bremsscheibe eine Reduktion der Lebenszykluskosten der Scheibenbremse.Finally, the thermal relief of the brake disc caused by the brake pad according to the invention enables a reduction in the life cycle costs of the disc brake.
Vorteilhafte Ausführungsvarianten der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiment variants of the invention are the subject of the subclaims.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsvariante erstreckt sich die Trägerplatte in Umfangsrichtung über einen Winkel von 180°, was eine nochmalige Vergrö-ßerung der Belagfläche und der sich daraus ergebenden oben genannten Vorteile mit sich bringt.According to an advantageous embodiment variant, the carrier plate extends in the circumferential direction over an angle of 180°, which results in a further increase in the surface area and the resulting advantages mentioned above.
Die Dicke des Belagträgers beträgt gemäß einer vorteilhaften Ausführungsvariante mehr als das Zweifache der Dicke des unverschlissenen Reibbelags, was eine Optimierung der Wärmekapazität des Belagträgers mit sich bringt.According to an advantageous embodiment variant, the thickness of the lining carrier is more than twice the thickness of the unworn friction lining, which results in an optimization of the heat capacity of the lining carrier.
Der Reibbelag ist bevorzugt in mehrere Reibbelagsegmente aufgeteilt.The friction lining is preferably divided into several friction lining segments.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante ist der Belagträger aus Aluminium gefertigt. Aluminium besitzt, bei geringer Masse, zum einen eine hohe spezifische Wärmekapazität und zum andern eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit.According to a further advantageous embodiment variant, the lining carrier is made of aluminum. Despite its low mass, aluminum has a high specific heat capacity and very good thermal conductivity.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Bremsbelags sind an der Trägerplatte mehrere Belagträger mit jeweils einem daran befestigten Reibbelag gehalten.According to a further advantageous embodiment variant of the brake lining according to the invention, several lining carriers, each with a friction lining attached thereto, are held on the carrier plate.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante erstreckt sich jeder der Belagträger und der daran befestigte Reibbelag in Umfangsrichtung über einen Winkel von etwa 45°.In a preferred embodiment variant, each of the lining carriers and the friction lining attached to them extends in the circumferential direction over an angle of approximately 45°.
Die Aufteilung des Belagträgers in mehrere Belagträger, die an der Trägerplatte befestigt sind, ermöglicht eine Reduktion der Wölbung der Gesamtfläche.Dividing the lining carrier into several lining carriers, which are attached to the carrier plate, enables the curvature of the overall surface to be reduced.
Zu diesem Zweck weist der Belagträger gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante zudem mehrere Nuten auf.For this purpose, according to a further advantageous embodiment variant, the lining carrier also has several grooves.
Diese Nuten sind in einer vorteilhaften Ausführungsvariante in einer der Trägerplatte zugewandten Fläche des Belagträgers eingebracht.In an advantageous embodiment variant, these grooves are made in a surface of the lining carrier that faces the carrier plate.
Die Nuten dienen hier insbesondere dazu, den Belagträger biegeweicher zu gestalten, um eine Wölbung des Bremsbelags aufgrund der einseitigen thermischen Belastung des Bremsbelags zu reduzieren.The grooves here serve in particular to make the lining carrier more flexible in order to reduce curvature of the brake lining due to the one-sided thermal load on the brake lining.
In einer alternativen vorteilhaften Ausführungsvariante erstrecken sich die Nuten von einer Reibfläche des Reibbelags bis in eine dem Reibbelag zugewandte Fläche des Belagträgers.In an alternative advantageous embodiment variant, the grooves extend from a friction surface of the friction lining into a surface of the lining carrier facing the friction lining.
Die Nuten auf dieser Seite des Bremsbelags ermöglichen insbesondere eine Reduktion der Wölbung der Gesamtfläche durch die Aufteilung der Reibfläche auf mehrere Einzelflächen.The grooves on this side of the brake pad enable, in particular, a reduction in the curvature of the overall surface by dividing the friction surface into several individual surfaces.
Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante erstrecken sich erste Nuten radial zu einem gedachten Ursprung der kreisringsegmentförmigen Trägerplatte.According to a further embodiment variant, first grooves extend radially to an imaginary origin of the annular segment-shaped carrier plate.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante erstrecken sich zweite Nuten tangential oder konzentrisch zu dem gedachten Ursprung der kreisringsegmentförmigen Trägerplatte.In a further advantageous embodiment variant, second grooves extend tangentially or concentrically to the imaginary origin of the annular segment-shaped carrier plate.
Gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Bremsbelags weist dieser eine Vielzahl von wenigstens neun Belagträgern mit jeweils einem daran befestigten Reibbelag auf, die elastisch auf der Trägerplatte gelagert sind.According to a further alternative embodiment of a brake pad according to the invention, it has a plurality of at least nine pad carriers, each with a friction lining attached to it, which are elastically mounted on the carrier plate.
Bei diesem Bremsbelag ist bevorzugt an jedem der Belagträger ein Befestigungszapfen befestigt, der über eine in einer Ausnehmung der Trägerplatte abgestützte Spannfeder an der Trägerplatte bewegbar, insbesondere schwenkbar gehalten ist.In this brake pad, a fastening pin is preferably attached to each of the pad carriers, which is held movably, in particular pivotally, on the carrier plate via a tension spring supported in a recess in the carrier plate.
Die erfindungsgemäße Scheibenbremse eines Schienenfahrzeugs weist eine Bremszange mit wenigstens einem Bremsbelaghalter und wenigstens einem an diesem angeordneten Bremsbelag auf. Der Bremsbelag ist dabei wie oben beschrieben ausgebildet.The disc brake according to the invention of a rail vehicle has a brake caliper with at least one brake pad holder and at least one brake pad arranged thereon. The brake pad is designed as described above.
In einer Ausführungsvariante ist die Trägerplatte des Bremsbelags einstückig mit dem Bremsbelaghalter 8 ausgebildet, was einen nochmals direkteren Energietransport zwischen Trägerplatte und Bremsbelaghalter ermöglicht und den Zusammenbau der Scheibenbremse zusätzlich erleichtert.In one embodiment variant, the carrier plate of the brake pad is formed in one piece with the
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- Es zeigen:
-
1 eine schematische perspektivische Darstellung einer Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Scheibenbremse mit an einer Bremszange angeordnetem Bremsbelag, -
2 eine perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Bremsbelags mit vier an der Trägerplatte fixierten Belagträgersegmenten, -
3 eine perspektivische Einzeldarstellung eines der Belagträgersegmente mit Nuten im Belagträger, -
4 eine alternative Ausführungsvariante eines erfindungsgemä-ßen Bremsbelags mit Nuten im Reibbelag und im Belagträger, -
5 eine Einzeldarstellung eines Segments eines Belagträgers mit daran angeordnetem, durch Nuten und einer Vielzahl von Reibbelagsegmenten aufgeteilten Reibbelag, -
6 und7 den4 und5 entsprechende Darstellungen mit tangential anstelle konzentrisch zu einem Ursprung der kreisringsegmentförmigen Trägerplatte eingebrachten zweiten Nuten, -
8 eine der4 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Bremsbelags mit einer Vielzahl von an der Trägerplatte angeordneten Belagträgern und -
9 eine Schnittansicht durch den Bremsbelag gemäß8 mit Darstellung der elastischen Fixierung eines der Belagträger an der Trägerplatte.
-
- Show it:
-
1 a schematic perspective view of an embodiment variant of a disc brake according to the invention with a brake pad arranged on a brake caliper, -
2 a perspective view of a first embodiment variant of a brake pad according to the invention with four pad carrier segments fixed to the carrier plate, -
3 a perspective individual view of one of the lining carrier segments with grooves in the lining carrier, -
4 an alternative embodiment variant of a brake lining according to the invention with grooves in the friction lining and in the lining carrier, -
5 an individual representation of a segment of a lining carrier with a friction lining arranged thereon and divided by grooves and a large number of friction lining segments, -
6 and7 the4 and5 corresponding representations with second grooves introduced tangentially instead of concentrically to an origin of the annular segment-shaped carrier plate, -
8th one of the4 Corresponding representation of a further embodiment variant of a brake pad according to the invention with a large number of pad carriers arranged on the carrier plate and -
9 a sectional view through the brake pad according to8th showing the elastic fixation of one of the lining carriers on the carrier plate.
-
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 des Bremsbelags, der Trägerplatte, der Belagträger, des Reibbelags 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 the following description of the figures, terms such as top, bottom, left, right, front, rear, etc. refer exclusively to the exemplary representation and position of the brake pad, the carrier plate, the pad carrier, the friction lining and the like selected in the respective figures. These terms are not to be understood as restrictive, i.e. these relationships can change due to different working positions or the mirror-symmetrical design or the like.
In
Die Scheibenbremse 1 weist eine Bremsscheibe 2 auf, die von einer Bremszange 7 umgriffen wird. Die Zangenhebel der Bremszange 7 werden dabei pneumatisch, hydraulisch oder elektromotorisch betätigt. Am vorderen Ende der Zangenhebel ist jeweils ein Bremsbelaghalter 8 angeordnet, an dem ein Bremsbelag 3 befestigt ist.The disc brake 1 has a brake disc 2, which is gripped by a brake caliper 7. The caliper levers of the brake caliper 7 are actuated pneumatically, hydraulically or by an electric motor. A
Ausführungsvarianten eines solchen Bremsbelags 3 sind in den
Den unterschiedlichen Ausführungsvarianten von Bremsbelägen 3 gemeinsam ist eine im Wesentlichen kreisringsegmentförmige Trägerplatte 4, wenigstens ein an der Trägerplatte 4 gehaltener Belagträger 5 sowie wenigstens ein an dem Belagträger 5 befestigter Reibbelag 6.What the different embodiment variants of
Die Trägerplatte 4 erstreckt sich dabei in Umfangsrichtung über einen Winkelbereich von wenigstens 150° und bis zu 250°.The
Alternativ oder zusätzlich ist die Dicke dB des Belagträgers 5 größer als die Dicke dR des unverschlissenen Reibbelags 6, wie es beispielhaft in den
Eine erste Ausführungsvariante eines solchen Bremsbelags 3 ist in
Bei diesem Bremsbelag 3 erstreckt sich die Trägerplatte 4 in Umfangsrichtung über einen Winkel von 180°. Die parallel zu einer Reibfläche 21 der Bremsscheibe 2 ausgerichtete Fläche der Trägerplatte 4 wird bei dieser Ausführungsvariante des Bremsbelags 3 durch vier gleich große Segmente eines Belagträgers 5 bedeckt.In this
Ein einzelnes Segment eines solchen Belagträgers 5 ist in
Wie weiter in den
Die Dicke dB des Belagträgers 5 ist dabei bevorzugt mehr als zweimal so dick als die Dicke dR des unverschlissenen Reibbelags 6.The thickness d B of the
Wie weiter in den
Die so sich überkreuzenden Nuten 51, 52 ermöglichen es, den Belagträger 5 biegeweicher zu gestalten, um so einer Wölbung des Bremsbelags 3 aufgrund der einseitigen thermischen Belastung des Bremsbelags 3 während eines Bremsvorgangs leichter entgegenwirken zu können. Der Belagträger 5 ist dabei bevorzugt an der Trägerplatte 4 mit in Gewindebohrungen 53 in jeweiligen durch die Nuten 51, 52 entstehenden Segmenten des Belagträgers 5 verschraubt.The
Auf der dem Belagträger 5 abgewandten Seite der Trägerplatte 4 ist, wie in den
Wie in
Denkbar ist auch, die Trägerplatte 4 des Bremsbelags 3 einstückig mit dem Bremsbelaghalter 8 auszubilden.It is also conceivable to design the
In einer in den
Auch hier sind die ersten Nuten 51 radial zu dem Ursprung der kreisringsegmentförmigen Trägerplatte 4 und die zweiten Nuten 52, 62 konzentrisch zu dem gedachten Ursprung U der kreisringsegmentförmigen Trägerplatte 4 ausgerichtet. Here too, the
Bei der in den
In den
Zur schwenkbaren Halterung dient dabei eine Spannfeder 11, gezeigt in
Der bzw. die Belagträger 5 sind bevorzugt aus einem Material mit gegenüber dem Reibmaterial höheren spezifischen Wärmeleitfähigkeit und spezifischen Wärmekapazität gefertigt, beispielsweise aus Aluminium.The lining carrier(s) 5 are preferably made of a material with a higher specific thermal conductivity and specific heat capacity than the friction material, for example aluminum.
Gemeinsam ist allen Bremsbelägen, dass durch die geringe Dicke des Reibbelags 6 relativ zum Belagträger 5 die beim Bremsvorgang entstehende Reibenergie möglichst schnell und mit geringem Widerstand von der Bremsscheibe in den Belagträger 5 transportiert werden kann.What all brake pads have in common is that due to the small thickness of the friction lining 6 relative to the
Denkbar ist auch, den Bremsbelag 3 so auszubilden, dass dieser in seinem umfänglichen Abmaß dem Abmaß herkömmlicher Bremsbeläge entspricht, die in Umfangsrichtung einen Winkel von 90° - 120° überstreichen, da bereits durch die reduzierte Dicke des Reibbelags 6 die entstehende Reibenergie schnell und mit geringem Widerstand weg von der Bremsscheibe 2 in den Belagträger 5 transportiert wird.It is also conceivable to design the
Ebenfalls ist es umgekehrt denkbar, die Dicke des Reibbelags 6 wie im Stand der Technik beizubehalten, da durch die größere Reibbelagfläche ebenfalls eine Reduktion des Wärmewiderstands erreichbar ist.Conversely, it is also conceivable to maintain the thickness of the friction lining 6 as in the prior art, since a reduction in thermal resistance can also be achieved due to the larger friction lining surface.
BEZUGSZEICHENLISTEREFERENCE SYMBOL LIST
- 11
- Scheibenbremse Disc brake
- 22
- BremsscheibeBrake disc
- 2121
- Reibfläche friction surface
- 33
- Bremsbelag brake pad
- 44
- Trägerplattecarrier plate
- 4141
- Ausnehmung recess
- 55
- BelagträgerPad carrier
- 5151
- erste Nutfirst groove
- 5252
- zweite Nutsecond groove
- 5353
- Gewindebohrung Threaded hole
- 66
- Reibbelagfriction lining
- 6161
- erste Nutfirst groove
- 6262
- zweite Nutsecond groove
- 6363
- Reibfläche friction surface
- 77
- BremszangeBrake caliper
- 88th
- BremsbelaghalterBrake pad holder
- 99
- Querstegcross bar
- 1010
- BefestigungszapfenFastening pin
- 1111
- Spannfeder tension spring
- dRdr
- Dicke des ReibbelagsThickness of the friction lining
- dBdB
- Dicke des BelagträgersThickness of the lining carrier
- UU
- Ursprungorigin
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102014119489 A1 [0002]DE 102014119489 A1 [0002]
- EP 0784761 A1 [0002]EP 0784761 A1 [0002]
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