DE1044857B

DE1044857B - Scheibenbremse fuer Schienenfahrzeuge

Info

Publication number: DE1044857B
Application number: DEK31339A
Authority: DE
Inventors: Dr Ernst Moeller
Original assignee: KNORR BREMSE GmbH; Knorr Bremse AG
Current assignee: KNORR BREMSE GmbH; Knorr Bremse AG
Priority date: 1957-03-08
Filing date: 1957-03-08
Publication date: 1958-11-27

Description

Scheibenbremse für Schienenfahrzeuge Die Erfindung betrifft eine Scheibenbremse für Schienenfahrzeuge, bei welcher die Radscheibe bzw. eine vom Rad getrennt angeordnete Bremsträgerscheibe aus Aluminium und die Radachse aus Stahl hergestellt sind.
Bei Scheibenbremsen, deren Trägerscheiben ebenfalls aus Stahl hergestellt sind, ist es zur Erreichung möglichst großflächiger Bremsscheiben bekannt, dieselben in der Nähe des äußeren Radscheibenumfanges zu befestigen, wobei an den Innenseiten der Bremsscheiben Mittel zum Fördern eines eine Überhitzung der Radreifen verhindernden Kühlluftstromes vorgesehen sind.
Des weiteren ist es bei derartigen Scheibenbremsen bekannt, Führungen zur Aufnahme von Torsionskräften zwischen den Radscheiben und den Bremsscheiben vorzusehen, die jedoch radiale Bewegungen zwischen denselben erlauben.
Bisherige Scheibenbremsen mit Aluminiumradscheiben weisen den Nachteil auf, daß entstehende Bremswärme von den Bremsscheiben über deren Befestigungen in der Nähe der Radnabe direkt in die Radscheibe abzufließen vermag, was zur Folge haben kann, daß sich das Aluminiumrad entsprechend dem gegenüber Stahl mehrfachen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Aluminiums so stark ausdehnt, daß sich der Preßsitz der Radscheibe an der Achse löst.
Dieser Gefahr der letztgenannten Scheibenbremsen soll nun damit begegnet werden, daß man die Radnabe gegen jeden Wärmeeinfluß so gut wie möglich abschirmt, wobei Konvektions- und Strahlungswärme in ihrem Einfluß auf die Radnabe abzudämmen sind.
Der erfinderische Gedanke besteht hierbei in einer solchen Lagerung mindestens einer Bremsscheibe an der Radscheibe bzw. an einer Bremsträgerscheibe, daß zur Drosselung des von ersterer zur Nabe der Rad-bzw. Bremsträgerscheibe gerichteten Wärmeflusses lediglich in an sich bekannter Weise in der Nähe des äußeren Umfangs eine den Wärmefluß möglichst dämmende mechanische Verbindung zwischen der Bremsscheibe und der überdies einem Kühlluftstrom ausgesetzten Radscheibe oder Bremsträgerscheibe besteht.
Hierbei wird der Weg des Wärmeflusses nicht nur stark verlängert und damit letzterer in seiner Wirkung stark geschwächt, sondern es ist auch dafür Sorge getragen, daß an den Befestigungsstellen von Brems- und Radscheiben kleinquerschnittige Übergangsstellen und damit Drosselstellen für den Wärmefluß bestehen. Überdies ist für genügenden Kühlluftdurchsatz der Brems- und Radscheiben Rechnung getragen. So wird der auf die Radscheibe hin gerichtete Kühlluftstrom dadurch begünstigt, daß die Bremsscheiben an ihren über den gesamten Umfang angeordneten Befestigungstellen von radialen Kühlluftkanälen unterbrochen sind. In weiterer Ausbildung der Erfindung ist die an sich bekannte paarweise Anordnung der Bremsscheiben an der Rad- bzw. Bremsträgerscheibe vorgesehen. Hierbei kann die Einrichtung so gestaltet sein, daß das Bremsscheibenpaar an seinem Außendurchmesser in an sich bekannter Weise in entsprechenden Führungen der Radscheibe oder der Trägerscheibe liegt. Die Führungen können durch die Rippen der Rad- oder der Trägerscheibe gebildet werden, die zugleich die an den Bremsscheiben auftretenden Bremsmomente übertragen. Die Befestigungsschrauben für das Bremsscheibenpaar sind des weiteren so in Durchbrechungen der Rad- bzw. Trägerscheibe angeordnet, daß sie letztere Scheibe ohne deren Berührung durchdringen. Zur leichteren Demontage der Bremsscheiben von den Rädern ist mindestens eine Bremsscheibe in mindestens zwei Hälften geteilt. Ein Ausführungsbeispiel zeigt die zweckmäßige Abschirmung der Rad- bzw. Trägerscheibe gegen von den Bremsscheiben abgestrahlte Wärme derart, daß mindestens eine Bremsscheibe an der Rad- bzw. Trägerscheibe unter Zwischenschaltung einer die Strahlungswärme abschirmenden Tellerscheibe angeordnet ist, wobei sowohl Bremsscheibe als auch Tellerscheibe an ihrer Innenseite den Kühlluftstrom leitende Schaufeln oder Rippen aufweisen.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Einrichtung nach der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine Radachse 1 aus Stahl, auf welcher eine Radscheibe 3 aus Aluminium aufgeschrumpft ist, welche ihrerseits den aus Stahlguß bestehenden Radreifen 5 trägt. Ein Bremsscheibenpaar 7 ist mittels Schrauben 9 in der Nähe des äußeren Umfanges an der Radscheibe 3 befestigt, wobei sich das Bremsscheibenpaar mittels Ansätzen 11 gegenseitig abstützt. Hierbei ist dafür Sorge getragen, daß die Ansätze 11 vollkommen von Kühlluft umspült sind, d. h. daß in der Radscheibe 3 Bohrungen 13 vorgesehen sind, welche von den Ansätzen 11 durchdrungen werden, ohne daß eine Berührung der Ansätze mit der Radscheibe 3 erfolgt. Am gesamten Umfang der Bremsscheiben 7 sind in gleichen Abständen gekröpfte Augen 15 angeordnet, welche der Befestigung der Scheiben 7 an der Radscheibe 3 dienen. Die Augen 15 sind unterbrochen von Luftkanälen 17, welche den optimalen Abfluß der an der Nabe einströmenden Kühlluft gewährleisten.
Der diesem Ausführungsbeispiel vorhandene Wärmefluß verläuft vom luftgekühlten Scheibenpaar 7 über die Drosselstellen der Augen 15 zum äußeren Umfang der Radscheibe 3 und bewegt sich radial über den ganzen Querschnitt der Radscheibe 3 zur Radnabe hin. Auf diesem langen Wege wird der Wärmefluß infolge der auf die Außenflächen der Radscheibe 3 einwirkenden Kühlluft so stark abgeschwächt, daß ein schädlicher Einfluß der Bremswärme auf den Schrumpfsitz der Radnabe nicht mehr zu befürchten ist.
Fig. 2 zeigt in einem anderen Ausführungsbeispiel die Radachse 1 aus Stahl, die Radscheibe 3 aus Aluminium und den Radreifen 5 aus Stahlguß. Die Bohrungen 13 sind näher an das Zentrum der Radnabe herangebracht, die Ansätze 11 liegen am inneren Umfang des Bremsscheibenpaares 7 und sind für die Aufnahme der Befestigungsschrauben 9 durchbohrt. Wieder besteht ein Luftspalt an den Bohrungen 13 zwischen den Ansätzen 11 und der Radscheibe 3. Die Luftkanäle 17 sind vom äußeren Umfang des Bremsscheibenpaares 7 an den inneren Umfang gelegt und unterbrechen denselben analog Fig. 1, so daß der Kühlluftstrom von der Radnabe her durch die Kanäle 17 hindurch zwischen die Scheiben 3 und 7 in den Kühlluftraum 19 einzutreten vermag. Die Radscheibe 3 ist im Bereich ihres äußeren Umfanges mit radialen Rippen 21 versehen, welche Führungen 23 für die Aufnahme der Gegenführungen 25 der Bremsscheiben 7 aufweisen. Dabei sind die Kühlrippen 21 so gestaltet, daß die an den Bremsscheiben 7 auftretenden Bremsmomente auf die Radscheibe 3 übertragen werden können, was der Funktion der sogenannten Mitnehmerbolzen entspricht. Der Weg des Wärmeflusses entspricht dem in Fig. 1 beschriebenen, d. h., der Wärmeübergang von den luftgekühlten Bremsscheiben 7 wird wieder gedrosselt an den Lagerstellen der Gegenführungen 25 in den Führungen 23 der Kühlrippen 21, von wo aus die Bremswärme über die gesamte luftgekühlte Radscheibe 3 radial nach innen vorzudringen hätte. Ein Wärmeübergang von den Ansätzen 11 auf die Radscheibe 3 in den Bohrungen 13 findet wiederum nicht statt.
Schließlich zeigt Fig. 3 eine Ausführungsform, bei welcher besonders auf den Schutz der Radscheibe 3 gegen Strahlungswärme Rücksicht genommen ist, wobei sich jedoch ohne weiteres auch eine Kombination aus Fig. 1 oder 2 mit Fig. 3 denken ließe. Radachse 1, Aluminium-Radscheibe 3 und Stahlguß-Radreifen 5 entsprechen den beiden vorgenannten Ausführungsbeispielen. Eine Bremsscheibe 7 ist mit Befestigungsschrauben 9 mittels Ansätzen 11 an der Radscheibe 3 befestigt, jedoch unter Zwischenschaltung einer mit Kühlrippen 26 versehenen Tellerscheibe 27. Abstandringe 29 sorgen für einen genügend breiten Kühlluftkanalquerschnitt zwischen der Radscheibe 3 und der Tellerscheibe 27. Ein wesentlich größerer Kühlluftkanal befindet sich zwischen der Tellerscheibe 27 und der mit Kühlrippen 8 versehenen Bremsscheibe 7. Die von der Tellerscheibe 27 reflektierte Strahlungswärme der Bremsscheibe 7 macht diesen großquerschnittigen Kühlluftraum erforderlich, durch welchen eine größere Luftdurchsatzmenge angesaugt und ausgestoßen werden kann. Das Vordringen der Konvektionswärme wird an den wenigen Übergangsstellen der Ansätze 11 wiederum stark abgedrosselt, während die Tellerscheibe 27 als wärmeabweisender Schirm gegen die Bremsscheibe 7 wirkt; so daß die Radscheibe 3 von der entstehenden Bremswärme nur in einem so geringen Maß beeinflußt werden kann, daß eine lösende Wirkung auf den Schrumpfsitz der Radscheibe 3 nicht eintritt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Scheibenbremse für Schienenfahrzeuge, bei welcher die Radscheibe bzw. eine vom Rad getrennt angeordnete Bremsträgerscheibe aus Aluminium und die Radachse aus Stahl hergestellt sind, gekennzeichnet durch eine solche Lagerung mindestens einer Bremsscheibe an der Radscheibe bzw. an einer Bremsträgerscheibe, daß zur Drosselung des von ersterer zur Nabe der Rad- bzw. Bremsträgerscheibe gerichteten Wärmeflusses lediglich in an sich bekannter Weise in der Nähe des äußeren Umfanges eine den Wärmefluß möglichst dämmende mechanische Verbindung zwischen der Bremsscheibe und der überdies einem Kühlluftstrom ausgesetzten Radscheibe oder Bremsträgerscheibe besteht.
2. Bremse nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die an sich bekannte paarweise Anordnung der Bremsscheiben (7) an der Rad- bzw. Bremsträgerscheibe (3).
3. Bremse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremsscheibenpaar (7) an seinem Außendurchmesser in an sich bekannter Weise in entsprechenden Führungen (23) der Radscheibe (3) oder Trägerscheibe liegt.
4. Bremse nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungen (23) durch die Kühlrippen (21) der Rad- oder Trägerscheibe (3) gebildet werden, die zugleich die an den Bremsscheiben auftretenden Bremsmomente übertragen.
5. Bremse nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsschrauben (9) für das Bremsscheibenpaar (7) so in Durchbrechungen (13) der Rad- oder Trägerscheibe (3) angeordnet sind, daß sie letztere Scheibe ohne deren Berührung durchdringen.
6. Bremse nach den Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Bremsscheibe (7) in mindestens zwei. Hälften geteilt ist.
7. Bremse nach den Ansprüchen 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsscheiben an ihren über den gesamten Umfang angeordneten Befestigungsstellen (11, 15 und 25) von radialen Kühlluftkanälen (17) unterbrochen sind. B. Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Bremsscheibe (7) an der Radscheibe bzw. an einer Bremsträgerscheibe unter Zwischenschaltung einer die Strahlungswärme abschirmenden Tellerscheibe (27) angeordnet ist, wobei sowohl die Bremsscheibe als auch die Tellerscheibe an ihrer Innenseite den Kühlluftstrom leitende Schaufeln oder Rippen (8 und 26) aufweisen. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 854666; USA.-Patentschriften Nr. 2 351573, 2 352 223.