DE1164455B

DE1164455B - Doppelwandige Bremsscheibe fuer eine Fahrzeugbremse, insbesondere Schienenfahrzeugbremse

Info

Publication number: DE1164455B
Application number: DEL34082A
Authority: DE
Inventors: Nikolaus Laing
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1959-08-29
Filing date: 1959-08-29
Publication date: 1964-03-05

Description

Doppelwandige Bremsscheibe für eine Fahrzeugbremse, insbesondere Schienenfahrzeugbremse Die Erfindung betrifft eine doppelwandige Bremsscheibe, die als Gebläserad ausgebildet ist und deren Schaufeln zwischen den beiden Bremsscheibenwänden angeordnet sind, für eine Fahrzeugbremse, insbesondere Schienenfahrzeugbremse mit zangenartig wirkenden Bremshebeln.
Teile umlaufender Maschinen werden häufig zwecks Ableitung von Wärme als Lüfter bzw. als Pumpe ausgebildet. Solche Kombinationen sind für Kupplungen, Scheibenbremsen, Backenbremsen u. dgl., welche hohen Temperaturen ausgesetzt sind, bekannt.
Bisher wurden hierfür Maschinenelemente verwendet, die als ein- oder zweiflutige Radiallüfter oder Pumpen ausgebildet sind. Die Lieferziffern dieser Strömungsmaschinen sind klein und deshalb ist auch der Luftdurchsatz bei gegebener Umfangsgeschwindigkeit sehr klein. Außerdem erfolgt die Durchströmung mit radialer Komponente, so daß die Schaufeln alle gleichsinnig durchströmt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kühlung der Bremsscheibe durch Ausnutzung der bei instationärer Beaufschlagung von wärmeabgebenden Flächen mit Kühlluft gegenüber einer stationären Beaufschlagung erzielbaren wesentlich größeren Wärmeübergangswerte zu verbessern.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Bremsscheibe als Querstromgebläserad ausgebildet ist.
Das Querstromgebläse selbst ist seit langem bekannt. Das Fördermedium durchsetzt dieses Gebläse zweimal in einer Richtung senkrecht zur Drehachse. Dabei wird jeder Schaufelkanal bei einer Umdrehung des Läufers von dem Durchsatzmedium in entgegengesetzten Richtungen durchströmt. Dieser Effekt wird gemäß der Erfindung zur Kühlung von Bremsscheiben ausgenützt. Hierbei wird eine wesentlich intensivere Kühlung bei gleicher Durchströmungsmenge im Vergleich zu anderen Gebläsearten erreicht, weil an den Schaufeln wegen der instationären Beaufschlagung größere Alphawerte auftreten als bei den stationär beaufschlagten Schaufeln der Radial- und Axialgebläse. Weiter steigert während der Fahrt die gradlinige Relativbewegung der Bremsscheibe gegenüber der sie umgebenden Luft den Luftdurchsatz durch diese Bremsscheibe, wodurch die Anströmungsgeschwindigkeit der Schaufeln über den drehzahlabhängigen Wert hinaus wesentlich gesteigert wird. Im Gegensatz zu radial durchströmten Scheibenbremsen können also die erfindungsgemäßen Bremsscheiben bei gleichen Abmessungen wesentlich mehr Wärme abführen. Durch geeignete Ausbildung der Beschaufelung und der äußeren Leitkörper ist es möglich, derartige Bremsscheiben für beide Drehrichtungen einzusetzen.
Die Erfindung ist an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen erfindungsgemäßen Läufer in zwei Schnittebenen, F i g. 2 einen Ausschnitt aus einem Läufer, bei dem die Schaufeln in einzelne Stücke unterteilt sind, F i g. 3 eine Ausbildung, bei der die Beschaufelung aus prismatischen Abschnitten besteht, F i g. 4 die Anordnung von äußeren Leitflächen für die als Gebläseläufer ausgebildete Bremsscheibe, F i g. 5 eine Anordnung, bei der die Richtung der Durchsatzströmung durch den Gebläseläufer durch einen Innenleitkörper bestimmt wird, F i g. 6 eine Anordnung mit schwenkbarem äußerem Leitkörper, F i g. 7 eine Eisenbahnfahrzeugachse mit einer Bremsscheibe und einer Bremseinrichtung und F i g. 8 eine Bremsscheibe mit verstellbaren Schaufeln.
Die Beschaufelung der Bremsscheibe gemäß Fig.1 besteht aus zwei verschiedenen Profilen 10 und 11. Die Seitenwände 12 und 13 der Bremsscheibe sind in der Regel vollkommen geschlossen ausgeführt. Sie können jedoch auch Durchbrüche aufweisen, wodurch die Wirkung der radialen Durchströmung und diejenige, der diametralen überlagern läßt. Bei Verwendung als Scheibenbremse werden die Gebläseschaufeln vorteilhaft aus zwei völlig gleichen Elementen 14 und 15 gebildet, die in der Teilebene 16 aufeinanderstoßen. Die Schaufeln greifen vorteilhaft formschlüssig ineinander, wodurch ein Verdrehen zueinander verhindert wird.
In F i g. 2 ist eine ähnliche Bremsscheibe dargestellt, bei der die Schaufeln 20 in einzelne Stücke unterteilt sind.
In der Bremsscheibe nach F i g. 3 besteht die Beschaufelung aus Prismen mit Rhombusquerschnitten 30, 31 und 32, die so zueinander versetzt sind, daß sich Schaufelkanäle 33 und 34 für die gegensinnigen Drehrichtungen ergeben. Durch die Zahl der Prismen kann die abzukühlende Oberfläche beeinflußt werden.
Eine Bremsscheibe 40 kann auch mit äußeren Leitblechen 41, 42 und 43 versehen sein, wobei beim Einbau in Fahrzeuge das Leitblech 42 in der Regel nach oben weist. Dieses Leitblech kann mit dem Bremsgestänge verbunden werden, um eine gemeinsame Betätigung zu gewährleisten (F i g. 4).
F i g. 5 zeigt eine Anordnung, bei welcher im Inneren der Bremsscheibe ein Leitblech oder ein Schaufelverband 50 angeordnet ist, der durch ein Lager 51 mit der Scheibe verbunden ist. Das Leitblech 50 wird durch Schwerkraft in seiner Lage gehalten.
Ein verschwenkbares Leitblech 60 kann auch außen angeordnet sein, welches in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Scheibe verschwenkt wird (F i g. 6). Eine Eisenbahnfahrzeugachse 70 trägt eine derartige Scheibenbremse 71 mit Leitblechen 72 (F i g. 7).
Eine Scheibenbremse in der Form eines Querstromgebläserades kann um Achsen 81 verschwenkbare Schaufeln aufweisen, die um einen Winkel, vorteilhaft von 180°, verschwenkt werden können. Das Verschwenken erfolgt in Abhängigkeit von der Drehbeschleunigung der Scheibe oder mechanisch, wobei ein relativ zur Scheibe verschieblicher Ring 82 z. B. durch die Bremsbacken zurückgehalten wird und dadurch die Schaufeln in die der jeweiligen Umlaufrichtung zugeordnete Arbeitsstellung bringt. In Ruhestellung können die Schaufeln in die Lage 83 verschwenkt werden. Dies kann durch Fliehkraftbetätigung mit Hilfe von Massen 84 erfolgen. Hierdurch wird die aufgenommene Widerstandsleistung im Betrieb sehr gering, was für sehr schnell fahrende Fahrzeuge von Bedeutung sein kann.
Es hat sich gezeigt, daß die erfindungsgemäßen Wärmetauscher unter Einbeziehung des Fahrtwindes auch ohne Leitapparate arbeiten. Grundsätzlich sind sie am wirkungsvollsten, wenn der Raum im Inneren keine Störungen durch eine hindurchgehende Achse aufweist, sie arbeiten jedoch auch mit durchgesetzter Achse.

Claims

Patentansprüche: 1. Doppelwandige Bremsscheibe, die als Gebläserad ausgebildet ist und deren Schaufeln zwischen den beiden Bremsscheibenwänden angeordnet sind, für eine Fahrzeugbremse, insbesondere Schienenfahrzeugbremse mit zangenartig wirkenden Bremshebeln, dadurch gekennzeichn e t, daß die Bremsscheibe als Querstromgebläserad ausgebildet ist. z. Bremsscheibe nach Anspruch 1, deren Reibscheibe in einer durch die Gebläseschaufeln gehenden Mittelebene geteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die aneinanderstoßenden Stirnflächen der Gebläseschaufeln (14 und 15) formschlüssig aufeinanderliegen. 3. Bremsscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gebläseradschaufeln (20 und 33) zur Oberflächenvergrößerung unterteilt sind. 4. Bremsscheibe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung eines in beiden Drehrichtungen arbeitenden Querstromgebläserades dessen Beschaufelung abwechselnd für Links- und für Rechtslauf ausgebildete Schaufeln hat (F i g. 3 und 8). 5. Bremsscheibe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung eines in beiden Richtungen arbeitenden Querstromgebläserades dessen Schaufeln jeweils aus mehreren im Abstand voneinander angeordneten Prismen mit Rhombusquerschnitt bestehen, deren Lücken Schaufelkanäle für beide Drehrichtungen bilden (F i g. 3). 6. Scheibenbremse nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der als Querstromgebläserad ausgebildeten Reibscheibe äußere Leitbleche (41, 42 und 43 bzw. 60 und 72) vorgesehen sind. 7. Scheibenbremse nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb des Gebläserades äußere Leitscheiben vorgesehen sind, die mit Betätigungsmitteln der Bremshebel zusammenwirken. B. Bremsscheibe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern des als Querstromgebläserad ausgebildeten Reibrades ein Leitblech (50) oder ein Schaufelverband angeordnet ist, der im Reibrad an einem Lager (51) aufgehängt und durch Schwerkraft in seiner Lage gehalten ist. 9. Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit der als Querstromgebläserad ausgebildeten Reibscheibe zusammenarbeitendes verschwenkbares äußeres Leitblech (60) vorgesehen ist, das in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Läufers verschwenkbar ist. 10. Bremsscheibe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitblech (60) um etwa 180° veschwenkbar ist. 11. Bremsscheibe nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufebn des Querstromgebläserades aus einer Ruhestellung heraus in Abhängigkeit von der Beschleunigung der Reibscheibe oder von der Betätigung der Bremse in eine Arbeitsstellung verschwenkbar sind. 12. Bremsscheibe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln Fliehgewichte haben, die die Schaufeln bei stationärer Drehung des Reibrades in einer Ruhestellung halten und bei verzögerter Drehbewegung des Reibrades in die der jeweiligen Drehrichtung entsprechende Arbeitsstellung verbringen (F i g. 8). 13. Bremsscheibe nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln bzw. Schaufelwellen an einem konzentrisch auf dem Reibrad gelagerten Leitkranz angelenkt sind, der bei Betätigung der Bremse relativ zur Reibscheibe verschwenkbar ist.