DE1605223A1 - Luftgekuehlte Scheibenbremsenausbildung,insbesondere fuer Eisenbahnfahrzeuge - Google Patents

Description

Dr. ö. DnTMAN\ .

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Dr. A. ν. FÜNER

PATENTANWÄLTE 1ßOS??T

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Telefon 29 73 69

The Budd Company . .,:-.-Mein .Zeichen DÄ-K269(Case 2-111)

9. November 1967 KLS/hö.

Luftgekühlte Scheibenbremsenausbildung, insbesondere für Eisenbahnfahrzeuge.

Die Erfindung bezieht sich auf verbesserte, luftgekühlte Scheibenbremsenaüsbildungen für Eisenbahnfahrzeuge und insbesondere auf Ausbildungen zum Kontrollieren der Luftströmung durch die als Luftgebläse ausgebildeten Bremsscheiben.

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Ausbildungen zum Kontrollieren der Luftströmung durch an Eisenbahnwagenrädern befestigte Doppelscheiben dienen zur Verhinderung von KraftVerlusten infolge der Strömung der Luft durch die Scheibe bei hohen Drehgeschwindigkeiten. Die durch Kühlflügel voneinander getrennten Doppelscheiben werden mit Abschirmungen versehen, die durch-Betätiger in eine die Luftströmung durch die Scheiben blockierende Stellung und in eine andere Luft zwischen sie einlassende und dadurch die durch die Bremsbetätigung erzeugte Wärmeenergie ableitende Stellung bewegt werden.

Es wurde ermittelt, dass zur Erzeugung grosser, durch eine ventilierte Bremsscheibe strömender Luftmengen eine beachtliche Arbeitsleistung bei Geschwindigkeiten oberhalb von 160,9 km/h ("100 inph") erforderlich ist. Bei Geschwindigkeiten bis herauf zu 257,4 km/h ("160 mph*), wie sie für die Hochgeschwindigkeit s-Fahrgastprojekte auf der Strecke New-Yort - Washington ins Auge gefasst sind, würde die erforderliche Arbeitsleistung noch bedeutsamer sein. Grosse Luftmengen sind somit erforderlich, um eine maximale Dauerzustands-Energieableitung zu erreichen und eine minimale Abkühlungszeit für die Bremsscheiben. Als.Beispiel für die erforderliche Wärmeableitung sei notiert, dass bei 258 km/h ("160 mph") die kinetische Ener·

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gie eines etwa 7SOOQ kg ("172000 Ib.") Personen-Eisenbahnwagens ungefähr 20 324 000 mkg ("147 000 000 foot lbsf) oder etwa 47 400 kcal ("172 000 BTU") und bei 193 km/h ("120 mph") ungefähr 11 OoO 400 mkg ("80000 000 foot lbs.") oder etwa 26 700 kcal ("10b 000 BTU") beträgt.Dies erfordert, dass die Bremsscheiben eineungewöhnlich kräftige und wirksame Bauart aufweiten nüssen, um die schweren angewendeten Bremsbelastungen aufzunehmen. '

Im Gegensatz hierzu sind unzufriedeiistellende Ergebnisse mit einer Ausbildung erzielt worden, die die Verwendung von direkt an den Rädern angreifenden Felgenbremseinheiten aufweisen. Die wiederholten Bremsvorgänge erzeugten Wärmestauungsversager m solchen Rädern infolge der intensiven erzeugten Hitze. Eine weitere Ausbildung mit einer einzelnen breiten Gusseisenscheibe je Achse wurde gleichfalls ünzufriedenstellend gefunden wegen ihrer Unfähigkeit, die schweren Belastungen aufzunehmen, die "während wiederholter Bremsanziehungen ausgeübt werden, obgleich diese Ausbildung in der Lage ist, Notbrems-Belastüngen aufzunehmen.

Es ist daher ein hauptsächliches Ziel der Erfindung, eine verbesserte Scheibenbremsenausbildung zu schaffen, die ein oder mehrere Nachteile der vorbekannten Anordnung vermeidet. Ein weiteres Ziel oder Merkmal der Erfindung ist eine Scheibenbremsen·

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ausbildung,, die den Luftstrom durch die Scheibe während der Zeit der Anwendung von Bremskräften auf die Scheibe und wanrend ihres Laufbetriebes kontrolliert.

Gemäss der Erfindung wird eine konventionelle ventilierte Bremsscheibenausbildung auf einer wohlbekannten Kad- und Ächseinheit eines Drehgestells montiert. Der Scheibenzusammenbau umfasst ein Paar kreisförmige Scheiben, die auf der Innenseite und der Äussenseite einer Mehrzahl von Flügeln angeordnet und durch diese voneinander getrennt sind. Abschluss-Vorrichtungen sind anschliessend an den Lufteintessbereich des Scheibenzusammenbaus vorgesehen, um die zwischen den inneren und äusseren Scheiben erzeugte Luftströmung zu steuern und dadurch die Pferdestärken za kontrollieren, die erforderlich sind, die Scheibeneinheit so anzutreiben, wie dies für die verschiedenen Geschwindigkeitsbereiche und Bremsanforderungen notwendig ist.

Für ein besseres Verständnis der Erfindung sowie zur Darlegung von weiteren Zielen, Vorteilen und Merkmalen derselben wird Bezug genommen auf die folgende Beschreibung in Verbindung mi.t der ein Äusftihrungsbei spiel veranschaulichenden beiliegenden Zeichnung.

In der Zeichnung ists BADORfGINAL. ₍

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Fig. 1 eine fragmentarische, teilweise geschnittene Draufsicht auf einen Teil eines gemäss der Erfindung ausge-v rüsteten Drehgestells für einen Personeneisenbahnwagen}

Fig. 2 eine der Figur 1 ähnliche fragmentarische Ansicht, die die Luftkontiollvorrichtung in einer von der Fig» I verschiedenen Stellungzeigtj und

Fig. 3 eine Seitenansicht längs Linie 3-3 der Fig. 2.

Die Zeichnung zeigt die Anwendung der Erfindung auf das nur teilweise gezeigte Drehgestell 10 eines Personeneisenbahnwagens. Das Drehgestell hat ein Paar Seitenrahmen 11, von denen nur einer fragmentarisch in Fig, 1 veranschaulicht ist. Die Seitenrahmen sind ihrerseits von einem Paar Rad-Achs Einheiten 13 .getragen. Jede dieser Einheiten umfasst eine Achse 15 und ein Paar in seitlichem Abstand voneinander angeordnete Räder 16.

Jedes Rad 16 der Ächseinheit 13 ist mit einer ventilierten Scheibenbremseneinheit 17 verbunden, welch¹ letztere fest an der Nabe 18 des Rades befestigt ist. Am Seitenrahmen 11 des Drehgestells ist ein Ausleger 19 angebracht, der eine Bremszusammenbaueinheit 20 trägt. Die Einheit 20 umfasst Bremsbacken 21, 22, ein Paare Bremszangenhebel 23, 24 und einen Bremsbetätiger 25. Die Bremsbaiceri 21, 22 treten mit den Scheibenzusammenbau 17 in Eingriff. Der Scheibenzusammenbau umfasst ein Paar ring-·

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förmige Scheiben, eine innere Scheibe 27 und eine äussere Scheibe 29, die im Abstand voneinander durch eine Mehrzahl von sich zwischen ihnen erstreckenden Kühlflügeln 31 verbunden sind. Die Flügel 31 sind flach und in Umfangsrichtung so im Abstand voneinander angeordnet, dass sie eine Mehrzahl von Luftdurchlässen zwischen den Flügeln schaffen, durch die die Luft zum Kühlen der Flügel und der Scheiben hindurchströmt. Eine geflanschte Nabenplatte 33 ist an ihrem äusseren Umfang mit der inneren Scheibe 27 verbunden und an' ihrem inneren Umfang an der Nabe 18 des Rades 16 durch Bolzen 37 so befestigt, dass die Äussenflachen der Scheiben 27, 29 Jzux Drehachse der Achse 15 senkrecht angeordneten Ebenen umlaufen. Die Nabenplatte verhindert, dass Luft von der Seite der Scheibe 27 eintritt und an den Flügeln 31 und den Scheiben 27, 29 vorbeiströmt. Normalerweise ist die zur Erzeugung eines Luftstromes durch die ventilierte Scheibeneinheit 17 erforderliche Energie bei niedrigen Geschwindigkeiten verhältnismässig unbedeutend· bei hohen Drehzahlen wird jedoch die Energie, die für maximale thermische Kapazität und minimale Äbkühlzeit für die häufigsten Bremsanwendungskreisläufe erforderlich ist, beachtlich.

Erfindungsgemäss wird eine Luftfluflsteuereinrichtung 40 vorgesehen, um die Pferdestärken zu kontrollieren, die zum Antrieb der ventilierten Bremseinheit 17 in verschiedenen Geschwindigkeitsbereichen und bei verschiedenen Bremsanforderun-

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gen notwendig sind. Zu diesem Zweok ißt eine zylindrische Hülse 43 axial in Bezug auf die ventilierte Bremsseheiberieinheit 17 beweglich' angebracht» Eine pneumatische Betätigungsyorrichtung 45 ist längs der Drehachse der Scheibeneinheit vorgesehen, um. die Hülse 43 von ihrer in Fig. 1 gezeigten/die Luftströmung blockierenden Stellung in eine offene oder verlagerte.'/ in Fig. 2 gezeigte, Luftströmung zulassende Stellung Jsu bewegen* Die*'Luftströmung durch die gegenüberliegenden Platten 27 _f 29 Und flügel 31 des Zusammenbaues 17 ist durch die Eichtung der Pfeile in Fig. 2 angedeutet. Die Betätigungsvorrichtung 45 umfasst einen feststehenden länglichen Kolben, dessen eines Ende an der Oberfläche einer Platte 49 grösseren Durchinessers als der des Kolbens befestigt ist. Die andere O&erflache der Platte 49 ist ihrerseits am mittleren abgeflacnten Steg 5$ des ausgewölbten Elementes 51 befestigt. LetZiteres Element hat einen Omfangsfl^sch 5S, der gleichfalls an der Habe 18 des ESptdes 16 durch die^^ vorerwähnten Bolzen 37 bef^astigt ist· Der Betätiger umfasst fernerhin einen dem Kolben 47 angepassten Zylinder §7^ der nach müssen von seiner eingezogenen, in Fig. 1 CfeÄeigten» in seine ausgezogene, in Fig. 2 gezeigte^ Stellung^^ beweglich^ ist» Bas äussere Ende des Zylinders besitzt eine E^dwatMätsxig 58, die an der Innenfläche eines Habenteils 59 der luftblöckierenden Zylindervorrishtung 40 befestigt ist. Speichen 61 erstrecken, sich von Babe SS radial nach aus sen und sind mit dem äusseren Bandteil 63 des äy«"-lindxischen Hülsenelementes 43 verbunden» Die entgegengesetzte

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Kante der Hülse weist ehen auswärts gerichteten Flansch 65 auf, der mit Schulter 67 am inneren Umfang der Scheibe 29 in der ausgezogenen Stellung der Vorrichtung in Eingriff tritt und sich entsprechend an den nach aussen abgebogenen Flansch 69 der Nabenmontierplatte 33 anlegt. Eine Mehrzahl von Federn 71, deren Enden je an, der kreisförmigen Platte 49 bzw. an einer Speiche 61 befestigt sind, dienen dazu, den Zylinder von der l.ufteirilassenden, in Fig. 2 gezeigten Stellung in die geschlossene Stellung gemäss Fig. 1 zurückzuführen. Die zylindrische Hülse 43 läuft also synchron mit Rad 16 und dem ventilierten Bremsscheibenzusammeribau 17 um.

Eine einen geeigneten Vorrat von Pressluft enthaltende Leitung 77 ist mit einöm drehbaren Anschlusselement 79 verbunden« Element 79 kann konventionelle Bauart besitzen, stellt sich automatisch auf Änderungen des !,eitungsdruckes ein und dichtet sowohl bei hohen Drehgeschwindigkeiten der Räder als auch bei deren Stillstand ab. Das andere Ende der Leitung 77 ist als
mit dem Einlassnippel 81 des Bremsbetätigers 25 der Fig. 1 verbunden daxgestellt. Bei Bremsanwendung durch den Betätiger 25 wird somit der Luftströmungs-Kontrollbetätiger gleichfalls betätigt, um den LuftstrÖmungs-Kontrollzylinder 40 in seine in
Fig. 2 gezeigte Offen-Stellung zu bewegen und schnelle Ableitung der bei Bremsanwendung erzeugten Wärme au ermöglichen.

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Wie in Fig. 1 gezeigt, kann eine verzögernde LÖsungsvorrichtung 83 am Bremszangen-Tragausleger 85 befestigt und in Leitung 77 eingefügt sein, um Verlängerung des Luftflusses durch die Saheibeneinheit 17 während Beschleunigung oder des Laufes nach einer Bremsanwendung zuzulassen. Die Zeitverzögerungsventilvorrichtung verhindert Änhäufen von Bremsscheibentemperaturen, wenn häufige Bremsanwendüngen nacheinander in einer kurzen Zeitspanne erforderlich sind. .

Während das dargestellt und beschrieben ist, was zur Zeit als eine bevorzugte Ausführungsfο im der Erfindung angesehen wird, so ist es für die Fachleute auf diesem Gebiet offensichtlich, dass verschiedene Änderungen und Anpassungen durchgeführt werden können, ohne von dem Grundgedanken der Erfindung abzuweichen, und die Ansprüche sollen daher alle solche Änderungen und Anpassungen, die im Bereich des tatsächlichen Grundgedankens und des Umfanges der Erfindung liegen, geschützt werden.

Ansprüche

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Claims (7)

1. DÄ-K269(Case 2-111) /

   Ansprüche

   I.- Luftgekühlte Scheibenbremse, insbesondere für Eisenbahnwagen, mit einer radiale Luftdurchlässe zwischen den Bremsflächen und einen zentralen Lufteinlass aufweisenden Bremsscheibe und mit einem im Lufteinlass angeordneten, durch einen Betätiger offenbaren und schliessbaren Verschluss, dadurch g e k e η η zeichnet, dass der Verschluss ein zylindrisches Element (43) aufweist, das durch den Betätiger (45) axial zur Bremsschei be (17) hin- und her beweglich ist, wobei das Element (43) in der einen Stellung den Lufteinlass blockiert und ihn in der anderen Stellung freigibt.
2. 2. Scheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (43) axial zur Bremsscheibe (17) angeordnet ist.
3. 3. Scheibenbremse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlussäement (43) im Lufteinlass der Bremsscheibe (17) hin- und her beweglich ist und in der Verschlußstellung die inneren laden der Luftdurchlässe zwischen den die Bremsflächen aufweisenden Scheibenteilen (27,29) abdeckt.
4. 4. Scheibenbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e η η ze i σ h-n e t , dass der Betätiger (45) konzentrisch zur Bremsscheibe angeordnet ist. -

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5. 5. Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche/ dadurch g e fc e η η ze ic h net, dass der Betätiger einen auf der Nabe (18) des Rades (16) angebrachten" Brückmlttelmotor (47,57) aufweist. \
6. 6. Scheibenbremse nach Anspruch 5, dadurch g e k en η ζ e i c h η e t _# dass der Drückmittelinotor einen feststehenden Kolben (47), der auf einem gewölbten an der Radnabe (18) montierten Teil (Sl) befestigt ist, und einen am Verschlusseiement (40)befestigten Zylinder (57) umfasst.
7. 7. Scheibei^remse nach .einem der vorhergehendert Ansprüche, dadurch g e k e η η ζ ei c h net, dass das Verschlusselement (43) sich von ihm radial nach innen erstreckende, Lufteinlassäfrnungen zwischen sich freilassende Sipeichen (61) und der Betätiger (45) an den Speichen (61) angreifende Federvorrichtungen (71) umfasst.

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