DE1605224A1 - Luftgekuehlte Scheibenbremsenausbildung,insbesondere fuer Eisenbahnfahrzeuge - Google Patents

Description

Dr. O. DlTTMANN ;

K L. SCHIFF Dr. Av. FÜNER

PATENTANWÄLTE " 1 R ft R ? 9 A

8München90,Bereiterangerstr.15 IUUvJi,6H

Telefon 29 73 69

The Budd Company

Mein Zeichen DÄ-E268(Case 2-1.08)

9.November 1967 KLS/hö

Luftgekühlte Soheibenbremsenausbildung/ insbesondere für Eisenbahnfahrzeuge.

Die Erfindung bezieht sich auf verbesserte lüftgekühlte Scheibenbremsenausbildungen, insbesondere für Eisenbahnf fahrzeuge, und sie befasst sich speziell mit Ausbildungen zum Kontrollieren der Luftströmung durch die als Luftgebläse ausgebildeten Bremsscheiben.

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Es hat si oh gezeigt, dass die Erzeugung grosser Luftmengen durch die ventilierten Bremsscheiben eine beträchtliche Arbeitsleistung bei Geschwindigkeiten oberhalb von etwa 160 km/h ("100 mph*) erfordert. Bei Geschwindigkeiten bis herauf zu etwa 258 km/h ("160 mph*), wie sie für die Hochgeschwindigkeits-Fahrgastprojekte auf der Strecke New York - Washington ins Auge gefasst sind, würde die erforderliche Arbeitsleistung noch bedeutsamer sein.

Grosse Luftmengen sind somit erforderlich* um eine maximale thermische Dauerzustands-Kapazität und eine minimale Abkühlungszeit für die schnellsten Arbeitskreisläufe zu erreichen. Hohe thermische Kapazität und schnelle Abkühlungskennzeichen plus eine ausreichende Masse für eine genügende Einzelanhalte-Wirkung I führen zur wirksamsten Scheibe. Wenn die Wahl und diejrichtige Ver·' Wendung von Bremsbacken-Reibungsmaterialien zu diesen Eigenschaften hinzugefügt werden, so erzeugen sie eine Maxiaalkapazit&ts-Bremse. Diese Fähigkeiten bestimmen das Hiveau der Verzögerungsgeschwindigkeit des Wagens und die Häufigkeit der erreichbaren Bremsanziehungen, *

Im Gegensatz zu diesen grundlegenden Prinzipien konnte eine massive Scheibe, die unterschiedlich von einer ventilierten Scheibe weniger Pferdekräfte zum Drehen erfordert, genügend Masse für ein einmaliges Anhalten mit annehmbarer Verzögerungsgeschwindigkeit aufweisen, aber ihre thermische Dauerzustands-

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Kapazität und Mtzeverteilungsfähigkeit sind für den ins Äuge gefassten Hocüigesciiwindigkeitsverkehr vollkommen unzulänglich»

Es ist daher ein Hauptziel der Erfindung, eine verbesserte Seheibenbremsenausbildung zu schaffen, die einen oder mehrere Nachteile der vorbekannten Anordnungen vermeidet» Sin weiteres Ziel oder Merkmal der Erfindung ist eine Scheibenbremsen* ausbildung, die die Luftströmung durch die Scheibe, während der Anwendung von Bremskräften auf die Scheibe und wahrend ihres Laufbetriebes kontrolliert.

Geioäss der Erfindung wird eine konyejationelie venM·« lierte Breasscheibenausbildung auf einer wohlbekaiintön Sad- und Ächseinheit eines Drehgestells oder auf der Ilelie einer für industrielle Zwecke iiestimmten Maschine montiert* Ser Scheibenzusaaaenbau umfasst ein Pa^ kreisförioige Scheiben, die axt einer Jlefese oder Welle angeordnet undrdöf ck"eine Mehrzahl von Flügeln voneinander getrennt sind, yerschlüsse sind anschliessend an den Lufteinlvassbereieh des Scheifoenzusammenbaus vorgesehen, Versehlusskonirrolleinri chtungen sind vorge sehen/ um die zwischen den inneren und äusseren Scheiben erzeugte Luftströmamg zu steuern und dadurch die Pferdestäfkeii zu kontrollieren, die zum Antrieb der Scheibeneiixheit in den _K verschiedenen Seschwindigkeitsbereiciieii und für verschiedene Bremsanforderungen benötigt tserden» **

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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 mit der ein Ausführungsbeispiel veranschaulichenden beiliegenden Zeichnung.

In der Zeichnung ist:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Hälfte eines gemäss der Erfindung ausgerüsteten Drehgestells für einen Personeneisenbahnwagen j

Fig. 2 eine fragmentarische Seitenansicht längs Linie 2-2 der Fig. 1; und

Fig. 3 ein fragmentarischer senkrechter Schnitt längs Linie 3-3 der Fig. 2.

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

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Jedem Rad 16 der Achseinheit 13 ist eine ventilierte Scheibenbremseneinheit 17 zugeordnet und letztere ist fest an derNabe des Rades 16 befestigt. Am Seitenrahmen 11 des Drehgestells ist ein Ausleger 19 angebracht, der eine Bremszusammenbaueinheit 20 trägt. Die Einheit 20 umfasst Bremsbacken 21, 22, ein Paar Bremszangenhebel 23, 24 und einen Bremsbetätiger 25. Die Bremsbacken 21, 22 treten mit dem Scheibenzüsammenbau 17 in Eingriff. Der Scheibenzusammenbau umfasst ein Paar ringförmige 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 sind in Umfangsrichtung so im Abstand voneinander angeordnet, dass sie eine Mehrzahl, von. Luftdurchlassen zwischen den Flügeln schaffen, durch die die Luft zum Kühlen der Flügel und der Scheiben hindnuhströmt* Eine geflanschte Nabenplatte 33 ist an ihrem ausseren. Umfang mit der inneren Scheibe 27 verbunden und an ihrem, inneren Umfang an der Nabe 35 des Rades 16 durch Bolzen 37 so befestigt, dass die Oberflächen der Scheiben 27, 29 in sich rechtwinkelig zur Dreh* achse der Achse 15 erstreckenden Ebenen umlaufen. Die Nabenplatte verhindert, dass Luft von der Seite der Scheibe 27 eintritt und zwischen den Flügeln 31 und den Scheiben 27, 29 hindurchströmt. Normalerweise ist die zur Erzeugung eines Luftströmen durch die ventilierte Scheibeneinheit 17 erforderliche

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Energie bei niedrigen Geschwindigkeiten verhältnismässig unbedeutendj bei hohen Drehsahlen wird jedoch die für maximale thermische Kapazität und minimale Äbkühlgeschwiiidigkeiten bei den häufigsten Bremsanwendungskreislaufen erforderliche Energie beachtlich.

Erfindungsgemäss wird eine Luftströmungs-Steuereinrichtung 40 vorgesehen, um die zum Antrieb der ventilierten Scheibeneinheit 17 erforderlichen Pferdekräfte, die bei verschiedenen Geschwindigkeitsbereichen Und Bremsanforderungen notwendig sind, zu beherrschen. Zu diesem Zweck sind ein Paar Äbschlussplatten 43, 45 konzentrisch zur äusseren ringförmigen Scheibe 29 vorgesehen. Platte 43 umfasst eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordnete SpeichenlÖcher 44, und Platte 45 weist eine Mehrzahl von entsprechenden Löchern 46 auf» In einer Stellung der relativen Drehung zwischen den Platten wird Luft daran gehindert, durch die Löcher und durch die Brems Scheibeneinheit 17 zu strömen. Wenn die Platten jedoch relativ zueinander verdreht werden, so können die Löcher 44 und 46 so ausgerichtet werden, dass sie der Luft gestatten, durch si© hindurchzuströmen. Platte 45 steht in seitlichem Eingriff mit Platte 43 und ist ihr gegenüber verdrehbar mittels einer geeigneten Zapfen- und Schlitzverbindung. Im vorliegenden Falle umfasst Platte 45 in der

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Nähe ihres Mittelpunktes eine Mehrzahl von in OmfangsriGhtüng im Abstand voneinander angeordneten gekrümmten Schlitzen 41. Kopfbolzen 42 in gleicher Zahl erstrecken si oh durch die Schlitze und «erden in der Platte 43 aufgenommen. Verschlussplatte 43, die auf der Innenseite der Platte 45 angeordnet ist, umfasst eine innere, mit ihrer Basis 49 an der Innenfläche der Platte ' 45 befestigte Lagerhülse 48 mit auswärts gerichteten !flanschen 50 an ihrem inneren Ende. Lager 51 ermöglichen Drehung der ausseren Lagerhülse 53 relativ zur inneren'Lagerhülse 48. Die aussere Hälse weist einen nach aus sen gerichteten Flansch 54 auf> der an der Nabe 35 des Eades durch die schon erwShnteii Bolzen : 37 befestigt ist. Bas äussere Ende_: der Hülse hat einen nach innen gerichteten Flansch 5S_#; der anschliessend an die innere Fläche der inneren Verschlussplatte 43 endet.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, wird die innere Abschluss* platte 43 in stationärer oder nicht drehender Stellung in Bezug auf die Brehung des Hades 16, die Scheibeneinheit If und die äussere Abschlussplatte 45 gehalten, Drehung der Platte 43 wird verhindert diarck eine Schubstange 57, die an einem Ende mit einem an ' der Platt© 43 angebrachten Schwenkbolzen befestigt ist« Wie aus Fig« 2 ersiöMlicli^ erstreckt ach der Schwenkbolzeii durch eine

Öffnung 46.der Platte 45. Das andere Ende der Stange 57 ist an einem smsätsliGhentosatz 62 befestigt, der mit dem Bremszixsammenba«. 20 .verbunden ist. Wenn die yerschlussplatten 43, 45 in

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luftblockierender Stellung zueinander stehen, so würde die zur Rotation des Scheibenzusammenbaus 17 erforderliche Energie äquivalent seiner Masse als einfaches Schwungrad sein. Dieser Zustand würde normalerweise während extrem hoher Geschwindigkeit des Personeneisenbahnwagens oder der Maschine vorherrschen, um den Pferdestärkenabfluss, der zur Eotation der ventilierten Bremsscheibeneinheit notwendig ist, zu verringern.

Um Luft zum Innern der Bremsscheibeneinheit 17 zuzulassen, ist eine Betätigungsvorrichtung 59 vorgesehen, um die äussere Abschlussplatte 45 relativ zur inneren Platte 43 mittels einer Schubstange 67 zu verdrehen. Beim dargestellten Äusfüh« rungsbeispiel der Erfindung umfasst der Betätiger 59 einen pneumatischen Zylinder 61, der,mit einer Luftzuführung an einem Ende durch Schlauch 63 versehen ist. Zylinder 61 umfasst ein zylindrisches Gehäuse 64 mit einem in ihm beweglichen Kolben 65. Der Kolben ist in geeigneter Weise mit einem Ende der Stoss- und Zugstange 67 verbunden. Das andere Ende der Stoss« und Zugstange ist in geeigneter/Weise nach innen versetzt und mit einem Änsatzzapfen 69 versehen, welch letzterer an dem ausseren Umfangsteil der Platte 45 befestigt ist. Bei Bremsbetätigung durch die · den Personenwagen bedienende Person werden die Bremsbacken 21,' 22 in Reibungseingriff mit den Scheibenflächen 27, 29 der ventilierten Bremsscheibeneinheit 17 bewegt. Gleichzeitig wird der Betätiger 59 aktiviert und bewegt Kolben 65 und Stange 67 nach

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DÄ-O68(Case 2-108)

rechts. Diese Bewegung verursacht Drehung der Platte 45/ sodass seine Öffnungen 46 sich mit den Öffnungen 44 der stationären Verschlussplatte 43 ausrichten und Kühlluft zur Bremseinheit zulassen. ■-.; - . -- ■-..-;

Eine verzögernde LÖsungsvorrichtung 71 kann als Teil der erfindungsgemässen Ausbildung eingeschlossen sein, um die ' Dauer der Luftströmung durch die Scheibeneinheit 17 während Beschleunigung oder des Laufes nach Brems anwendung für ein Anhalten oder eine Geschwindigkeitsverringerung zu verlängern« Im vorliegenden Falle ist eine pneumatisch betätigte Ventileiixrichtung 72 veranschaulicht, die in die Schlauchleitung eingefügt und an der Oberseite des schon erwähnten zusätzlichen, von dem Änsatzzusammenbau 19 getragenen Ansatzes 62 befestigt ist. Die Ventileinrichtung 72 kann von wohlbekannter Konstruktion sein, um Zurückhaltung der drehbaren Platte in einer Offenstellung für eine vorbestimmte Zeitdauer zu ermöglichen« Die Offenstellung der Platte 45 ist erforderlich, um Luftströmung durch die Platten 43, 45 zu gestatten und um dadurch der Scheibeneinheit 17 zu ermöglichen, die Hitze schnell abzuleiten, die während der Anwendung der Bremsen erzeugtwurde. Dieerwähnten Zeitverzögerungs-Lösungseinrichtungen 72 erzeugen somit einen maximalen Bremsanwendungskreislauf und verhindern unerträg·* · Iiches Anhäufen von Bremsscheibentemperaturen, wenn häufige Bremsanwendungen erforderlich sind»

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Es sollte beachtet werden, dass die Einlassöffnungen 46, 44 in Grosse und Gestalt in Abhängigkeit von dem Ächsdurchmeaser und den zugehörigen Elementen verändert werden können. Wenn somit mehr Einlassfläche erforderlich ist, so können die Platten 43, 45 konisch oder trommeiförmig gestaltet sein. Dies würde, im Vergleich mit den dargestellten ebenen Platten 43, eine grössere Luftströmung ermöglichen.

Während das dargestellt und beschrieben ist, was zur Zeit als eine bevorzugte Äusführungsform 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 durch die Ansprüche sollen daher alle solche Änderungen und Anpassungen, die im Bereich des Grundgedankens und des tJmfanges der Erfindung liegen, geschützt werden.

Ansprüche 109848/0259

Claims (12)

1. DÄ-K268 (Gase 2-108) --

   Ansprüche

   1* Luftgekühlte Scheibenbremse, insbesondere für Personsη-Eisenbahnwagen; mit einer radiale Luftdurchlässe zwischen den die Bremsflächen tragenden Teilen und einen zentralen Lufteinlass aufweisenden Bremsscheibe und mit einem im Lufteinlass angeordneten, durch eine Betätigungsvorrichtung offenbaren und schliessbaren Verschluss, dadurch g e k en η ze i e h ,-net , dass-der Verschluss (43,45} feststehend und die Brems* scheibe (17) um den Verschluss (43,45) umlaufend angeordnet sind. ·
2. 2. Scheibenbremse nach Anspruch I₁. dadurch g e k e η η zeichnet, dass der Verschluss {43,45J aiii mit Öffnungen (44) verserenes Element ί43} und ein mit entsprechenden Öffnungen (46) versehenes Element (45) aufweist und dass die beiden Efemente (45,43) relativ zueinander um eine die Öffnun* gen (48,44) asur 0eckung brimgehde lufteinlassende bzw« die Öffnungen (46,44) verschliessende Strecke hin* und her beweglich, jedoch ansonsten feststehend sind«
3. 3·-." 'Scheibenbremse nach ,Anspruch 2, dadurch g e k e an ζ e i σ h η β t , dass das eine Element (43) absolut feststehend und nur das andere Element (43) hin-und her beweglich ist,
4. 4. Scheibenbremse nach Anspruch 2 oder 3, dadurch g e >· kenn ζ ei .c h η e t , dass die Ejaaerite (43_r45) konzen -

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   trisch zur Bremsscheibe (17) angeordnet und ausgebildet und gegeneinander verdrehbar sind.
5. 5. Scheibenbremse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente (43,45) als aufeinanderliegende Scheiben ausgebildet sind.
6. 6. Scheibenbremse nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet ,dass die Elemente (43,45) in einer · zentralen Öffnung der Bremsscheibe (17) angeordnet sind«
7. 7. Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , dass zwischen dem die innere Bremsfläche tragenden Teil (27), der Bremsscheibe (17) und der Radnabe (35) eine geschlossene abgeflanschte Tragplatte (33) eingefügt ist.
8. 8. Scheibenbremse nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch ge kennzeichne t, dass die Betätigungsvorrichtung (-61) einen pneumatischen Zylinder (64) und einen Kolben (65) aufweist, wobei der Kolben (65) durch eine Stange (67) mit dem zweiten Verschlusselement bzw. der zweiten Verschlussplatte (45) verbunden ist.
9. 9. Scheibenbremse nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch ." gekennzeichnet ,dass Traglager (48,53,51) im

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   DÄ-K268(Case 2-108) · 1 60 5 22 A

   Innern der Bremsscheibe.-. (27,29,31) befestigt sind zum Tragen der Äbschlusselemente oder -platten (43,45)..
10. 10. Saheibenbremse nach Anspruch 4,5 oder 8, dadurch g e -■ k e η η ζ ei ahn e t , dass sie ein Paar von Hülsen (48, 53) und zwischen ihnen ausgebildete Lager (51)'-aufweist, um die das erste Äbschlusselement oder die Platte (43) feststehend in Bezug auf die drehbare Bremsscheibe (27,29,31) ange* bracht ist. ' :
11. 11. Luftgekühlte Scheibenbremse, insbesondere für Personen·· Eisenbahnwagen, mit einer radialeLuftdurchlässezwischen den die Bremsflächen tragenden Teilen und einen zenfraLen. Lufteinlass aufweisenden Bremsscheibe und mit einem im Lufteinlass angeordneten offenbaren und schliessbaren Verschluss,vorzugsweise nach einem der vorhergehenden Ansprüche, g e k en η ζ ei σ h · η et durch eine Zei t verzöge rungsvorriGhtung■- (7'2)., die das Wiederschliessen des Verschlusses (43,45) nach erfolgter Lösung der Bremse aufhält. : .. ■ '
12. 12. Scheibenbremse nach Anspruch 11, g e k e η η ζ ei σ h η e t durch einen den Verschluss (45) öffnenden Druckmittelmotor und durch ein in die Zuführungsleitung (63) zum. Zylinder (61) eingefügtes Verzögerungsventil (72). .

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