DE19853828A1 - Scheibenbremsbelag für Schienen- oder Nutzfahrzeuge - Google Patents

Abstract

Auf der Ankerplatte (2) eines Scheibenbremsbelages (1) für Schienen- oder Nutzfahrzeuge sind mehrere längliche Reibkörper (31...37) mit jeweils mehreren Nieten (4) befestigt. Das Umfangsprofil jedes Reibkörpers ist stadionförmig ausgebildet, d. h. die beiden halbkreisförmigen Enden sind jeweils durch parallele Seiten verbunden. Die Befestigungsnieten (4) sind in Richtung der größten Längenausdehnung (L1...L7) des zugehörigen Reibkörpers mit gegenseitigem Abstand angeordnet. Alle Richtungen der größten Längenausdehnung sind unter einem spitzen Winkel alpha zur Einlaufrichtung (E) angeordnet. Die Anstellwinkel (alpha) sind für verschiedene Reibkörper der Reibkörperanordnung unterschiedlich, jedoch jeweils nicht größer als 45 DEG .

Description

Die Erfindung betrifft einen Scheibenbremsbelag für Schienen- oder Nutzfahrzeuge, mit einer Ankerplatte und meh­ reren auf der Ankerplatte befestigten Reibkörpern.

Scheibenbremsen sind hochbelastete Teile an Fahrzeugen. Sie müssen z. T. erhebliche Massen verzögern und innerhalb kürzester Zeit bis zum Stillstand bringen. Schienen- und Nutzfahrzeuge bedingen auf Grund ihres hohen Gewichts sehr hohe Bremsmomente, die von den Bremsbelägen übertragen wer­ den müssen.

Für einen effektiven Bremsvorgang ist eine gute Übertra­ gung der Bremskraft vom Scheibenbremsbelag auf die Brems­ scheibe erforderlich. Es hat sich gezeigt, daß großflächige Reibkörper besonders große Bremsmomente auf die Bremsscheibe übertragen können. Bei Nässe besteht jedoch die Gefahr, daß derartige Reibkörper nicht mehr die gleiche Bremswirkung entfalten können wie bei Trockenheit. Man spricht auch von "Naßfading".

Bessere Naßlaufeigenschaften erhält man bei Unterteilung der Bremsbeläge in mehrere kleinere Reibkörper. Es sind zy­ linderförmige Reibkörper bekannt, die auf der Ankerplatte aufgeschweißt oder aufgenietet sind. Die Reibkörper dieser bekannten Reibkörperanordnungen sind nur punktförmig, bei­ spielsweise mittels eines zentralen Niets mit der Anker­ platte verbunden. Aufgrund der hohen Bremsmomente und Hebel­ kräfte können sich derartige punktförmige Verbindungen im Betrieb lösen. Dies hat eine Verringerung der verfügbaren Bremsleistung und u. U. eine Zerstörung der gesamten Schei­ benbremse zur Folge. Die besseren Naßlaufeigenschaften be­ kannter mehrgliedriger Bremsbeläge gingen daher zu Lasten der Standfestigkeit dieser Beläge.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen witter­ ungsunabhängig wirksamen Bremsbelag zur Verfügung zu stel­ len, der wirtschaftlich herstellbar ist und eine gute Stand­ festigkeit hat.

Eine erste Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß jeder Reibkörper ein längliches Umfangsprofil hat und über mindestens zwei Nieten mit der Ankerplatte verbun­ den ist und daß die Richtung der größten Längenausdehnung jedes Reibkörpers unter einem spitzen Winkel α zur Einlauf­ richtung angeordnet ist, wobei 0 < α ≦ 45°. Eine zweite Lösung der genannten Aufgabe ist erfindungs­ gemäß dadurch gekennzeichnet, daß jeder Reibkörper ein poly­ gonales Umfangsprofil mit abgerundeten Ecken hat und über mindestens zwei Nieten mit der Ankerplatte verbunden ist.

Die Erfindung vereint mehrere Vorteile. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Naßlaufeigen­ schaften sogar gegenüber herkömmlichen Scheibenbremsen mit mehrgliedrigen Bremsbelägen verbessert werden.

Für die Standfestigkeit wirkt sich auch die Befestigung jedes Reibkörpers mit mindestens zwei Nieten vorteilhaft aus. Selbst wenn sich ein Niet im Betrieb löst, so wird der Reibkörper von dem zweiten ggf. dritten Niet gehalten und somit die Gefahr einer Beschädigung der Scheibenbremse we­ sentlich verringert.

Die längliche Form (erste Lösung) bzw. die polygonale Form (zweite Lösung) der Reibfläche jedes Reibkörpers begün­ stigt einen gleichmäßigen Abrieb.

Auch die wirtschaftlichen Vorteile sind beträchtlich. Bei gleicher Bremsfläche im Vergleich zu einem Bremsbelag mit Zylinderreibkörpern können weniger Reibkörper auf der Ankerplatte befestigt werden. Mit der Verringerung der An­ zahl der Reibkörper sinkt der Herstellungsaufwand. Dies er­ möglicht eine kostengünstigere Fertigung.

Bei der ersten Lösung ist es besonders vorteilhaft, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung jeder Reibkör­ per mit drei in dessen Längsrichtung angeordneten Nieten auf der Ankerplatte befestigt ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform der zweiten Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß jeder Reibkörper ein Umfangspro­ fil in Form eines gleichseitigen Dreiecks hat und über drei mit gleichem gegenseitigen Abstand angeordnete Nieten mit der Ankerplatte verbunden sind. Die im wesentlichen dreiec­ kige Umfangsprofil- und Grundrißform jedes Reibkörpers er­ möglicht eine relativ dichte und gleichmäßige Anordnung und Verschachtelung der Reibkörper auf der Ankerplatte. Die Zwickelräume zwischen benachbarten Reibkörpern können rela­ tiv klein gemacht werden, so daß die einer Ankerplatte zuge­ ordnete Reibfläche einerseits aufgelöst und andererseits re­ lativ großflächig wirksam ist und eine entsprechend hohe Bremswirkung entfaltet.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbei­ spiel eines erfindungsgemäßen Scheibenbremsbela­ ges;

Fig. 2 eine erste Seitenansicht;

Fig. 3 eine zweite Seitenansicht;

Fig. 4 eine Ansicht von unten auf das erste Ausführungs­ beispiel;

Fig. 5 eine schematische Draufsicht auf ein zweites Aus­ führungsbeispiel des erfindungsgemäßen Scheiben­ bremsbelags;

Fig. 6 eine Schnittansicht entsprechend der Schnittlinie VI-VI in Fig. 5.

Der Scheibenbremsbelag 1 weist bei dem in den Fig. 1- 4 dargestellten Ausführungsbeispiel eine Ankerplatte 2 und eine koplanare Anordnung von sieben Reibkörpern 3 auf, die jeweils mit drei Nieten 4 an der Ankerplatte 2 befestigt sind. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel besteht je­ der Reibkörper 3 aus einem Topf mit einem stadionförmigen, langgestreckten Umfangsprofil. In den Topf ist ein geeigne­ tes Reibmaterial eingepreßt. Das Reibmaterial ist in der Zeichnung fortgelassen, um die Sicht auf die die Reibkörper an der Ankerplatte fixierenden Nieten 4 freizulegen.

Auf der der Reibbelagsseite abgewandten Rückseite der Ankerplatte 2 ist ein Schwalbenschwanz 6 befestigt, mit des­ sen Hilfe der Bremsbelag 1 an einem in der Zeichnung nicht dargestellten Bremsbackenhalter festgelegt wird.

In Fig. 1 sind die Richtungen der größten Längenausdeh­ nung L1. . .L7 der insgesamt sieben Reibkörper 31. . .37 unter einem spitzen Winkel zu einer strichpunktierten Einlaufrich­ tung E angeordnet. Der Anstellwinkel α des Reibkörpers 31 ist in Fig. 1 veranschaulicht. Die langgestreckten und sta­ dionförmigen Reibkörper 3 haben teilweise unterschiedliche Anstellwinkel zur Einlaufrichtung E. Die Anstellwinkel der Reibkörper 31 und 32 sind etwa gleich. Der Anstellwinkel des Reibkörpers 33 ist spitzer, und noch spitzer ist der An­ stellwinkel des Reibkörpers 34. Die Anstellwinkel der Reib­ körper 35, 36 und 37 sind ebenfalls spitz, liegen aber in einem anderen Quadranten, d. h. die Richtungen L5. . .L7 der größten Längenausdehnungen der Reibkörper 35-37 sind unter einem spitzen Winkel zur anderen Seite der Einlaufrichtung E hin geneigt. In jedem Fall sind die Winkel α kleiner als oder allenfalls gleich 45°. Aufgrund dieser Schrägstellung der einzelnen Reibkörper 3 zur Einlaufrichtung E ergeben sich relativ gleichmäßige Bremsverteilungen und Abnutzungen der koplanaren Bremsflächen und damit ausgezeichnete Brems­ wirkungen. Die Naßlaufeigenschaften sind im Vergleich zu herkömmlichen mehrgliedrigen Bremsbelaganordnungen deutlich verbessert. Die Anzahl der Reibkörper ist für mehrgliedrige Bremsbeläge gering, so daß auch die Herstellung und Befesti­ gung der Reibkörper 31 bis 37 kostengünstig sind.

-Jeder einzelne Bremskörper ist über drei Niete 4 mit der Ankerplatte 2 verbunden. Alle drei Niete 4 sind auf der Achse der jeweils größten Längenausdehnung des Reibkörpers 3 angeordnet. Dadurch erhält der Reibkörper einen zuverlässi­ gen und gleichmäßigen Halt auf der Ankerplatte 2, und die Gefahr des Lösens und Abscherens einer Nietverbindung oder gar aller Nietverbindungen eines Reibkörpers ist minimiert.

Anstelle der stadionförmigen Gestaltung des Umfangspro­ fils kann ein anderes längliches Profil der Reibkörper ver­ wendet werden. Möglich sind ovale, prismenartige oder auch eckige Profile. Die stadionförmige Gestaltung des Umfangs­ profils gewährleistet aber eine einfache Herstellung und vorzügliche Naßlaufeigenschaften. Eine andere günstige Um­ fangsprofilform wäre ein Parallelogramm mit nicht-rechtwink­ ligen Ecken. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist das Verhältnis Länge : Breite der Reibkörper etwa 2 : 1; je nach Einsatzfall können andere Querschnittsverhältnisse, z. B. zwischen 1,2 : 1 und 2,2 : 1 und mehr zweckmäßig sein.

In den Fig. 5 und 6 ist ein anderes Ausführungsbei­ spiel eines Scheibenbremsbelags 11 gezeigt. Der Scheiben­ bremsbelag 11 weist eine Ankerplatte 12 ähnlicher Ausbildung wie diejenige gemäß dem zuvorbeschriebenen Ausführungsbei­ spiel und eine koplanare Anordnung von fünf Reibkörpern 13 auf, die jeweils mit drei Nieten 14 an der Ankerplatte 12 befestigt sind. Jeder Reibkörper hat eine polygonales, ins­ besondere dreieckiges Umfangsprofil mit abgerundeten Ecken. Alle drei Seiten haben gleiche Längen und sind nach Art ei­ nes gleichseitigen Dreiecks jeweils unter 60°-Winkeln zuein­ ander angeordnet. Die dreieckigen Reibkörper 13 sind, wie Fig. 5 zeigt, in engen Abständen zueinander derart angeord­ net, daß die Zwickelräume relativ klein gehalten werden. Dies hat die Folge, daß die wirksamen Bremsflächen trotz der Vereinzelung der Reibkörper einen großen Prozentsatz der Fläche der Ankerplatte 12 einnehmen. Die in Fig. 5 darge­ stellte Anordnung der Reibkörper 13 mit dreieckigem Umfangs­ profil hat ähnlich gute Naßlaufeigenschaften wie die Anord­ nung der Reibkörper 3 gemäß erstem Ausführungsbeispiel und eine ebenso hohe Standfestigkeit, da auch hier jeder Reib­ körper mit drei Nieten 14 an der Ankerplatte 12 befestigt ist.

Wie Fig. 6 zeigt, hat jeder Reibkörper 13 eine Grund­ platte 15, auf der das Reibmaterial 16 befestigt ist. Die Reibmaterialschicht 16 ist in Ausrichtung mit den Nieten 14 mit Bohrungen 17 versehen, um die Nieten 14 mit geeigneten Nietwerkzeugen anbringen zu können. Die Reibmaterialschicht 16 kann aber auch in einem mit der Basisplatte 15 einteili­ gen Topf angeordnet sein, dessen Umfangsform der dargestell­ ten Profilform des Reibkörpers 13 entspricht.

Anstelle eines gleichseitigen Dreiecks können auch an­ dere polygonale Umfangsprofile vorgesehen sein, einschließ­ liche dreieckiger Umfangsprofile mit unterschiedlich langen Seitenflächen. Die Zahl und Gestaltung der Seiten kann der Form der Trägerplatte angepaßt werden. Sie sollten jedoch aus wirtschaftlichen Gründen so gewählt werden, daß alle Reibkörper übereinstimmende Umfangsprofile haben und daher eine einfache und großtechnische Herstellung möglich ist.

Im Rahmen des Erfindungsgedankens sind zahlreiche Ab­ wandlungen von dem in der Zeichnung dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel möglich. Die Anzahl und genaue Umfangsform und Ausbildung der Reibkörper kann den jeweiligen Einsatzfällen und den anderen Randparametern angepaßt werden. Jeder Reib­ körper kann auch auf einer Bodenplatte aufgebaut sein, die selbst wieder an der Ankerplatte durch geeignete Mittel be­ festigt ist. Ebenfalls möglich ist die Anbringung eines ein­ stückigen Reibkörpers direkt auf oder an der Ankerplatte 2. Auch die Art der Befestigung des Reibkörpers selbst an der Ankerplatte ist nicht auf die dargestellte Nietanordnung be­ schränkt; andere formschlüssige Verbindungen sind möglich, so beispielsweise das Einpressen einer mit dem Reibkörper ver­ bundenen Trägermasse in passende Ankerplattenöffnungen. Der­ zeit bildet die Nietanordnung aber die einfachste Befesti­ gungsart, die auch eine günstige Montage und Herstellung ga­ rantiert.

Claims (8)

1. Scheibenbremsbelag für Schienen- oder Nutzfahrzeuge, mit einer Ankerplatte (2) und mehreren auf der Ankerplatte befestigten Reibkörpern (3, 31. . .37) dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Reibkörper ein längliches Umfangsprofil hat und über mindestens zwei Nieten (4) mit der Ankerplatte (2) verbunden ist und
daß die Richtung (L1. . .L7) der größten Längenausdehnung jedes Reibkörpers unter einem spitzen Winkel α zur Einlauf­ richtung (E) angeordnet ist, wobei 0 < α ≦ 45°.

2. Scheibenbremsbelag nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Umfangsprofile der Reibköper (3) stadionförmig mit zwei parallelen Seitenwänden und abge­ rundeten Endwänden ausgebildet sind.

3. Scheibenbremsbelag nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Reibkörper (5) ein ovales Umfangsprofil haben.

4. Scheibenbremsbelag nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Reibkörper (31. . .37) mit drei in dessen Längsrichtung L1. . ..L7) angeordneten Nieten (4) auf der Ankerplatte (2) befestigt ist.

5. Scheibenbremsbelag nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtungen (L1. . .L7) der größten Längenausdehnungen der Reibkörper zumindest (31. . .37) teilweise in unterschiedlichen spitzen Winkeln und/oder nach unterschiedlichen Seiten zur Einlaufrichtung (E) angestellt sind.

6. Scheibenbremsbelag nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des größten zum kleinsten Reibkörperdurchmesser im Bereich von 1,2-2,2 liegt.

7. Scheibenbremsbelag für Schienen- und/oder Nutzfahr­ zeuge, mit einer Ankerplatte (12) und mehreren auf der An­ kerplatte befestigten Reibkörpern (13), dadurch gekennzeichnet, daß jeder Reibkörper ein polygonales Umfangsprofil mit abgerundeten Ecken hat und über mindestens zwei Nieten (14) mit der Ankerplatte (12) verbunden ist.

8. Scheibenbremsbelag nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jeder Reibkörper (13) ein Umfangsprofil in Form eines gleichseitigen Dreiecks hat und über drei mit gleichem gegenseitigen Abstand angeordnete Nieten (14) mit der Ankerplatte (2) verbunden ist.