DE19957484A1 - Innenbelüftete Bremsscheibe - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine innenbelüftete Bremsscheibe, insbesondere für Hochgeschwindigkeitsschienenfahrzeuge, mit zwei spiegelsymmetrisch axial hintereinander angeordneten Reibringkörpern (1a, 1b), insbesondere Reibringkörpern aus Stahl, Grauguß oder Kugelgraphitguß, die jeweils eine ebene, außenliegende Reibfläche (2a, 2b) für eine Bremsbacke aufweisen und durch innenliegende Stege (3), die als Ventilationsschaufeln wirken, miteinander verbunden sind, wobei im Bereich des Innen- und Außenumfangs stirnseitig radial verlaufende Luftein- und -austrittsöffnungen angeordnet sind. Dabei sind die Lufteintrittsöffnungen oder Luftaustrittsöffnungen (4) jeweils mit einem Dichtsitz (5) und mit einem damit zusammenwirkenden Verschlußelement (6) versehen, welches bei deutlich über der Umgebungstemperatur liegender Temperatur der Bremsscheibe durch unterschiedliche thermische Längenänderungen vom Dichtsitz (5) in eine Offenstellung abgehoben ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine innenbelüftete Scheibenbremse, insbesondere für Hochgeschwindigkeitsschienenfahrzeuge, mit zwei spiegelsymmetrisch axial hintereinander angeordneten Reibringkörpern, die jeweils eine ebene, außenliegende Reibfläche für eine Bremsbacke aufweisen. Die Reibringkörper sind im Regelfall aus Stahl, Stahlguß, Grauguß oder Kugelgraphitguß hergestellt und sind durch innenliegende Stege, die als Ventilationsschaufeln wirken, miteinander verbunden, wobei im Bereich des Innen- und Außenumfangs stirnseitig radial verlaufende Luftein- und -austrittsöffnungen angeordnet sind.

Derartige Bremsscheiben sind beispielsweise aus der Broschüre "Energie sparen" der Firma Knorr-Bremse AG bekannt. Diese Bremsscheiben werden in unterschiedlichen Ausführungsformen hergestellt. Bei der sogenannten Monoblock-Ausführung sind die beiden Reibringkörper mit den dazwischen liegenden Stegen einstückig verbunden. Im Falle einer konzentrisch geteilten Ausführung bilden die beiden Reibringkörper fertigungstechnisch separate Teile, die über Schraubverbindungen zusammengehalten werden. Üblicherweise sind die Bremsscheiben, die eine ringförmige Gestalt aufweisen, im Bereich ihres Innenumfangs mit massiven Befestigungslaschen versehen, die eine Befestigung der Bremsscheibe an einer Wellennabe ermöglicht. Zwischen den Befestigungslaschen befinden sich Lufteintrittsöffnungen für die Kühlluft, die in radialer Richtung zwischen den über die Stege miteinander verbundenen Reibringkörpern strömen kann und in erhitzter Form an den stirnseitig im Bereich des Außenumfangs angeordneten Luftaustrittsöffnungen nach außen abgeführt wird. Die Stege zwischen den Reibringkörpern, auf deren äußeren Flachseiten jeweils eine Reibfläche für eine Bremsbacke angeordnet ist, wirken bei der Drehung der Bremsscheibe als Ventilationsschaufeln. Dadurch wird die Durchströmung des Zwischenraums zwischen den aneinander liegenden Reibringkörpern mit Kühlluft gefördert.

Während eines Bremsvorgangs, bei dem sich die Bremsscheiben von Umgebungstemperatur bis auf eine Temperatur von etwa 350°C bis 400°C erwärmen, ist die Ventilationswirkung sehr erwünscht, damit die Bremsleistung nicht infolge einer zu starken Erwärmung der Bremsscheiben absinkt. Bremsvorgänge stellen in zeitlicher Hinsicht nur einen sehr kleinen Bruchteil der üblichen Fahrzeit eines Fahrzeugs dar. Während der übrigen Fahrzeit hält die Ventilationswirkung in den Bremsscheiben jedoch zwangsläufig an. Dabei wird unvermeidbar ständig ein Teil der Antriebsenergie des Fahrzeugs vernichtet. Diese Verlustleistung der Ventilationsschaufeln steigt mit der dritten Potenz der Drehzahl und bei geometrisch ähnlichen Scheiben mit der fünften Potenz des Durchmessers an. Da der Durchmesser der Bremsscheiben bei Schienenfahrzeugen üblicherweise über 600 mm liegt, erreicht die Verlustleistung bei einem Hochgeschwindigkeitszug mit z. B. 15 Wagen beträchtliche Werte (ca. 144000 KWh/Jahr). Zur Verminderung dieser Verlustleistung hat man daher die Form der Stege dahingehend verändert, daß sich eine geringere Ventilationsleistung ergibt. Damit wird aber unvermeidbar auch die an sich erwünschte Luftkühlung für die Bremsscheiben vermindert.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Bremsscheibe dahingehend weiterzuentwickeln, daß bei Aufrechterhaltung einer sehr guten Ventilation während eines Bremsvorgangs dennoch in den Betriebsphasen ohne Bremsung nur ein Minimum an Ventilationsleistung anfällt.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einer gattungsgemäßen Bremsscheibe mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung angegeben.

Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, die in radialer Richtung verlaufenden Lufteintritts- oder Luftaustrittsöffnungen der Bremsscheiben mit Verschlußelementen zu versehen, so daß diese bei Bedarf verschlossen oder geöffnet werden können. Um die Durchströmung des Zwischenraums zwischen den Reibringskörpern zu vermeiden, reicht es aus, entweder die Lufteintritts- oder die Luftaustrittsöffnungen zu verschließen. Die Verschlußelemente könnten im Grundsatz also entweder im Bereich der Stirnseite am Innenumfang oder am Außenumfang der ringförmigen Bremsscheibe angeordnet sein. Um die Luftventilation während eines Bremsvorgangs zu gewährleisten, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das jeweilige Verschlußelement sich bei deutlich über der Umgebungstemperatur liegender Temperatur der Bremsscheibe durch unterschiedliche thermische Längenänderungen des Verschlußelements und/oder von Betätigungselementen des Verschlußelements gegenüber thermischen Längenänderungen des dem Verschlußelement zugeordneten Dichtsitzes vom Dichtsitz in eine Offenstellung angehoben ist, wohingegen das Verschlußelement sich bei Temperaturen der Bremsscheibe in der Nähe der Umgebungstemperatur in Schließstellung auf dem zugeordneten Dichtsitz befindet. Durch geeignete Materialauswahl im Hinblick auf den thermischen Ausdehnungskoeffizienten unter Berücksichtigung der erforderlichen Festigkeitseigenschaften wird erfindungsgemäß sichergestellt, daß durch die beim Bremsen entstehende Temperaturerhöhung im Bereich der Bremsscheibe unterschiedliche thermische Dehnungen zwischen dem Verschlußelement und dem zugeordneten Dichtsitz bewirkt werden, so daß sich das Verschlußelement zwangsläufig von Dichtsitz abhebt und eine Durchtrittsöffnung für die Kühlluft freigibt. Durch Abkühlung der Bremsscheibe bis in die Nähe der Umgebungstemperatur bilden sich diese Effekte automatisch wieder zurück, so daß die Durchtrittsöffnungen für die Kühlluft wieder schließen, so daß während der normalen ungebremsten Fahrt somit keine Ventilations-Verlustleistung entsteht. Die erforderlichen relativen Längenänderungen zwischen dem Dichtsitz und dem Verschlußelement können insbesondere durch das Verschlußelement selbst, aber im Grundsatz auch durch ein mit dem Verschlußelement zusammenwirkendes Betätigungselement (ähnlich wie bei einer Ventilstange) bewirkt werden.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Verschlußelement vorgesehen, das als in sich geschlossener ringförmiger Körper ausgebildet ist, der zweckmäßigerweise im Bereich des äußeren Umfangs der Bremsscheibe angeordnet ist. Dieses ringförmige Verschlußelement weist im Querschnitt vorzugsweise eine im wesentlichen rechteckige oder trapezförmige Profilform auf. Es besteht vorteilhaft aus einem Werkstoff, dessen thermischer Ausdehungskoeffizient deutlich größer ist als der des Werkstoffs der Reibringkörper, die in üblicher Weise aus Grauguß, Kugelgraphitguß, Stahlguß oder Stahl bestehen können. In besonderer Weise eignet sich für das Verschlußelement Aluminium oder eine Alumiumlegierung, besonders bevorzugt eine AlMgMn-Legierung. Bei diesen Werkstoffen ist der thermische Ausdehnungskoeffizient etwa doppelt so hoch wie bei den für die Reibringkörper benutzten Eisen-Werkstoffen. Da für die Ventilationsluft an der durch einen Bremsvorgang erhitzten Bremsscheibe möglichst große Durchtrittöffnungen zur Verfügung stellen sollen, ist eine möglichst große Differenz der thermischen Längenänderung zwischen dem Dichtsitz und dem Verschlußelement erwüschenswert. Aus diesem Grunde sieht die Erfindung in vorteilhafter Weise vor, daß der Dichtsitz aus einem Werkstoff gebildet ist, der gegenüber dem Werkstoff der Reibringskörper und damit insbesondere auch gegenüber dem Werkstoff des Verschlußelements einen deutlich geringeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist. Für den Dichtsitz kommen daher beispielsweise Quarzglassorten und keramische Werkstoffe in Frage. Besonders bevorzugt werden Hochleistungsoxidkeramiken, die außer einem vergleichsweise kleinen thermischen Ausdehungskoeffizienten auch noch relativ gute Zähigkeitseigenschaften mit sich bringen. Der Dichtsitz kann beispielsweise auch aus Siliziumnitid (Si₃N₄) bestehen. Der Dichtsitz weist als ringförmiger Körper eine Vielzahl von Durchtrittsöffnungen für die Kühlluft auf, die durch das ebenfalls ringförmige Verschlußelement bei Umgebungstemperatur von außen dichtend abgedeckt sind. Damit im Falle der durch die unterschiedlichen thermischen Längenänderungen bewirkten Verschiebungen des Verschlußelements gegenüber dem Dichtsitz die koaxiale Ausrichtung des Verschlußelements zur Achse der Reibringkörper stets erhalten bleibt, ist in vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung eine Führung des Verschlußelements durch Führungselemente vorgesehen. Diese Führungselemente sind zweckmäßigerweise als in radialer Richtung angeordnete Führungsstifte ausgebildet, die das Verschlußelement jeweils im Bereich zwischen zwei unmittelbar benachbarten Durchtrittsöffnungen durchdringen. Die Führungsstifte sind möglichst gleichmäßig über den Umfang des Verschlußelements verteilt. Es sollten mindestens 3, vorzugsweise 6 bis 12, insbesondere 9 Führungsstifte vorgesehen werden, um eine möglichst exakte Beibehaltung der koaxialen Ausrichtung zu gewährleisten. Zweckmäßigerweise sind die Führungsstifte jeweils fest mit den Reibringkörpern verbunden, beispielsweise durch Einschrauben in eine entsprechende Gewindebohrung. Um vorhandene herkömmliche Bremsscheiben im erfindungsgemäßen Sinne umrüsten zu können, empfiehlt es sich, zur Verbindung der Führungsstifte mit den Reibringkörpern Brückenelemente vorzusehen, die im Zwischenraum zwischen den Reibringkörpern angeordnet und ihrerseits zum Beispiel durch Bolzenverbindungen fest mit den Reibringkörpern verbunden sind. Die Führungsstifte werden dann in diese Brückenelemente eingeschraubt. An dem Verschlußelement und an dem ringförmigen Körper des Dichtsitzes sind zweckmäßigerweise dem Querschnitt der Führungsstifte entsprechende radiale Durchgangslöcher eingearbeitet, um entsprechende Führungsflächen für die thermisch bedingte radiale Verlagerung des Verschlußelements und gegebenenfalls auch des Dichtsitzes entlang den Führungsstiften zu schaffen. Der ringförmige Körper des Dichtsitzes wird vorteilhaft in dem Zwischenraum zwischen den Reibringkörpern so gehalten, daß die Reibringkörper bei Erwärmung sich gegenüber dem Dichtsitz ausdehnen könne, ohne daß der Dichtsitz in gleichem Maße mit gedehnt wird.

Der ringförmige Körper des Dichtsitzes ist vorteilhaft an seinem äußeren Umfang mit zwei umlaufenden Wulsten versehen, zwischen denen die Durchtrittöffnungen für die Kühlluft angeordnet sind. Dabei ist der Außendurchmesser der umlaufenden Wulste bei Umgebungstemperatur größer als der Innendurchmesser des ringförmigen Verschlußelements. Hierdurch ist es möglich, eine vormontierte Einheit von Dichtsitz und Verschlußelement zu schaffen. Wenn das Verschlußelement auf eine ausreichend hohe Temperatur erwärmt wird, bis daß sein Innendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser der umlaufenden Wulste des Dichtsitzes, dann läßt sich das Verschlußelement ohne weiteres über den Dichtsitz in den Bereich zwischen den beiden Wulsten schieben. Nach Abkühlung bleibt dann das Verschlußelement unverlierbar mit dem Dichtsitz verbunden.

In an sich bekannter Weise können die beiden Reibringkörper mit den innenliegenden Stegen einstückig ausgebildet sein. Um eine Montagemöglichkeit für den ringförmigen Dichtsitz mit dem Verschlußelement zu bieten, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß einer der beiden Reibringkörper außen auf einen dem Innendurchmesser des ringförmigen Dichtsitzes entsprechenden Durchmesser zum Beispiel durch Abdrehen verkleinert ist. Um den Dichtsitz im Zwischenraum zwischen den beiden Reibringkörpern zu halten, ist erfindungsgemäß außen auf dem kleineren Reibringkörper ein Montagering angeordnet, der beispielsweise mittels radialer Schrauben befestigbar ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen axialen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Bremsscheibe,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Bremsscheibe gemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen axialen Längsschnitt durch die Bremsscheibe gemäß Linie A-A in Fig. 1 bei Umgebungstemperatur,

Fig. 4 den Schnitt gemäß Linie A-A bei erhöhter Temperatur der Bremsscheibe,

Fig. 5 einen Schnitt gemäß Linie B-A bei erhöhter Temperatur der Bremsscheibe,

Fig. 6 einen Schnitt gemäß Linie C-A bei erhöhter Temperatur der Bremsscheibe,

Fig. 7 einen axialen Längsschnitt durch eine Bremsscheibe mit abgewandelter Form des Dichtsitzes und des Verschlußelements bei Umgebungstemperatur und

Fig. 8 die Bremsscheibe gemäß Fig. 7 bei erhöhter Temperatur.

Die erfindungsgemäße Bremsscheibe in Fig. 1 ist in Form eines axialen Querschnitts dargestellt. Der Schnitt ist durch den Zwischenraum zwischen den Reibringkörpern 1a, 1b geführt, also durch die die beiden Reibringkörper 1a, 1b verbindenden Stege 3. Auf den äußeren Flachseiten der beiden koaxial unmittelbar hintereinander angeordneten Reibringkörper 1a, 1b befinden sich die Reibflächen 2a, 2b, an denen die Bremsbacken angreifen können. Mit Hilfe der Befestigungslaschen 12 läßt sich die Bremsscheibe mittels Schraubverbindungen an einem Nabenkörper fixieren, der seinerseits mit der zu bremsenden Achse koppelbar ist. Die Funktion der Erfindung läßt sich am besten aus den Schnittbildern der Fig. 3 bis 6 erkennen. Das Schnittbild gemäß Linie A-A von Fig. 1, das in Fig. 3 dargestellt ist, zeigt den Querschnitt eines ringförmigen Dichtsitzes 5 und eines diesem Dichtsitz zugeordneten Verschlußelements 6. Das Verschlußelement 6 weist im Querschnitt eine im wesentlichen rechteckige Profilform auf und ist beispielsweise aus einer AlMgMn- Legierung gebildet, während der Dichtsitz vorzugsweise aus einem Siliziumnitrid- Werkstoff oder einem anderen keramischen Werkstoff besteht. Im Bereich seines Außenumfangs weist der Dichtsitz 5 zwei umlaufende Wulste 10 auf, zwischen denen das Verschlußelement 6 angeordnet ist. An neun Stellen sind, wie aus Fig. 1 hervorgeht, gleichmäßig über den Umfang verteilt Führungsstifte 8 angeordnet, die als Einschraubbolzen ausgebildet sind und in entsprechende Gewindebohrungen von Brückenelementen 9 eingeschraubt sind. Diese Brückenelemente 9 liegen zwischen den beiden Reibringkörpern 1a, 1b und sind mittels Querbolzen 13 (siehe Fig. 1 und 5) an den Reibringkörpern 1, 1b befestigt. Die Brückenelemente bestehen beispielsweise wie die Reibringkörper 1a, 1b aus Stahl. Der Dichtsitz 5 und das Verschlußelement 6 weisen jeweils radiale Durchgangslöcher für die Führungsstifte 8 auf. Diese Durchgangslöcher stellen Führungsflächen für die gleitende Durchführung der Führungsstifte 8 dar, um im Falle thermischer Dehnungen und damit verbundener Verschiebungen eine exakte koaxiale Ausrichtung des Dichtsitzes 5 und des Verschlußelements 6 gegenüber den Reibringkörpern 1a, 1b zu gewährleisten. In Fig. 4 ist der gleiche Schnitt wie in Fig. 3 dargestellt jedoch mit dem Unterschied, daß Fig. 3 sich auf den Zustand der Bremsscheibe etwa bei Umgebungstemperatur bezieht, während Fig. 4 den Zustand bei erhöhter Temperatur darstellt. Man erkennt deutlich, daß das Verschlußelement 6 in Fig. 4 infolge einer erheblich stärkeren thermischen Dehnung vom Dichtsitz 5 abgehoben hat. Welche Wirkung damit wiederum verbunden ist, geht aus dem Schnittbild in Fig. 6 hervor, das den Schnitt gemäß Linie C-A in Fig. 1 wiedergibt. Dieser Schnitt ist an einer Stelle geführt, bei der eine zwischen den beiden Wulsten 10 liegende Durchtrittöffnung 7 im Dichtsitz 5 besteht. Diese Durchtrittsöffnung 7 steht unmittelbar in Verbindung mit der Luftaustrittsöffnung 4 zwischen den beiden Reibringkörpern 1a, 1b. Anhand der gestrichelten Pfeile (Fig. 6) ist erkennbar, daß die zwischen den Befestigungslaschen 12 im Bereich der Wellennabe (Fig. 1) in den Hohlraum zwischen den Reibringkörpern 1a, 1b einströmende Kühlluft nach Aufnahme von Wärme in erhitzter Form durch die Luftaustrittsöffnung 4 und die Durchtrittsöffnung 7 an dem geöffneten Verschlußelement 6 vorbei nach außen abströmen kann. Nach Beendigung des Bremsvorgangs und ausreichender Abkühlung der Bremsscheibe tritt eine thermisch bedingte Schrumpfung ein, durch die das Verschlußelement 6 wieder die in Fig. 3 gezeigte Position einnimmt, bei der die Durchtrittsöffnung 7 wieder dicht verschlossen ist.

Man erkennt in Fig. 3, daß der ringförmige Dichtsitz 5 an seinem Innenumfang bei Umgebungstemperatur einen kleinen Abstand von der Oberseite des Brückenelements 9 aufweist. Demgegenüber zeigen die Fig. 4 bis 6 nach erfolgter thermischer Dehnung der Reibringkörper 1a, 1b, daß sich das Brückenelement 9 radial nach außen verlagert hat und bei dieser erhöhten Temperatur praktisch an dem Dichtsitz 5 anliegt, der sich nur relativ geringfügig nach außen ausgedehnt hat. Sehr viel stärker noch hat sich unter dem Temperatureinfluß das Dichtelement 5 radial nach außen ausgedehnt, da es den vergleichsweise größten Wäremausdehungskoeffizienten besitzt. Durch die Führungsstifte 8 bleibt die koaxiale Ausrichtung der einzelnen Elemente zueinander stets sicher gewährleistet.

Um den Dichtsitz 5 und das Verschlußelement 6 zwischen den einstückig mit den Stegen 3 ausgeführten Reibringkörpern 1a, 1b montieren zu können, ist der Reibringkörper 1a in Weiterbildung der Erfindung außen auf einen kleineren Durchmesser abgedreht worden. Dieser Durchmesser entspricht dem Innendurchmesser des Dichtsitzes 6, so daß dieser von der linken Seite in den Bereich zwischen den beiden Reibringkörpern 1a, 1b geschoben werden kann. Anschließend wird ein Montagering 11 außen auf den Reibringkörper 1a aufgeschoben und mittels radialer Schrauben 14 fixiert. Im Falle einer geteilten Ausführung der Reibringkörper 1a, 1b läßt sich die Einheit aus Dichtsitz und Verschlußelement ohne eine solche Maßnahme montieren.

Die Fig. 7 und 8 zeigen eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung. Dabei sind die beiden Reibringkörper 1a, 1b nicht einstückig, sondern körperlich getrennt ausgebildet. Außerdem weist das Verschlußelement im Querschnitt ein etwa trapezförmiges Profil auf. Eine damit korrespondierende Form besitzen die Durchtrittsöffnungen des Dichtsitzes 5. Auf diese Weise läßt sich ein besonders guter Dichteffekt im Zustand der Bremsscheibe bei Umgebungstemperatur gewährleisten. Demgegenüber ist allerdings die Größe des freien Durchtritts für die Kühlluft in der Öffnungsstellung, die bei erhöhter Temperatur in Fig. 8 dargestellt ist, kleiner als im Falle der Ausführung gemäß Fig. 1 bis 6. Im dargestellten Fall sind die Führungsstifte 8 anders als bei der Lösung gemäß den Fig. 1 bis 6 fest mit dem Verschlußelement 6 verbunden und gleitend in entsprechenden Durchgangslöchern der Brückenelemente 9 geführt. Der Dichtsitz 5 besteht aus zwei körperlich voneinander getrennten Ringen, die in entsprechende Eindrehungen an den Reibringkörpern 1a, 1b eingelegt sind.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung einer Bremsscheibe mit Verschlußelementen, die durch unterschiedliche thermische Längendehnungen gegenüber dem Dichtsitz betätigt werden, läßt sich eine sichere Unterbrechung der Ventilation im Zwischenraum zwischen den Reibringkörpern gewährleisten, wenn die Bremsscheibe auf einer Temperatur in der Nähe der Umgebungstemperatur ist. Sobald die Kühlwirkung erwünscht und notwendig ist, wird infolge der Temperaturerhöhung der Bremsscheibe automatisch eine Öffnung des Verschlußelementes bewirkt, ohne daß eine gesonderte Steuerung hierfür erforderlich ist.

Die bevorzugte Lösung mit einer Ausführung des Verschlußelements in Form eines geschlossenen Rings hat den großen Vorteil, daß die beträchtlichen Fliehkräfte bei hoher Drehzahl der Bremsscheibe sehr gut aufgefangen werden können. Da durch die thermische Dehnung vergleichsweise große Kräfte freigesetzt werden, ist eine sichere Betätigung des Verschlußelements auch im Falle von Verschmutzungen im Bereich des Dichtsitzes stets gewährleistet. Durch die bevorzugte Verwendung von insgesamt drei Werkstoffen mit jeweils unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten läßt sich außerdem sicherstellen, daß die Offenstellung der Durchtrittsöffnungen für die Kühlluft im Bereich des Dichtsitzes bei Erwärmung des Verschlußelements in einem ausreichenden Maß erfolgt. Schließlich ist noch darauf hinzuweisen, daß die in axialer Richtung geringere thermische Dehnung des ringförmigen Dichtsitzes im Vergleich zur thermischen Dehnung der beiden Reibringkörper zwar Undichtigkeiten hervorruft, die aber keinerlei Probleme machen, da dies nur während der Bremsphase bei erhöhter Temperatur eintreten kann, also in einer Betriebsphase, in der ohnehin eine möglichst gute Durchlüftung erwünscht ist.

Bezugszeichenliste

1

a,

1

b Reibringkörper

2

a,

2

b Reibfläche

3

Stege

4

Luftaustrittsöffnung

5

Dichtsitz

6

Verschlußelement

7

Durchtrittsöffnung

8

Führungsstift

9

Brückenelement

10

Wulst

11

Montagering

12

Befestigungslasche

13

Querbolzen

14

Schraube

Claims (16)

1. Innenbelüftete Bremsscheibe, insbesondere für Hochgeschwindigkeitsschienenfahrzeuge, mit zwei spiegelsymmetrisch axial hintereinander angeordneten Reibringkörpern (1a, 1b), insbesondere Reibringkörpem aus Stahl, Stahlguß, Grauguß oder Kugelgraphitguß, die jeweils eine ebene, außenliegende Reibfläche (2a, 2b) für eine Bremsbacke aufweisen und durch innenliegende Stege (3), die als Ventilationsschaufeln wirken, miteinander verbunden sind, wobei im Bereich des Innen- und Außenumfangs stirnseitig radial verlaufende Luftein- und -austrittsöffnungen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufteintrittsöffnungen oder Luftaustrittsöffnungen (4) jeweils mit einem Dichtsitz (5) und mit einem damit zusammenwirkenden Verschlußelement (6) versehen sind, welches in der Weise betätigbar ist, daß sich bei deutlich über der Umgebungstemperatur liegender Temperatur der Bremsscheibe durch unterschiedliche thermische Längenänderungen des Verschlußelements (6) und/oder von Betätigungselementen des Verschlußelements (6) gegenüber den thermischen Ländenänderungen des Dichtsitzes (5) das Verschlußelement (6) vom Dichtsitz (5) in eine Offenstellung abgehoben ist und sich bei Temperaturen der Bremsscheibe in der Nähe der Umgebungstemperatur in Schließstellung auf dem Dichtsitz (5) befindet.

2. Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußelement (6) im Bereich des äußeren Umfangs der Bremsscheibe angeordnet ist.

3. Bremsscheibe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff des Verschlußelements (6) einen deutlich größeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist als der Werkstoff der Reibringkörper (1a, 1b).

4. Bremsscheibe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff des Verschlußelements (6) Aluminium oder eine Aluminiumlegierung, insbesondere eine AlMgMn-Legierung ist.

5. Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff des Dichtsitzes (5) einen gegenüber dem Werkstoff der Reibringkörper (1a, 1b) deutlich geringeren thermischen Ausdehnungskoeffienten aufweist.

6. Bremsscheibe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtsitz (5) aus einem keramischen Werkstoff, insbesondere aus einem Siliziumnitridwerkstoff oder einer Hochleistungsoxidkeramik mit guten Zähigkeitseigenschaften gebildet ist.

7. Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußelement (5) als in sich geschlossener ringförmiger Körper ausgebildet ist.

8. Bremsscheibe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußelement (5) einen im wesentlichen rechteckigen oder trapezförmigen Querschnitt aufweist.

9. Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtsitz (5) als ringförmiger Körper mit einer Vielzahl von Durchtrittsöffnungen (7) ausgebildet ist, die durch das Verschlußelement (6) bei Umgebungstemperatur von außen dichtend abgedeckt sind.

10. Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußelement (6) durch Führungselemente in der Weise geführt ist, daß es bei Verschiebungen infolge thermischer Längenänderungen koaxial zur Achse der Reibringkörper (1a, 1b) ausgerichtet bleibt.

11. Bremsscheibe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungselemente als in radialer Richtung angeordnete Führungsstifte (8) ausgebildet sind, die das Verschlußelement (6) jeweils im Bereich zwischen zwei Durchtrittsöffnungen (7) durchdringen.

12. Bremsscheibe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsstifte (8) jeweils fest mit den Reibringkörpern (1a, 1b) verbunden sind.

13. Bremsscheibe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbindung der Führungsstifte (8) mit den Reibringkörpern (1a, 1b) Brückenelemente (9) zwischen den Reibringkörpern (1a, 1b) vorgesehen sind, die ihrerseits fest mit den Reibringkörpern (1a, 1b) verbunden sind.

14. Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Verschlußelement (6) und an dem ringförmigen Körper des Dichtsitzes (5) dem Querschnitt der Führungsstifte (8) entsprechende radiale Durchgangslöcher zur Ausbildung von Führungsflächen vorgesehen sind.

15. Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Körper des Dichtsitzes (5) an seinem äußeren Umfang zwei umlaufende Wulste (10) aufweist, zwischen denen die Durchtrittsöffnungen (7) angeordnet sind, und daß der Außendurchmesser der umlaufenden Wulste (10) bei Umgebungstemperatur größer ist als der Innendurchmesser des ringförmigen Verschlußelements (6).

16. Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Reibringkörper (1a, 1b) mit den innenliegenden Stegen (3) einstückig ausgebildet sind und daß einer der beiden Reibringkörper (1a, 1b) außen auf einem dem Innendurchmesser des ringförmigen Dichtsitzes (5) entsprechenden Durchmesser verkleinert und mit einem befestigbaren Montagering (11) versehen ist.