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Die
Erfindung betrifft einen Bremsklotz für Schienenfahrzeuge mit einem
Bremsklotzrücken
aus Gußeisen
und mit einer fest mit dem Bremsklotzrücken verbundenen Kunststoffmasse,
wobei der Bremsklotzrücken
einen gebogenen plattenförmigen Grundkörper mit
einer Tragfläche
auf einer Innenseite für
die Kunststoffmasse aufweist und wobei eine Gesamtbremsfläche des
Bremsklotzes zu einem überwiegenden
Anteil durch wenigstens eine Außenfläche der
Kunststoffmasse und zu einem geringeren Anteil durch wenigstens
eine Außenfläche des Bremsklotzrückens gebildet
wird.
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Als
Mittel zum Bremsen von Schienenfahrzeugen finden Bremsklötze aus
Gußeisen
Anwendung. Die Bremsklötze
werden während
des Bremsvorgangs durch die Kraft der Bremsanlage an die Fahrzeugräder gepreßt, wodurch
ein Kraftmoment entsteht, das der Weiterdrehung des Rades entgegenwirkt.
Während
des Bremsvorgangs wird die Bewegungsenergie des Fahrzeugs in Wärme umgewandelt,
wobei die Wärme
durch Bremsklötze
und Räder
an die Umgebung abgegeben wird.
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Gußeisen eignet
sich als Material für
Bremsklötze,
da es geeignete mechanische Werkstoffeigenschaften hat und eine
preiswerte Herstellung ermöglicht.
Nachteilig wirkt sich bei Bremsklötzen aus Gußeisen ein geräuschvoller
Fahr- und Bremsbetrieb aus,
weiterhin der entstehende Staub als Umweltbelastung und Schmutzquelle
für das
Fahrzeug selbst. Ferner ist der häufige Instandhaltungsbedarf
nachteilig infolge der Abnutzung der Bremsklötze. Schließlich kommt es beim Bremsbetrieb
zur Ausbildung von Riefen oder Rillen in den Laufflächen der
Räder durch
Abrieb.
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Zur
Vermeidung der vorgenannten Nachteile von Bremsklötzen aus
Gußeisen
werden im Stand der Technik daher Bremsklötze aus Kunststoff eingesetzt.
Solche Bremsklötze
bestehen aus einer Mischung von Bindemitteln (z. B. Kunstharz, Kautschuk)
und Füllstoffen,
befestigt durch Aufpressen und Wärmebehandlung
auf einem Träger
aus Stahlblech.
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Der
Einsatz von Bremsklötzen
aus Kunststoff ist gegenüber
dem Einsatz von Bremsklötzen
aus Gußeisen
vorteilhaft bezüglich
der Geräuschentwicklung,
der Staubentwicklung und der Häufigkeit
des Instandhaltungsbedarfes. Nachteilig beim Einsatz von Bremsklötzen aus
Kunststoff ist allerdings, daß durch den
Bremsbetrieb die Radoberfläche
aufpoliert wird, was zu einer Verschlechterung der Haftung zwischen Rad
und Schiene führt.
Bei Regen und Schneefall kann sich der Bremsweg vergrößern. Darüber hinaus geben
Bremsklötze
aus Kunststoff kaum Wärme
an die Umgebung ab, was zu einer Übererwärmung des Rades mit mechanischen
Schäden
am Rad einhergehen kann.
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Darüber hinaus
sind aus dem Stand der Technik Bremsklötze bekannt, bei denen ein
Bremsklotzrücken
fest mit einer Kunststoffmasse verbunden ist. Der Bremsklotzrücken weist
ein Gehäuse
aus Gußeisen
auf, das aus einer gebogenen plattenförmigen Rückwand und einem umlaufenden
Rahmen gebildet wird. Bei der Herstellung des bekannten Bremsklotzes
wird die Kunststoffmasse als Granulat in das Gehäuse eingefüllt, gleichmäßig verteilt
und gepreßt.
Anschließend
ist eine Ofenhärtung
vorgesehen. Das Gehäuse
aus Gußeisen
weist einen Querschnitt auf, der in Richtung der Bremsfläche immer geringer
wird, so daß eine
formschlüssige
Verbindung zwischen der Kunststoffmasse und dem Bremsklotzrücken gewährleistet
ist. Die Gesamtbremsfläche
des Bremsklotzes wird bei diesen Bremsklötzen zu einem überwiegenden
Anteil durch eine Reib- bzw. Außenfläche der
Kunststoffmasse und zu einem geringeren Anteil durch die Außenfläche des
Gehäuserahmens
gebildet. Die Abnutzung des bekannten Bremsklotzes wird hauptsächlich durch
den Kunststoff bestimmt, wodurch die Staubemission im Betrieb wesentlich
geringer ist als bei Bremsklötzen
aus Gußeisen.
Der Bremsklotz weist eine bessere Wärmeableitungsfähigkeit
auf als bekannte Bremsklötze aus
Kunststoff. Dadurch wird die Wärmebelastung des
Rades geringer. Der bekannte Bremsklotzrücken kann im übrigen eine
oder mehrere Zwischenwände aufweisen,
die der mechanischen Festigkeit und Wärmeableitung dienen. Der Bremsklotz
kann bis zur völligen
Abnutzung des Bremseinsatzes aus Kunststoff verwendet werden, wobei
der Rest wiederverwertbar ist, da der Abfall überwiegend aus Gußeisen besteht.
Die eventuell verbleibenden Kunststoffreste werden bei der hohen
Temperatur während
des Neugusses verbrannt.
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Von
Nachteil bei der Herstellung der zuletzt beschriebenen Bremsklötze ist
eine hohe Ausschußquote,
die auf Risse im Bremsklotzrücken
zurückzuführen ist.
Bei der Wärmebehandlung
kann es aufgrund der unterschiedlichen Wärmedehnung von Gußeisen und
Kunststoff im übrigen
zu einem Lösen der
Haftverbindung zwischen der Kunststoffmasse und dem Bremsklotzrücken kommen,
was sich nachteilig auf den Bremsvorgang auswirken kann.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, einen Bremsklotz der eingangs
genannten Art weiterzubilden, wobei der Bremsklotz einen geräuscharmen
Bremsbetrieb bei verringerter Abtragswirkung auf die Lauffläche des
Rades und bei hoher Bremswirkung auch bei Nässe ermöglichen soll. Im übrigen ist
es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Bremsklotz zur Verfügung zu
stellen, der sich bei geringer Ausschußquote herstellen läßt und bei
dem eine Haftung zwischen der Kunststoffmasse und dem Bremsklotzrücken in
höherem
Maße gewährleistet ist.
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Die
vorgenannte Aufgabe ist bei einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bremsklotzes
dadurch gelöst,
daß der
Grundkörper
an den Längsseiten
rahmenlos ausgebildet ist und an jeder Querseite eine wangenförmige Seitenwand
aufweist, wobei die Kunststoffmasse zwischen den Seitenwänden angeordnet
ist, wobei jede Seitenwand wenigstens eine sich von der Oberseite
der Seitenwand in Richtung zu der Tragfläche erstreckende Unterbrechung
aufweist und durch die Unterbrechung in wenigstens zwei stegförmige Seitenwandabschnitte
unterteilt ist und wobei Stirnflächen
der Seitenwandabschnitte einen Anteil an der Gesamtbremsfläche bilden.
Der Erfindung liegt an dieser Stelle der Grundgedanke zugrunde,
von dem aus dem Stand der Technik bekannten Bremsklotz mit einem
umlaufenden Gehäuserahmen
abzusehen und statt dessen den Grundkörper des Bremsklotzrückens bzw.
die Rückwand
an den Längsseiten
rahmenlos auszubilden. Die Kunststoffmasse wird dabei zwischen den Seitenwandabschnitten
eingebettet, so daß sich
eine ausreichende Verbindung des Reibmaterials mit dem Gußteil ergibt.
Beim Preßvorgang
der Kunststoffmasse, wobei der Bremsklotzrücken in ein beheiztes Preßwerkzeug
eingelegt ist, kann durch die unterbrochenen Seitenwände eine
Rißbildung
im Bereich der stegförmigen
Seitenwandabschnitte ausgeschlossen werden. Die Ausschußquote ist
daher bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Bremsklötze sehr gering. Im übrigen ermöglicht der
er findungsgemäße Bremsklotz
einen geräuschärmeren Bremsbetrieb bei
geringerem Abrieb der Lauffläche
des Rades, was eine Standzeitverlängerung zur Folge hat. Auch bei
Nässe ist
eine hohe Bremswirkung sichergestellt.
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Zur
Lösung
der gestellten Aufgabe ist bei einer alternativen zweiten Ausführungsform
eines Bremsklotzes der eingangs genannten Art vorgesehen, daß der Grundkörper rahmenlos
ausgebildet ist und eine Mehrzahl von Haltezapfen für die Kunststoffmasse
aufweist, wobei sich die Haltezapfen von der Tragfläche ausgehend
in Richtung zur Bremsfläche
erstrecken und wobei Stirnflächen
der Haltezapfen einen Anteil an der Gesamtbremsfläche bilden. Bei
dieser Ausführungsform
weist der Grundkörper an
der Stelle von seitlichen Stegen, zwischen denen die Kunststoffmasse
als Reibmaterial eingebettet wird, von der Tragfläche aufragende
Haltezapfen auf, die über
den Grundkörper
verteilt angeordnet sind und eine ausreichende Verbindung des Reibmaterials
mit dem Gußteil
sicherstellen.
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Durch
die rahmenlose Ausbildung des Grundkörpers ist bei dieser Ausführungsform
der Erfindung eine Rißbildung
des Bremsklotzrückens
beim Preßvorgang
der Kunststoffmasse ausgeschlossen, was zu einer sehr geringen Ausschußquote führt. Die über den
Grundkörper
verteilt angeordneten Haltezapfen stellen zum einen eine ausreichende
Haftung zwischen der Kunststoffmasse und dem Bremsklotzrücken sicher.
Zum anderen bilden Stirnflächen
der Haltezapfen einen Anteil an der Gesamtbremsfläche, so
daß auch
bei dieser Ausführungsform
der Erfindung durch die Werkstoffkombination Gußeisen-Kunststoff die vorteilhaften
Bremseigenschaften beider Werkstoffkomponenten funktionell integriert sind.
Im übrigen
weist der Bremsklotz ähnlich
gute Bremseigenschaften auf wie der zuvor beschriebene Bremsklotz
gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung.
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Bei
den aus dem Stand der Technik bekannten Bremsklötzen mit einer Gesamtbremsfläche, die durch
Teile des Kunststoffmaterials und Teile des gußeisernen Bremsklotzrückens gebildet
wird, treten Riefen und Rillen auf den Laufflächen der Räder des Schienenfahrzeuges
auf, die die Folge von mechanischem Abrieb der Laufflächen unter
Einwirkung der von dem Bremsklotzrücken gebildeten Bremsflächen sind.
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Zur
Lösung
der eingangs genannten Aufgabe ist bei einem Bremsklotz der eingangs
genannten Art daher bei einer dritten alternativen Ausführungsform
der Erfindung vorgesehen, daß der
durch die Außenfläche(n) des
Bremsklotzrückens
gebildete Anteil an der Gesamtbremsfläche weniger als 10 bis 15%
beträgt,
insbesondere zwischen 8 bis 13% bei der ersten Ausführungsform
und zwischen 5 bis 8% bei der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bremsklotzes.
Der durch Teile des Bremsklotzrückens
gebildete gußeiserne
Anteil an der Gesamtbremsfläche
kann sich durch Abrieb mit zunehmender Nutzungsdauer des Bremsklotzes
bzw. zunehmender Dauer des Bremsbetriebes ändern. Die vorgenannten Prozentangaben
beziehen sich auf einen maximalen Anteil an der Gesamtbremsfläche, der
während
der Gebrauchsdauer des Bremsklotzes erreicht werden kann. Im Zusammenhang
mit der Erfindung wurde überraschenderweise
festgestellt, daß auch
bei einem derart geringen durch die Außenfläche des Bremsklotzrückens gebildeten
Anteil an der Gesamtbremsfläche
eine ausreichende Wärmeabfuhr
gewährleistet
und die Bildung von Riefen und Rillen an den Laufflächen der
Räder weitgehend
ausgeschlossen ist. Daraus resultiert eine deutlich längere Standzeit
der Räder,
was zu geringen Wartungs- und Instandhaltungskosten führt.
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Im übrigen kommt
es beim Bremsbetrieb nicht zu einer aufpolierenden Wirkung der Laufflächen der
Räder des
Schienenfahrzeuges bei im Vergleich zu den bekannten Bremsklötzen geringerer Staubemission.
Schließlich
hat sich trotz des vergleichsweise höheren Anteils der Kunststofffläche an der
Gesamtbremsfläche
in der Praxis auch bei Regen und Schneefall keine nennenswerte Vergrößerung des
Bremsweges gezeigt.
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Im
einzelnen gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten, den erfindungsgemäßen Bremsklotz
auszugestalten und weiterzubilden, wobei einerseits auf die abhängigen Patentansprüche und
andererseits auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung von bevorzugten
Ausführungsbeispielen
der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung verwiesen wird.
Die Erfindung läßt es bedarfsweise
zu, die in den Ansprüchen
genannten und/oder die anhand der Zeichnung offenbarten und beschriebenen
Merkmale miteinander zu kombinieren, auch wenn dies nicht im einzelnen
beschrieben ist. Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und
beschriebenen Ausführungsformen
beschränkt.
Im übrigen
beziehen sich die beschriebenen Merkmale der Erfindung auf den Neuzustand
bzw. Herstellungszustand des Bremsklotzes vor der Inbetriebnahme,
soweit es nicht ausdrücklich anderslautend
erwähnt
worden ist.
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In
der Zeichnung zeigen
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1 eine
Längsschnittansicht
eines Bremsklotzrückens
für einen
Bremsklotz für
Schienenfahrzeuge gemäß der ersten
alternativen Ausführungsform,
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2 eine
Querschnittansicht des in 1 dargestellten
Bremsklotzrückens,
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3 eine
Draufsicht auf den in 1 dargestellten Bremsklotzrücken,
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4 eine
Längsschnittansicht
eines Bremsklotzrückens
für einen
Bremsklotz für
Schienenfahrzeuge gemäß der zweiten
alternativen Ausführungsform,
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5 eine
Querschnittansicht des in 4 dargestellten
Bremsklotzrückens
und
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6 den
in 4 dargestellten Bremsklotzrücken in einer Draufsicht von
oben.
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In 1 ist
ein Bremsklotzrücken 1 für einen Bremsklotz
für Schienenfahrzeuge
aus Gußeisen dargestellt,
wobei der Bremsklotzrücken 1 mit
einer nicht dargestellten Kunststoffmasse verbindbar ist, um den
Bremsklotz zu erhalten. Der Bremsklotzrücken 1 weist einen
gebogenen plattenförmigen Grundkörper 2 mit
einer Tragfläche 3 auf
der Innenseite 4 für
die nicht dargestellte Kunststoffmasse auf. Eine Gesamtbremsfläche des
Bremsklotzes wird zu einem überwiegenden
Anteil durch wenigstens eine Außenfläche der
Kunststoffmasse und zu einem geringeren Anteil durch wenigstens
eine Außenfläche des
Bremsklotzrückens 1 gebildet,
worauf nachfolgend noch im einzelnen eingegangen wird.
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Der
Grundkörper 2 ist
an den Längsseiten 5, 6 rahmenlos
ausgebildet und weist an jeder Querseite 7, 8 eine
wangenförmige
Seitenwand 9, 10 auf, wobei die Kunststoffmasse
zwischen den Seitenwänden 9, 10 anzuordnen
ist. Jede Seitenwand 9, 10 weist wenigstens eine
sich von der Oberseite 11, 12 der Sei tenwand 9, 10 in
Richtung zu der Tragfläche 3 erstreckende
Unterbrechung 13, 14 auf, wobei durch die Unterbrechung 13, 14 die
Seitenwand 9, 10 in wenigstens zwei stegförmige Seitenwandabschnitte 15, 16 bzw. 17, 18 unterteilt
ist und wobei Stirnflächen 19 bis 22 der
Seitenwandabschnitte 15 bis 18 einen Anteil an
der Gesamtbremsfläche
des Bremsklotzes bilden. Beim Fahrbetrieb kommt es zum Abrieb der Kunststoffmasse
und der Seitenwandabschnitte 15 bis 18 im Bereich
der Stirnflächen 19 bis 22,
so daß sich
der durch die Stirnflächen 19 bis 22 der
Seitenwandabschnitte 15 bis 18 gebildete Anteil
an der Gesamtbremsfläche
in Abhängigkeit
vom Verschleißzustand
des Bremsklotzes bzw. von der Benutzungsdauer ändert.
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Die
Herstellung des Bremsklotzes läuft
nun wie folgt ab. Zunächst
erfolgt das Sandstrahlen des Bremsklotzrückens 1 aus Gußeisen und
eine unmittelbare Beschichtung mit einem Klebstoff. Unmittelbar
im Anschluß wird
der so beschichtete Bremsklotzrücken 1 in
ein beheiztes nicht dargestelltes Preßwerkzeug eingesetzt und granulierte
Kunststoffmasse als Reibmaterial in das Preßwerkzeug eingefüllt. Danach
wird die Kunststoffmasse gleichmäßig verteilt.
Die Klebstoffbeschichtung führt
zu einer verbesserten Haftung. In einem daran anschließenden Preßvorgang
wird die Kunststoffmasse verdichtet und verfestigt, wobei die Kunststoffmasse
zwischen den Seitenwandabschnitten 15 bis 18 angeordnet
ist und auf der Tragfläche 3 aufliegt.
Nach Ablauf des Preßprogramms
wird der so erhaltene Bremsklotz aus dem Preßwerkzeug entnommen und entgratet. Schließlich ist
eine Ofenhärtung
des Bremsklotzes bei ca. 200°C
vorgesehen. Die an den Längsseiten 5, 6 rahmenlose
Ausbildung des Grundkörpers 2 stellt sicher,
daß es
bei der Herstellung nicht zu der Bildung von Rissen im Grundkörper 2 kommen
kann. Im übrigen
wird die Rißbildung
im Bereich der Seitenwände 9, 10 durch
die vorgesehenen Unterbrechungen 13, 14 wirkungsvoll
verhindert. In diesem Zusammenhang ist eine Unterbrechung 13, 14 zumindest
im mittleren Bereich der Seitenwand 9, 10 vorgesehen und
erstreckt sich vorzugsweise über
die gesamte Höhe
einer Seitenwand 9, 10 bis hin zur Tragfläche 3.
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Um
eine ausreichende Verbindung der Kunststoffmasse bzw. des Reibmaterials
zum Grundkörper 2 zu
gewährleisten,
weist die Unterbrechung 13, 14 eine nach außen zunehmende Öffnungsweite auf.
Die Seitenwandabschnitte 15 bis 18 weisen zu diesem
Zweck auf den der Unterbrechung 13, 14 zugewandten Längsseiten
entsprechende Schrägen 23 auf,
die in 3 lediglich für
die auf der linken Querseite 7 des Grundkörpers 2 vorgesehenen
Seitenwandabschnitte 15 und 16 dargestellt sind.
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Durch
die Schrägen 23 wird
eine zusätzliche Verankerung
der Kunststoffmasse im Bereich der Unterbrechungen 13, 14 mit
den Seitenwandabschnitten 15 bis 18 gewährleistet.
Hierbei ist es so, daß beim
Einfüllen
und anschließenden
Pressen der Kunststoffmasse diese in den unterbrochenen Bereich
zwischen zwei nebeneinander angeordneten Seitenwandabschnitten 15 bis 18 eindringt.
Durch die Hinterschneidung wird eine zusätzliche Verankerung der Kunststoffmasse
an dem Bremsklotzrücken 1 gewährleistet.
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Darüber hinaus
weist der Grundkörper
zwei Haltezapfen 24 auf, die sich von der Tragfläche 3 in Richtung
zu einer Bremsfläche
des Bremsklotzes bzw. nach außen
erstrecken. Die Haltezapfen 24 sind im Bereich der Mittellängsachse
X1 des Grundkörpers 2 und beabstandet
von der Mittelquerachse Y1 des Grundkörpers 2 angeordnet.
Durch die Haltezapfen 24 wird die Verbindung zwischen der
Kunststoffmasse und dem Bremsklotzrücken 1 weiter verbessert.
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Die
Haltezapfen 24 können
bei dem Bremsklotz vollständig
in die Kunststoffmasse eingebettet sein, wobei Stirnflächen 25 der
Haltezapfen 24 lediglich zur Verbesserung der Haftung der
Kunststoffmasse an dem Bremsklotzrücken 1 vorgesehen
sind und keinen Anteil an der Gesamtbremsfläche bilden. Grundsätzlich können die
Stirnflächen 25 der
Haltezapfen 24 auch einen weiteren Anteil an der Gesamtbremsfläche des
Bremsklotzes bilden. Im Ergebnis wird die Gesamtbremsfläche des
Bremsklotzes dann zu einem überwiegenden
Anteil durch eine Außenfläche der
Kunststoffmasse und zu einem geringeren Anteil durch die Stirnflächen 19 bis 22 der
Seitenwandabschnitte 15 bis 18 und durch die Stirnflächen 25 der
Haltezapfen 24 gebildet. Im übrigen versteht es sich, daß mit zunehmendem
Abrieb ein gegenüber dem
Neu- bzw. Herstellungszustand
veränderter
Anteil an der Gesamtbremsfläche
von den Stirnflächen 19 bis 22 der
Seitenwandabschnitte 15 bis 18 und gegebenenfalls
den Stirnflächen 25 der
Haltezapfen 24 gebildet sein kann.
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Die
Bildung der Gesamtbremsfläche
des Bremsklotzes durch Teile des Bremsklotzrückens 1 und, im überwiegenden
Maße,
durch Flächenanteile der
Kunststoffmasse, ist mit einer Reihe von Vorteilen verbunden. Der
gußeiserne
Anteil an der Bremsfläche
stellt eine ausreichende Bremswirkung auch bei Nässe sicher und wirkt dem Aufpolieren
der Radlaufflächen
entgegen. Da bei dem erfindungsgemäßen Bremsklotz nur ein kleiner
Anteil der Gesamtbremsfläche
durch Teile des Bremsklotzrückens 1 gebildet wird,
kommt es nicht oder nur in einem geringeren Umfang zu einer Riefenbildung
an den Radlaufflächen,
was eine ausreichend lange Standzeit der Räder sicherstellt. In diesem
Zusammenhang ist vorzugsweise vorgesehen, daß der durch Teile bzw. die Außenflächen des
Bremsklotzrückens 1 gebildete Anteil
an der Gesamtbremsfläche
weniger als 15%, insbesondere zwischen 8 bis 13%, beträgt.
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Um
das Einfüllen
der Kunststoffmasse zwischen den Seitenwandabschnitten 15 bis 18 und
das anschließende
Pressen der Kunststoffmasse zu vereinfachen, weisen die Seitenwandabschnitte 15 bis 18 abgerundete
Innenkanten 26 auf. Es versteht sich, daß sich die
Querschnittsformen der Seitenwandabschnitte 15 bis 18 und
der Haltezapfen 24 mit Bezug auf das aktuelle Höhenniveau
der Bremsfläche
mit zunehmender Gebrauchsdauer des Bremsklotzes, d. h. mit zunehmendem
Abrieb der Bremsfläche,
verändern
können.
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Die
Haltezapfen 24 sind kegelstumpfförmig ausgebildet und oben abgerundet.
Dadurch wird einer Überverdichtung
der Kunststoffmasse beim Preßvorgang
vorgebeugt. Grundsätzlich
ist es aber auch möglich,
oben flache, konische Haltestifte vorzusehen, wobei im Preßwerkzeug
halbkugelförmige Freiräume vorgesehen
sein müssen,
um Überverdichtungen
in diesem Bereich zu verhindern. In diesem Fall ist jedoch ein zusätzlicher
Arbeitsgang zur Entfernung der kugelförmigen Ausformungen an den Haltezapfen
notwendig, was bei abgerundeten Oberseiten der Haltezapfen 24 entfällt. Diese
können
mit glatten Werkzeugen verpreßt
werden.
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Wie
sich weiter aus den 1 und 3 ergibt,
sind die Haltezapfen 24 mittenversetzt angeordnet. Dadurch
ist es in einfacher Weise möglich,
eine Mittelnut im Bereich der Mittelquerachse Y1 in
die Kunststoffmasse einzubringen, wobei sich die Mittelnut von der
Oberfläche
der Kunststoffmasse bzw. der Bremsfläche bis hin zur Tragfläche 3 erstrecken kann.
Durch die Mittelnut wird die unterschiedliche Ausdehnung von Gußeisen und
Kunststoff bei der Wärmebehandlung
während
der Herstellung und beim Bremsbetrieb kompensiert, so daß eine Rißbildung
und ein Ablösen
der Kunststoffmasse von dem Bremsklotzrücken 1 ausgeschlossen
werden können.
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In 4 ist
eine zweite Ausführungsform
eines Bremsklotzrückens 27 für einen
Bremsklotz für Schienenfahrzeuge
im Längsschnitt
dargestellt, wobei die Herstellung des Bremsklotzes gemäß dem zuvor
beschriebenen Herstellungsverfahren erfolgt und der Bremsklotzrücken 27 mit
einer den überwiegenden
Anteil der Bremsfläche
des Bremsklotzes bildenden Kunststoffmasse fest verbunden wird.
Der Bremsklotzrücken 27 besteht
wiederum aus Gußeisen
und weist einen gebogenen plattenförmigen Grundkörper 28 mit
einer Tragfläche 29 auf
einer Innenseite 30 für
die Kunststoffmasse auf. Darüber
hinaus ist der Grundkörper 28 entlang
der Längsseiten 31, 32 und
der Querseiten 33, 34 rahmenlos ausgebildet und
weist eine Mehrzahl von Haltezapfen 35, 36 für die Kunststoffmasse
auf, so daß eine
feste Verbindung zwischen der Kunststoffmasse und dem Grundkörper 28 beim
Preßvorgang
der Kunststoffmasse und bei der anschließenden Wärmebehandlung gewährleistet
ist. Im übrigen
wird ein geringerer Anteil der Gesamtbremsfläche durch Stirnflächen 37 der
Haltezapfen 35, 36 gebildet. Auch hier versteht es
sich, daß der
von den Stirnflächen 37 der
Haltezapfen 35, 36 gebildete Anteil an der Gesamtbremsfläche abhängig ist
vom Abnutzungsgrad des Bremsklotzes bzw. von dem zunehmenden Abrieb
der Kunststoffmasse und der Haltezapfen 35, 36 beim Bremsbetrieb.
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Da
die Gesamtbremsfläche
des Bremsklotzes zu einem überwiegenden
Anteil durch wenigstens eine bzw. mehrere Außenflächen der Kunststoffmasse und
zu einem geringeren Anteil durch die Stirnflächen der Haltezapfen 35, 36 gebildet
wird, lassen sich dieselben Vorteile beim Bremsbetrieb erreichen,
wie sie bereits im Zusammenhang mit dem in den 1 bis 3 dargestellten
Bremsklotzrücken 1 beschrieben
worden sind.
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Die
Haltezapfen 35, 36 sind bei dem fertig hergestellten
Bremsklotz mantelseitig in die Kunststoffmasse eingebettet, um eine
ausreichende Verbindung zwischen dem Bremsklotzrücken 27 und der Kunststoffmasse
zu gewährleisten.
Dabei sind die Mantelflächen
der Haltezapfen 36 vollflächig von der Kunststoffmasse
umgeben. Die in den Eckbereichen von aufeinander zulaufenden Längsseiten 31, 32 und Querseiten 33, 34 des
Grundkörpers 28 vorgesehenen
Haltezapfen 35 müssen
nicht zwingend vollflächig
mantelseitig in die Kunststoffmasse eingebettet sein. Die in den
Eckbereichen vorgesehenen Haltezapfen 35 können auch
soweit nach außen
versetzt angeordnet sein, daß die
Haltezapfen nur auf den Innenseiten gegen die Kunststoffmasse anliegen.
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Die
Haltezapfen 35, 36 sind symmetrisch verteilt über die
Tragfläche 29 angeordnet.
Im Bereich der Mittelquerachse Y2 ist der
Grundkörper 28 wiederum
zapfenfrei ausgebildet, so daß bei
dem fertig hergestellten Bremsklotz im Bereich der Mittelquerachse
Y2 ebenfalls ein Kompensationsschlitz in die
Kunststoffmasse eingebracht werden kann, und zwar nach der Ofenhärtung der
mit dem Bremsklotzrücken 27 verbundenen
Kunststoffmasse. Durch eine Mittelnut wird die unterschiedliche
Wärmeausdehnung
von Kunststoff und Gußeisen
bei der Herstellung und beim Bremsbetrieb kompensiert und das Auftreten
von Rissen verhindert.
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Nicht
dargestellt ist, daß die
Haltezapfen 36 entlang einer diagonalen Verbindungslinie
von zwei nicht nebeneinander liegenden in den Eckbereichen vorgesehenen
Haltezapfen 35 angeordnet sein können. Die Anordnung der Haltezapfen 35, 36 auf
dem Grundkörper 28 ist
dann im wesentlichen Z-förmig. Hierdurch
wird eine sehr feste Verbindung zwischen der Kunststoffmasse und
dem Bremsklotzrücken 27 gewährleistet.
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Zur
Verhinderung von Überverdichtungen beim
Pressen der Kunststoffmasse weisen die Haltezapfen 35, 36 stirnseitig
abgerundete Kanten auf. Im übrigen
sind die Haltezapfen 35, 36 ebenfalls kegelstumpfförmig ausgebildet,
was in Verbindung mit der stirnseitigen Abrundung dazu beiträgt, daß beim Einfüllen und
anschließenden
Pressen die Kunststoffmasse an den Haltezapfen 35, 36 vorbeifließt und sich
keine Hohlräume
in der Kunststoffmasse bilden.
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Um
die Bildung von Hohlräumen
in der Kunststoffmasse zu verhindern und die Haftung zu verbessern,
kann der Haltezapfenquerschnitt beispielsweise in Querrichtung des
Bremsklotzrückens 27 beidseitig
eine Einschnürung
aufweisen, wobei sich die Einschnürung über die gesamte Höhe des Haltezapfens 35, 36 erstreckt.
Darüber
hinaus sind die Haltezapfen 35, 36 im Anformungsbe reich
an den Grundkörper 28 kegelförmig verdickt
mit vorzugsweise konkaven Mantelflächen. Dadurch wird das Einbetten
der Haltezapfen 35, 36 in die Kunststoffmasse vereinfacht
und eine feste Haftverbindung sichergestellt. Nicht dargestellt
ist im übrigen,
daß die
Haltezapfen 35, 36 auf der Oberseite auch abgeflacht
sein können,
wobei zur Vermeidung von Überverdichtungen
beim Preßvorgang
im Preßwerkzeug
entsprechende Freiräume
oberhalb von den Haltezapfen vorgesehen sein müssen.
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Um
sehr gute Bremseigenschaften des Bremsklotzes auch bei Nasse sicherzustellen,
ist es erforderlich, daß der
Flächenanteil
an der Gesamtbrems- bzw. -reibfläche,
der durch gußeiserne
Außenflächen des
Bremsklotzrückens
gebildet wird, einen bestimmten Wert nicht unterschreitet. Weiter kann
der Anteil der Gußfläche(n) an
der Gesamtbremsfläche
des Bremsklotzes nicht beliebig vergrößert werden, da andernfalls
der Geräuschreduzierungseffekt,
der von den Reibflächen
aus Kunststoff ausgeht, kompensiert würde. Um sehr gute Bremseigenschaften
des Bremsklotzes bei geringer Geräuschbildung und auch bei Nasse
sicherzustellen sowie eine Riefenbildung an den Radlaufflächen auszuschließen, ist
es bei dem anhand der 4 bis 6 zuvor
beschriebenen Bremsklotz vorzugsweise vorgesehen, daß der durch
die Außenfläche des Bremsklotzrückens 27,
d. h. durch die Stirnflächen 37 der
Haltezapfen 35, 36 gebildete Anteil an der Gesamtbremsfläche des
Bremsklotzes weniger als 10%, insbesondere zwischen 5 bis 8%, beträgt.
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Bei
beiden zuvor beschriebenen Ausführungsformen
ist der Bremsklotzrücken 1, 27 jeweils einstückig ausgebildet.
Bei dem Bremsklotzrücken 1, 27 handelt
es sich um ein Gußteil
mit entsprechenden Eigenschaften, zugelassen für Bremsklotzsohlen.
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Um
die Haftung zwischen der Kunststoffmasse und dem Bremsklotzrücken 1, 27 weiter
zu verbessern, können
in der Tragfläche 3, 29 eine
Mehrzahl von Vertiefungen 38 vorgesehen sein. Zu demselben
Zweck können
in den Grundkörper 2, 28 eine Mehrzahl
von Ausnehmungen, insbesondere Löcher 39, 40,
für die
Kunststoffmasse eingebracht sein. Die Löcher 39, 40 können konisch
verlaufend mit nach außen
zunehmender Öffnungsweite
ausgebildet sein. Dadurch ist eine mechanische Verankerung der Kunststoffmasse
an bzw. in dem Grundkörper 2, 28 möglich.
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Das
Einlegen des mit dem Kleber beschichteten Bremsklotzrückens 1, 27 in
das Preßwerkzeug macht
es erforderlich, daß zwischen
der Preßform und
dem Gußkörper ein
ausreichendes Spiel vorhanden ist. Das Spiel darf einerseits nicht
zu klein sein (um das Einlegen des Bremsklotzrückens zu ermöglichen),
andererseits darf das Spiel nicht zu groß sein um eine Beschädigung durch
Risse während
des Verpressens der Kunststoffmasse unter hohem Druck nicht zuzulassen.
Die Materialeigenschaften des Bremsklotzrückens (Gußeisen) lassen hier nur geringe
Spiele zu die durch den normalen Gießprozeß nicht einzuhalten sind. Das
hier vorgesehene Spiel wurde prozesstechnisch optimiert und kann
somit in geringen Grenzen gehalten werden. Wesentlich ist hier,
daß das
notwendige, geringe Spiel ohne mechanische Nacharbeit des Bremsklotzsohlenrückens erreicht
wird. Es wird vorzugsweise ein Spiel von 1 bis 2 mm, insbesondere
von 1,5 mm, zur Form eingehalten.
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Um
einen Bruch des Grundkörpers 2, 28 zu verhindern,
ist eine Stahleinlage 41 vorgesehen, die in den Grundkörper 2, 28 eingegossen
ist und sich koaxial zur Mittellängsachse
X1, X2 des Grundkörpers 2, 28 über die
gesamte Länge
des Grundkörpers 2, 28 erstreckt.
Die Materialstärke
des Grundkörpers 2, 28 beträgt benachbart
zur Stahleinlage wenigstens 1,0 cm. Die Tragfläche 3, 29 kann
eine sich über
die gesamte Länge
des Grundkörpers 2, 28 erstreckende
Erhöhung 42, 43 über der
Stahleinlage 41 aufweisen. Durch Vergrößerung der Wandstärke des Bremsklotzrückens 1, 27 über der
Stahleinlage 41 um ca. 1 bis 3 mm, vorzugsweise ca. 2 mm,
wird die Bruchneigung des Gußteils
insbesondere im Bereich der Enden der Stahleinlage 41 deutlich
verringert.
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Die
anhand der 1 bis 6 beschriebenen
Bremsklötze
können
variabel auf ein bestimmtes Reibniveau eingestellt werden, indem
der gußeiserne
Anteil an der Gesamtbremsfläche
des Bremsklotzes entsprechend vorgegeben wird. Grauguß vom Typ
P10 weist darüber
hinaus einen niedrigen Reibungskoeffizienten und Grauguß vom Typ
P30 einen hohen Reibungskoeffizienten auf. Der Reibungskoeffizient
der Kunststoffmasse kann 0,1 bis 0,3 (0,35) betragen. Je nach Werkstoffkombination
lassen sich somit unterschiedliche Gesamtreibwerte der Bremsfläche einstellen.
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Dies
ermöglicht
es die Erfindung auf unterschiedliche Anwendungen anzuwenden.