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Die
Erfindung betrifft eine Bremsring-Naben-Verbindung, insbesondere
für Schienenfahrzeuge, mit einer an einer Achse angeordneten
Nabe zum Befestigen eines Bremsringes, die mehrere Klemmnuten aufweist,
die durch radial abstehende Klemmarme gebildet sind, wobei im Bereich
jeder Nut parallel liegende radiale und einander zugewandte Klemmflächen
vorhanden sind, zwischen denen eine Klemmleiste eingeklemmt wird,
die von einem Nutengrund beabstandet angeordnet ist.
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Aus
der Patentschrift
DE 1 222 962 ist
eine Verbindung einer Bremsscheibe mit einer Nabe für Schienenfahrzeuge
bekannt. Die Nabe weist drei Paare von Tragarmen auf, die Nuten
bilden. Mit der Bremsscheibe sind Führungsleisten verbunden.
In die Nuten werden Führungsleisten zwischen den Tragarmen
mit einem bestimmten Übermaß eingeschoben, so
dass die Bremsscheibe verdrehfest mit der Nabe verbunden ist. Um
dieses Übermaß zu ermöglichen, sind zwischen
den Tragarmen Schlitze eingefräst, die die Teile der Tragarme
elastisch gestalten und ein kraftschlüssiges Befestigen
der Führungsleisten bewirken. Die Tragarme sind durchbohrt,
so dass Klemmschrauben beide Tragarme stützen. Durch die
Schlitze ist ein Nutengrund vorhanden, der halbkreisförmig
ausgeführt ist. Außerdem ist die Montage der Bremsscheibe
umständlich, da die Schraubenköpfe der Klemmschrauben
schwer zugänglich sind.
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Diese
Lösung hat jedoch mehrere Nachteile. Diese Verbindung lässt
zu, dass sich der Bremsring infolge der beim Bremsen entstehenden
Wärme in radialer Richtung entsprechend der Erwärmung
ausdehnt. Diese Klemmverbindung werden außerdem hoch beansprucht,
wenn die Schienenfahrzeuge auf schlechten Gleisanlagen und/oder
mit hoher Geschwindigkeit fahren. Dabei muss die Klemmkraft einerseits
und die Ertragbarkeit der Arme von der Klemmverbindung andererseits
gegenüber den angreifenden Kräften so groß sein,
dass weder ein Anheben der Führungsleiste auf der in Drehrichtung
gesehenen Rückseite erfolgt, noch ein plastisches Aufbiegen
der in Kontakt mit der Führungsleiste stehenden Arme der
Klemmnut stattfindet. Ein weiterer Nachteil ist, dass die Klemmarme
relativ lang sein müssen, wodurch der Innenradius der Bremsscheibe relativ
groß sein muss. Dadurch ist die Reibfläche der Bremsscheibe
relativ klein.
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Eine
Verbindung, die höhere Belastungen, die sich aus dem Fahrspiel
auf schlechten Gleisanlagen ertragen kann, ist in der
DE 27 42 468 A gezeigt und
beschrieben. Diese Lösung besteht darin, dass der Nutengrund
von der Fläche eines Halbzylinders gebildet wird, dessen
Achse parallel zur Drehachse der Bremsscheibe liegt und dessen Durchmesser gleich
dem Abstand der Klemmflächen ist und dass die gesamte Zylinderfäche
gleichmäßig oberflächengehärtet
und anschließend bei ca. 200°C angelassen ist
und dann eine Härte von mindestens 52 HRc besitzt und dass
die Tiefe der gehärteten Schicht 1 mm bis 5 mm beträgt.
Zwar hält diese Verbindung höheren Belastungen
stand, jedoch sind auch hier die Tragarme relativ lang, so dass
keine optimale Reibflächendimensionierung möglich
ist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bremsring-Naben-Verbindung
nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 zu schaffen, mit der einerseits
eine hohe Belastung möglich ist und andererseits die Länge
der Tragarme verkürzt werden kann.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Bremsring-Naben-Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Anspruches 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen
gelöst.
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Der
Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht
darin, dass die Verbindung auch bei hohen Belastungen erhalten bleibt
und die Tragarme kurz sein können, wobei der Querschnitt
der Nabe reduziert werden kann. Dadurch ist eine größere
Reibfläche der Bremsscheibe möglich, um höhere
Geschwindigkeiten von Schienenfahrzeugen bewerkstelligen zu können.
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Im
Vergleich zu einer halbkreisförmigen Form des Nutengrundes
hat die Form mit zwei gegenüberliegenden Kreisbögen,
zwischen denen ein gerader bzw. im Wesentlichen geraden Bereich
sich erstreckt, einen kleineren Radius der Kreisbögen zur Folge.
Damit steht eine größere Klemmfläche
zur Verfügung, so dass die Klemmarme ohne weiteres verkürzt
werden können. Die Dicke der Nabe im Bereich des Nutengrundes
kann relativ klein sein, so dass die Nabe etwa gleichmäßig
dick und der Innen durchmesser der Bremsscheibe klein sein kann.
Diese Lösung lässt auch eine relativ breite Klemmleiste zu,
was eine stabile Verbindung schafft.
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Die
Klemmleiste kann bei Erwärmung der Bremsscheibe in der
Klemmnut wandern, ohne dass die Klemmverbindung sich lösen
kann. Dies kann erreicht werden, ohne dass schwer zugängliche Schraubenköpfe
von Klemmschrauben oder dergleichen vorhanden sind. Daher zeichnet
sich die erfindungsgemäße Lösung durch
eine montagefreundliche Ausgestaltung aus.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
gekennzeichnet.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen
Verbindung ist vorgesehen, dass die Führungsleisten mit
axialen Sicherungselementen gesichert sind. Diese verhindern ein
Wandern der Bremsscheibe in axialer Richtung, wobei parallel zur Achse
verlaufende Elemente verwendet werden, die an den Seiten der Bremsscheiben
leicht zugänglich sind.
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Eine
besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich
dadurch aus, dass die Klemmarme eines Klemmarmenpaares mit randseitigen
Aussparungen versehen sind, in denen jeweils das axiale Sicherungselement
mit zwei gegenüberliegenden Sicherungsköpfen derart
eingesetzt wird, dass die Klemmleiste axial gesichert ist, wobei
die Sicherungsköpfe von einem zur Achse parallelen Sicherungsteil
gehalten sind. Gerundeten Ecken erlauben, dass ein radiales Gleiten
dieser Verschlusselemente unter thermischer Dehnung möglich
ist. Daher ist jede Aussparung vorzugsweise mit einer kreisbogenartigen
Stützfläche versehen, in die ein gerundetes, vorzugsweise
etwa halbkreisförmiges Ende des Sicherungskopfes liegt.
Wenn das Sicherungsteil ein Schraubbolzen ist, ist der Schraubenkopf
leicht zugänglich, was die Montage vereinfacht. Hierbei
sind die Sicherungsköpfe in den Aussparungen der Klemmarme
unterge bracht, so dass eine kompakte Bauform erreicht wird. Eine
Anheben der Führungsleiste wird wirkungsvoll verhindert,
wenn der Schraubbolzen durch eine zur Achse parallele Bohrung der Klemmleiste
gesteckt ist.
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Um
eine ausreichende Senktiefe für den Schraubenkopf zu schaffen,
ist zweckmäßigerweise jeder Sicherungskopf mit
einem dicken Hauptteil und zwei schmälere Seitenteile mit
seitlichen Abflachungen versehen. Außerdem können
die seitlichen Abflachungen in einfacher Weise durch ein Schmiedeverfahren
hergestellt werden.
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Günstig
ist es außerdem, dass an jeder Klemmleiste Montageschrägen
von insbesondere etwa 10° bis etwa 45° zum Einstecken
in die Klemmnuten ausgebildet sind. Dies erleichtert das Einfädeln der
breiten Klemmleisten in die Klemmnuten, und zwar ohne Fresser.
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In
einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen
Verbindung ist vorgesehen, dass jeweils ein Übermaß zwischen
der Klemmleiste und der Klemmnut von etwa 0,5 mm bis etwa 1,5 mm, insbesondere
etwa 1 mm, vorhanden ist und/oder dass das Übermaß ein
prozentuales Verhältnis zur Nutbreite von ⇐ 2%
hat. Hierdurch wird ein optimaler Kompromiss zwischen Klemmeigenschaft
und mechanischer Beanspruchung der Verbindung erreicht.
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Vorteilhaft
ist es, wenn Innenflächen der Klemmnuten oberflächengehärtet
sind, anschließend bei etwa 200°C angelassen sind
und einen Härtewert von mindestens 52 HRc aufweisen, wobei
die Tiefe der gehärteten Schicht etwa 1 bis 5 mm beträgt.
Diese Schicht verhindert einen schnellen Verschleiß der aufeinander
gleitenden Flächen der Nut und der eingeklemmten Führungsleiste.
Zudem wird dadurch eine größere Klemmkraft erreicht.
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Die
Montage der Nabe wird dadurch vereinfacht, dass zwischen den Klemmnuten Ölanschlussbohrungen
zum Aufweiten der Nabe mittels Öldruck angeordnet sind.
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Relativ
kurze Klemmarme lassen sich dadurch erreichen, dass der Abstand
der Klemmflächen größer ist als die im
Bereich des Nutengrundes vorhandene Breite der Klemmarme, wobei
ein dünner Zwischennocken möglich ist, wenn der
Querschnitt der Nabe innerhalb der Nut etwa gleich dem Querschnitt
der Nabe außerhalb der Klemmarme ist.
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Ein
Ausführungsbeispiel wird anhand der Zeichnungen näher
erläutert, wobei weitere vorteilhafte Weiterbildungen der
Erfindung und Vorteile derselben beschrieben sind.
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Es
zeigen:
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1 eine
perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Verbindung,
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2 eine
Detaildarstellung eines Sicherungselementes,
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3 eine
perspektivische Detaildarstellung einer Klemmnut,
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4 eine
Darstellung des Sicherungselementes mit der Nut,
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5 eine
Seitenansicht eines Zwischennockens,
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6 eine
perspektivische Detaildarstellung des Zwischennockens mit einer Ölanschlussbohrung,
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7 eine
Seitenansicht einer Klemmleiste mit der Nut, und
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8 eine
perspektivische Detaildarstellung der Klemmleiste.
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In
den Figuren sind gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt
eine Bremsscheibe bzw. ein Bremsring 10 für Schienenfahrzeuge.
Durch eine Bremsring-Naben-Verbindung 100 wird der Bremsring 10 mit
einer an einer Achse X angeordneten Nabe 11 befestigt.
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Die
Nabe 11 hat drei Klemmnuten 12, die durch radial
abstehende Klemmarme 13, 14 gebildet sind. Im
Bereich jeder Nut 12, die in den 3 und 5 näher
gezeigt ist, sind parallel liegende radiale und einander zugewandte
Klemmflächen 15 vorhanden. Zwischen diesen Flächen 15 wird
eine Klemmleiste 16 eingeklemmt. Diese ist fest mit dem
Bremsring 10 verbunden, wie die 7 und 8 zeigen. Es
sind also drei radial nach innen weisende Klemmleisten 16 vorhanden,
wobei bei der Montage des Bremsringes 10 auf die Nabe 11 axial
aufgesetzt wird. Die Klemmleisten 16 wirken auch als Führungsleisten
bei der Montage. Wie 8 zeigt, sind Montageschrägen 19 von
insbesondere etwa 10° bis etwa 45° zum Einstecken
der Klemmleisten 16 in die Klemmnuten 12 ausgebildet.
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Wie 2 veranschaulicht,
sind die Klemmleisten 16 mit axialen Sicherungselementen 17 gesichert,
die auch in 4 dargestellt sind. Diese verhindern
in erster Linie ein axiales Verschieben des Bremsringes 10.
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Die 3 zeigt
die Gestaltung des Nutengrundes 18 der Klemmnut 12.
Der Nutengrund besteht aus zwei gegenüberliegenden Kreisbögen 20, 21,
die in 7 näher dargestellt sind. Zwischen den Kreisbögen 20, 21 erstreckt
sich ein abgeflachter bzw. gerader Bereich 22. Der Bereich 22 liegt
etwa parallel zur in 8 gekennzeichneten Stirnseite 23. Zwischen
der Stirnseite 23 und dem Nutengrund 18 bzw. dem
abgeflachten Bereich 22 ist ein Luftspalt vorhanden. Die
Klemmleiste 16 ist daher vom Nutengrund 18 beabstandet
angeordnet.
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Bei
dieser Bremsring-Naben-Verbindung 100 sind die Klemmarme 13, 14 des
Klemmarmenpaares mit randseitigen Aussparungen 24, 25 versehen,
wie 3 und 4 zeigen. An den Innenseiten
der Klemmarme 13, 14 sind praktisch an beiden seitlichen
Enden 26, 27 Vertiefungen vorhanden, so dass die
Nut 12 an diesen Stellen breiter ist als in ihrer axialen
Mitte.
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In
den Aussparungen 24, 25 wird das axiale Sicherungselement 17 eingesetzt.
Dieser hat zwei gegenüberliegende Sicherungsköpfe 30, 31.
Dadurch wird die Klemmleiste 16 axial gesichert, wobei die
Sicherungsköpfe 30, 31 von einem zur
Achse parallelen Sicherungsteil gehalten sind. Das Sicherungsteil
ist ein Schraubbolzen 32, wie 4 zeigt. Dieser
hat ein Gewinde, der dem ersten Sicherungskopf 30 zugeordnet
ist und ein Schraubkopf 34, der dem zweiten Sicherungskopf 31 zugeordnet
ist. Beide Sicherungsköpfe 30, 31 wirken
wie Klemmbacken, die durch Anziehen des Schraubbolzens 32 zueinander
bewegt werden und die Klemmarme 13, 14 von den
Seiten einklemmen, so dass eine sehr feste Verbindung des Bremsringes
möglich ist. Hierbei wird der Schraubbolzen 32 durch
eine zur Achse X parallele Bohrung 35 der Klemmleiste 16 gesteckt, wobei
die Bohrung in den 7 und 8 näher
gezeigt ist.
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Ein
Wandern durch Wärmeausdehnung ist insbesondere dadurch
möglich, dass jede Aussparung 24, 25 mit
einer kreisbogenartigen, in 3 gezeigte
Stützfläche 36 versehen ist, in die ein
gerundetes, vorzugsweise etwa halbkreisförmiges Ende 33 des
Sicherungskopfes, das in 2 zu sehen ist, liegt, wobei
die Montage in 4 erkennbar ist. Dort und in 2 ist
auch zu sehen, dass jeder Sicherungskopf 30, 31 mit
einem dicken Hauptteil 40 und zwei schmälere Seitenteile 41 mit
seitlichen Abflachungen ver sehen ist. Die Aussparungen 24, 25 sind nach
außen offen, so dass die äußere Fläche
des Klemmarmes etwa eine Hut-Form hat.
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Wie 6 veranschaulicht,
sind zwischen den Klemmnuten 12 Ölanschlussbohrungen 44 zum Aufweiten
der Nabe 11 mittels Öldruck angeordnet. Die Nabe 11 ist
nämlich als Zwischennocken ausgeführt, wie 5 zeigt.
Der Querschnitt der Nabe innerhalb der Nut 12 ist etwa
gleich dem Querschnitt der Nabe 11 außerhalb der
Klemmarme 13, 14, so dass ein gleichmäßiger
Ring mit Klemmarmen und Ölanschlussbohrungen 44 vorhanden
ist. Der Zwischennocken wird auf eine als Hohlrohr ausgebildete Achswelle
aufgepresst.
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Eine
vorteilhafte Bemessung ergibt sich, wenn der in 5 gekennzeichnete
Abstand A der Klemmflächen 15 größer
ist als die im Bereich des Nutengrundes 18 vorhandene Breite
B der Klemmarme 13, 14.
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Für
das Einklemmen der Klemmleisten 16 ist ein Übermaß zwischen
der Klemmleiste 16 und der Klemmnut 12 von etwa
0,5 mm bis etwa 1,5 mm, insbesondere etwa 1 mm, vorhanden. Relativ
gesehen, weist das Übermaß ein prozentuales Verhältnis
zur Nutbreite von ⇐ 2% auf. Die Innenflächen der Klemmnuten 12 sind
oberflächengehärtet, anschließend bei
etwa 200°C angelassen und haben einen Härtewert
von mindestens 52 HRc. Die Tiefe der gehärteten Schicht
beträgt etwa 1 bis 5 mm.
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Die
Erfindung ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt, so
kann der Querschnitt des Zwischennockens innerhalb und außerhalb
der Nut 12 unterschiedlich sein sowie die Breite B der
Klemmarme auch größer sein als die Nutbreite A.
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- 10
- Bremsring
- 11
- Nabe
- 12
- Klemmnut
- 13,
14
- Klemmarme
- 15
- Klemmflächen
- 16
- Klemmleisten
- 17
- Sicherungselemente
- 18
- Nutengrund
- 19
- Montageschrägen
- 20,
21
- Kreisbögen
- 22
- abgeflachter
Bereich
- 23
- Stirnseite
- 24,
25
- Aussparungen
- 26,
27
- seitliche
Enden
- 28
-
- 29
-
- 30,
31
- Sicherungsköpfe
- 32
- Schraubbolzen
- 33
- Ende
- 34
- Schraubkopf
- 35
- Bohrung
- 36
- Stützfläche
- 40
- Hauptteil
- 41
- Seitenteile
- 42
-
- 43
-
- 44
- Ölanschlussbohrungen
- 100
- Brems-Naben-Verbindung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 1222962 [0002]
- - DE 2742468 A [0004]