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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Bremsbelag für eine Schreibenbremse eines Fahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Für Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeugen, die hohe Geschwindigkeiten erreichen, kommen Bremsbeläge zum Einsatz, deren Reibelemente aus einem harten Werkstoff bestehen.
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Um ein befriedigendes Tragbild, d. h., eine gleichmäßige Flächenpressung der Reibelemente an der Reibfläche der Bremsscheibe zu erreichen, sind verschiedene konstruktive Lösungen bekannt.
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So finden beispielsweise sich an der Rückseite der Trägerplatte abstützende Tellerfedern Verwendung, durch die die angeschlossenen Reibelemente elastisch an der Trägerplatte gelagert sind. Auch werden die Reibelemente bei einer anderen Ausführung elastisch auf Biegefedern geführt, während nach einem weiteren Vorschlag die Reibelemente mit verformbaren Zwischenblechen verbunden sind.
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Ein sogenannter Isobar-Bremsbelag ist aus der
EP 0 784 761 B1 sowie der
DE 197 09 962 C1 bekannt. Dabei weisen die Reibelemente auf ihrer der Trägerplatte zugewandten Seite kugelabschnittförmige Bereiche auf, die in daran angepassten Kugelpfannen der Trägerplatte einliegen. Im letztgenannten Stand der Technik werden die ansonsten in ihrer Grundfläche sechseckig geformten Reibelemente durch Spannfedern gehalten, die sich an der Rückseite der Trägerplatte abstützen.
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Aus der
DE 85 14 607 U1 ist ein Bremsbelag mit einer mehrteiligen Belagträgervorrichtung bekannt.
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Problematisch gestaltet sich bei den bekannten Bremsbelägen die relativ aufwendige und kostenintensive Herstellung bzw. ein trotz der getroffenen konstruktiven Maßnahmen nicht ganz ausreichendes Reibverhalten der Reibelemente infolge eines schlechten Tragbildes.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Bremsbelag der gattungsgemäßen Art so weiterzuentwickeln, dass das Reibverhalten der Reibelemente optimiert und eine kostengünstigere Herstellung möglich ist.
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Diese Aufgabe wird durch einen Bremsbelag gelöst, der die Merkmale des Anspruchs 1 oder 2 aufweist.
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Die durch die Erfindung gemäß Anspruch 1 erreichte integrierte Formelastizität der Trägerplatte verbessert insgesamt das Tragbild und vermeidet besonders gut sogenannte „hot spots”, d. h. eine bereichsweise Überbeanspruchung durch ungleichmäßige Erwärmung.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Erfindung, wonach entsprechend der
DE 197 09 962 C1 die Reibelemente jeweils mittels Spannfedern an der Trägerplatte befestigt sind, wird eine starre, bruchgefährdete Verbindung zwischen beiden Bauteilen verhindert, wie sie etwa bei Vernieten oder Verschweißen gegeben wäre, so dass diese Verbindung eine erhebliche Verbesserung der Betriebssicherheit darstellt.
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Dies trifft gleichermaßen auf einen Bremsbelag nach Anspruch 2 zu, bei dem neben der rückseitigen Spannfeder, mit der das jeweilige Reibelement an der Trägerplatte befestigt ist, ein weiteres Federelement zwischen dem Reibelement und der Trägerplatte angeordnet ist, wobei das Federelement vorzugsweise in einer Aufnahme der Trägerplatte einliegt, die auf der dem Reibelement zugewandten Seite eingebracht ist.
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Die Aufnahme ist in ihrem Abmaß so gehalten, dass das Federelement mit vorzugsweise rundem Grundriss sowohl axial wie radial gesichert einliegt.
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Die Spannfeder wird so unter Vorspannung angebracht, dass das Reibelement ständig, also auch in entlasteter Stellung des Federelementes eingespannt ist.
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Die aus Federstahl bestehenden Federelemente besitzen gegenüber der partiellen Verformbarkeit der Trägerplatte entsprechend dem Anspruch 1 eine größere Durchfederung. Bei Verwendung der Federelemente kann die Trägerplatte aus einem preiswerten Gusswerkstoff oder aus Stahlblech mit geringer Festigkeit hergestellt werden, wodurch sich bemerkenswerte Kostenvorteile ergeben.
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Hierzu trägt auch bei, dass vom Grundsatz her lediglich wenige unterschiedliche Bauteile vorhanden sind, nämlich die Trägerplatte, die Reibelemente, die Spannfedern und bei einem Bremsbelag gemäß Anspruch 2 die Federelemente. Die einfache Konstruktion erlaubt darüber hinaus, dass die Reibelemente nach einem Verschleiß sehr leicht austauschbar sind, so dass reparaturbedingte Betriebsunterbrechungen außergewöhnlich kurz gehalten werden können.
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Der in diesem Sinn modulare Aufbau des Bremsbelages führt überdies dazu, dass die Bauteile Reibelemente und Federn unverändert eingesetzt werden können, so dass vorhandene Teile problemlos verwendbar sind. In der Folge ist lediglich die Trägerplatte entsprechend den Erfindungen zu modifizieren.
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Dabei kann prinzipiell die Trägerplatte gemäß Anspruch 1 im Feingussverfahren hergestellt werden, das besonders kostengünstig ist. Neben der Ausbildung als Stahl- oder Aluminium-Gussteil besteht auch die Möglichkeit der Ausführung als Stahlblechtiefziehteil.
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Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist vorgesehen, dass im Bereich der Kugelpfannen der Trägerplatte Radialschlitze eingebracht sind, die den Kugelpfannen eine gewisse Elastizität senkrecht zur Reiboberfläche verleihen. Anstelle von Schlitzen, die sich von der Kugelpfanne zur Rückseite der Trägerplatte durchgängig erstrecken, können auch Nuten vorgesehen sein, durch die ebenfalls die gewünschte Elastizität erzielbar ist.
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Neben der genannten radialen Anordnung der Schlitze sind auch andere Anordnungen denkbar, wobei die Elastizität in jedem Fall durch eine partielle Materialschwächung der Trägerplatte erreicht wird.
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Dies ist auch bei einer Ausführungsvariante der Fall, bei der die Kugelpfanne im Sinne einer Tellerfeder ausgebildet ist, wobei die Materialdicke über den Radius gesehen konstant oder verändert ist.
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Anstelle der genannten lokal begrenzten Elastizität der Trägerplatte kann eine lokal unbegrenzte, außerhalb der Kugelpfanne sich ergebende Elastizität vorgesehen sein.
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Hierzu besteht die Möglichkeit, die Trägerplatte dünner zu dimensionieren und im Überdeckungsbereich der Reibelemente Erhebungen in Form von Noppen oder dergleichen vorzusehen, die als Abstützung für die Reibelemente dienen.
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Durch einen gleichbleibenden oder definiert veränderten Dickenverlauf der Trägerplatte lässt sich so eine mehr oder weniger elastische Verformung im Anlagebereich der Reibelemente herstellen.
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Auch definiert angeordnete Schlitze oder Nuten in der Trägerplatte außerhalb der Kugelpfannen ermöglichen eine bestimmte Elastizität in den Abstützbereichen für die Reibelemente.
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Eine Weiterentwicklung des Anspruchs 2 sieht vor, dass jedes Federelement als Formfeder ausgebildet ist und eine konzentrisch angeordnete Kugelpfanne aufweist, in der der kugelabschnittförmige Bereich des Elementes einliegt. Durch diesen sozusagen Formschluss wird eine auch radiale Fixierung des Reibelementes erreicht. Diese ist auch dann gegeben, wenn der entsprechende Bereich des Reibelementes nicht kugelabschnittsförmig, sondern konusförmig gestaltet und die Formfeder in ihrem Aufnahmebereich daran angepasst ist.
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Gleichzeitig weist die Formfeder einen Anschlag auf, durch den deren Einfederung begrenzt wird.
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Anstelle der Formfeder kann als Federelement eine Tellerfeder eingesetzt werden, wie nach einem weiteren Gedanken der Erfindung vorgesehen. Da hier ein handelsübliches Normteil Verwendung finden kann, stellt diese Variante eine besonders kostengünstige Lösung dar.
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Eine Positionierung des Reibelementes wird hier durch die Mittenbohrung der Tellerfeder erreicht, in der entweder der kugelförmige Bereich des Reibelementes oder ein maßlich auf die Innenbohrung abgestimmter, zylindrischer oder konusförmig Ansatz einliegt.
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Dabei kann sich der Randbereich der Mittenbohrung in den kugel- oder kegelförmigen Bereich des Reibelementes durch lokale Plastifizierung aufgrund auftretender Anpresskräfte soweit eindrücken, dass ein maßlich exakter Formschluss und spielfreier Sitz praktisch ohne Bearbeitung erreicht wird.
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Zweckmäßigerweise ist der Durchmesser der Aufnahme der Trägerplatte, in der die Tellerfeder einliegt, kleiner als das zugeordnete Abmaß des Reibelementes, so dass der der Aufnahme benachbarte Randbereich der Trägerplatte einen Anschlag bildet, an dem das Reibelement in Endstellung anliegt, so dass die Trägerplatte den Federweg der Tellerfeder begrenzt.
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Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist jedes Reibelement auf seiner der Trägerplatte zugewandten Rückseite mit einem Paket aus mehreren Zwischenlagen bestückt, deren Grundflächen im Wesentlichen der Grundfläche des Reibelementes entsprechen. Dabei sind die einzelnen Zwischenlagen mit ineinander greifenden Korrespondenzteilen versehen, beispielsweise in Form von Vertiefungen und Vorsprüngen, um zum einen eine lagegenaue Positionierung der einzelnen Zwischenlagen zueinander zu erhalten und zum anderen eine Verdrehsicherung herzustellen.
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Das Paket kann neben Zwischenlagen aus Blech auch Zwischenlagen aus einem anderen Material, insbesondere aus einem mit geringer Wärmeleitfähigkeit aufweisen, beispielsweise um eine besonders gute Wärmeabschirmung gegenüber der Trägerplatte herzustellen.
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Im Übrigen entspricht die Querschnittskontur des Paketes in seiner Gesamtheit der Rückenkontur des Reibbelages.
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Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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Es zeigen:
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1 ein Ausführungsbeispiel eines Bremsbelages nach Anspruch 1 als Teilausschnitt in einer Rückansicht.
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2 einen Schnitt durch den Bremsbelag gemäß der Linie II-II in 1,
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3 einen Teilausschnitt der Trägerplatte nach 1 des Bremsbelages in einer Draufsicht,
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4 und 5 jeweils ein weiteres Ausführungsbeispiel des Bremsbelages nach Anspruch 1, ebenfalls als Teilausschnitt in einer rückseitigen Ansicht dargestellt,
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6 ein Ausführungsbeispiel eines Bremsbelages nach Anspruch 2 als Teilausschnitt in einer Rückansicht,
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7 einen Schnitt durch den Bremsbelag gemäß der Linie VII-VII in 6,
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8 einen Schnitt durch den Bremsbelag gemäß der Linie VIII-VIII in 6,
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9 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Bremsbelages nach Anspruch 2 in einem Teilschnitt, entsprechend der Schnittdarstellung in 8,
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10 einen Teilausschnitt des Bremsbelages in einer geschnittenen Seitenansicht mit einem weiteren Ausführungsbeispiel eines Reibelementes,
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11 das Reibelement als Einzelheit in einer Explosivdarstellung.
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In der 1 ist ein Bremsbelag für eine Scheibenbremse eines Fahrzeuges, insbesondere eines Schienenfahrzeuges, dargestellt, der eine Trägerplatte 2 aufweist, an der mehrere Reibelemente 1 (2) aus einem Reibmaterial auf einem Trägerblech befestigt sind, die bei Bremsbetätigung an die Reibfläche einer nicht dargestellten Bremsscheibe anpressbar sind.
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Wie besonders deutlich in der 2 erkennbar ist, weisen die Reibelemente 1 auf ihrer der Trägerplatte 2 zugewandten Seite einen kugelabschnittsförmigen Bereich 8 auf, der in einer daran angepassten in der Trägerplatte 2 vorgesehenen Kugelpfanne 3 einliegt.
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In axialer Verlängerung ist an den kugelabschnittsförmigen Bereich 8 ein Haltezapfen 7 angeformt, in den eine ringförmige Spannfeder 6 eingreift, die sich am Grund einer rückseitigen Ausnehmung 11 der Trägerplatte 2 abstützt.
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Wie weiter aus der 1, aber auch aus der 2 erkennbar ist, sind in der Trägerplatte 2 im Überdeckungsbereich der Reibelemente 1 radial angeordnete Schlitze 4 vorgesehen, die sich in den Bereich der Kugelpfanne 3 erstrecken, wodurch die Trägerplatte 2 in dem dadurch definierten Bereich partiell elastisch verformbar ist.
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Durch die radiale Anordnung der Schlitze 4 bilden sich zwischen jeweils zwei Schlitzen 4 dreieckförmige Stege, in deren Spitzenbereich der kugelabschnittsförmige Bereich 8 des Reibelementes 1 aufliegt. Die bei einer Bremsbetätigung wirksam werdende Reaktionskraft F kann dabei innerhalb des Elastizitätsbereiches die genannten Spitzen verformen.
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In der 1 ist als Querschnittsdarstellung erkennbar, dass an der Rückseite der Trägerplatte 2 eine Führungsleiste 5 einer Schwalbenschwanzführung vorgesehen ist, mit der der Bremsbelag formschlüssig an einem ortsfesten Bauteil des Fahrzeuges halterbar ist.
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In der 3 ist ausschließlich die Trägerplatte 2 mit den vorgesehenen Ausnehmungen, also den radialen Schlitzen 4 sowie in den Kugelpfannen 3 dargestellt, während auf die Darstellung der Reibelemente hier verzichtet ist.
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Bei dem in der 4 gezeigten Beispiel ist die Trägerplatte 2 in ihrer Dicke geringer dimensioniert.
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Im Überdeckungsbereich der Reibelemente 1 sind auf der Trägerplatte 2 hervorstehende Noppen 10 angeordnet, an denen die Reibelemente anliegen. Die partiell elastische Verformbarkeit wird hierbei durch die Noppen 10 im Zusammenspiel mit der in ihrer Dicke geringer dimensionierten Trägerplatte bewirkt. Dabei kann die Dicke der Trägerplatte 2 konstant sein, aber auch definiert unterschiedlich, wodurch sich eine genau bestimmbare elastische Verformung ergibt.
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Eine ebenfalls lokal unbegrenzte Elastizität der Trägerplatte 2 ist durch das Ausführungsbeispiel gemäß 5 erzielbar. Dabei sind in die Trägerplatte 2 definiert angeordnete Schlitze eingebracht, die eine entsprechende Auslenkung der Reibelemente bei Belastung ermöglichen.
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In der 6 ist ein Bremsbelag gemäß Anspruch 2 dargestellt, der in seinem Grundaufbau dem entspricht, wie er in den 1 und 2 gezeigt ist.
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Demgegenüber weist die Trägerplatte 2 jedoch keine partiell elastisch verformbaren Bereiche auf, sondern jedem Reibelement 1 zugeordnet eine Aufnahme 12, in der ein Federelement 13, 14 (8 und 9) einliegt, das sich einerseits am Grund der Aufnahme 12 und andererseits am zugeordneten Reibelement 1 abstützt.
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Bei dem in den 7 und 8 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Federelement 13 als Tellerfeder ausgebildet, die mit dem Rand seiner Innenbohrung am Reibelement 1 anliegt.
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Dabei ist die Tiefe der Aufnahme 12 geringer als die Höhe der entlasteten Tellerfeder, so dass das Reibelement 1 mit geringem Abstand zur Trägerplatte 2 verläuft.
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Gleichzeitig ist das Grundrissabmaß der Aufnahme 12 kleiner als das des Reibelementes 1, so dass der sich an die Aufnahme 12 anschließende Randbereich der Trägerplatte 2 einen Anschlag für das Reibelement 1 beim Andrücken in Richtung der Trägerplatte 2 bildet.
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Der lichte Durchmesser der Tellerfeder 13 entspricht etwa dem Durchmesser des kugelabschnittsförmigen Bereiches 8 dort, wo dieser sich an das Reibelement 1 im übrigen anschließt. Dadurch wird eine radiale Fixierung des Reibelementes 1 erreicht.
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Der Federhub der Spannfeder 6 ist größer als der begrenzte Hub des Reibelementes 1, so dass dies selbst bei vollständiger Anlage an der Trägerplatte 2 unter Federspannung liegt.
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In der 9 ist das Federelement 14 in Form einer Formfeder dargestellt, die eine konzentrisch angeordnete kalottenartige Vertiefung 15 aufweist, in der der kugelabschnittsförmige Bereich 8 des Reibelementes 1 zentriert einliegt.
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Da die Formfeder 14 mit ihrem die Vertiefung 15 begrenzenden Randbereich an der Rückseite des Reibelementes 1 anliegt, ist durch die Vertiefung 15 neben einer Zentrierung auch eine radiale Fixierung des Reibelementes 1 gewährleistet.
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Der Außendurchmesser der Formfeder 14 entspricht ebenso wie der der Tellerfeder 12 dem Außendurchmesser der Aufnahme 12, so dass sowohl die Tellerfeder 13 wie auch die Formfeder 14 gesichert einliegen.
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Darüber hinaus ist an die Formfeder 14 umlaufend ein sich axial in Richtung des Reibelementes 1 erstreckender Kragen 16 vorgesehen, der mit einem bestimmten Abstand zur Rückseite des Reibelementes verläuft und einen Anschlag für den Federhub der Formfeder 15 beim betriebsbedingten Eindrücken bildet.
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In der 10 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des an der Trägerplatte 2 befestigten Reibelementes 1 gezeigt, das in der 11 als Explosiv-Darstellung abgebildet ist.
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Dieses Reibelement 1, das auf der der Trägerplatte 2 abgewandten Seite einen an einem Rückenschild 18 befestigten Reibbelag 19 aufweist, ist auf der dem Reibbelag 19 abgewandten und der Trägerplatte 2 zugewandten Seite des Rückenschildes 18 mit einem mehrschichtigen, aus einzelnen Zwischenplatten 20 bestehenden Paket 17 versehen, dessen Querschnittskontur der Querschnittskontur des Rückenschildes 18 angepasst ist, also ebenfalls einen kugelabschnittsförmigen Bereich aufweist, der der Kugelpfanne 3 der Trägerplatte 2 zugeordnet ist.
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Die Zwischenplatten 20 weisen auf ihren aneinander liegenden Seiten Korrespondenzmittel 21 auf, im Beispiel als Einprägungen auf der einen und Ausstülpungen auf der anderen Seite, die ineinander greifen und damit zum einen einen Formschluss zur Verdrehsicherung bilden und zum anderen eine lagegenaue Positionierung der einzelnen Zwischenplatten 20 zueinander.
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Diese können allesamt aus Blech geformt sein. Denkbar ist aber auch, um eine größtmögliche Wärmedämmung gegenüber der Trägerplatte 2 zu erreichen, zumindest einen Teil der Zwischenplatten 20 aus einem Material mit geringer Wärmeleitfähgkeit herzustellen.
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Im Übrigen können, je nach Anzahl der angebrachten Zwischenplatten 20 maßliche Unterschiede ausgeglichen werden, wenn die Trägerplatte 2 in den Überdeckungsbereichen der Reibelemente 1 entsprechend unterschiedlich dick ausgebildet sein sollte.
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Entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach 8 weist auch der Bremsbelag nach 10 im Verbindungsbereich mit dem Reibelement 1 ein als Tellerfeder geformtes Federelement 13 auf, das sich einerseits an dem Paket 17 und andererseits am Grund der Aufnahme 12 abstützt. Die Anbindung des Reibelementes 1 an der Trägerplatte 2 erfolgt gemäß der in der 8 dargestellten Konstruktion.
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In der 11 ist das als vormontierte Baueinheit vorliegende Reibelement 1 erkennbar, mit dem zugeordneten Federelement 13, während die zum Paket 17 zusammengefassten Zwischenplatten 20 darüber als Einzelteile dargestellt sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Reibelement
- 2
- Trägerplatte
- 3
- Kugelpfanne
- 4
- Schlitze
- 5
- Führungsleiste
- 6
- Spannfeder
- 7
- Haltezapfen
- 8
- kugelabschnittsförmiger Bereich
- 9
- Schlitze
- 10
- Noppen
- 11
- Ausnehmung
- 12
- Aufnahme
- 13
- Federelement
- 14
- Federelement
- 15
- Vertiefung
- 16
- Kragen
- 17
- Paket
- 18
- Rückenschild
- 19
- Reibbelag
- 20
- Zwischenplatte
- 21
- Korrespondenzmittel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0784761 B1 [0005]
- DE 19709962 C1 [0005, 0011]
- DE 8514607 U1 [0006]
