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Die Erfindung betrifft einen Bremsklotz für Eisenbahnfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Anspruchs.
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Aus dem Stand der Technik sind Bremsklötze bekannt, darunter Bremsklötze aus Gusseisen, Verbundstoff und aus Verbundstoff mit Gusseiseneinlagen, die für Eisenbahnwagen eingesetzt werden.
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Die Bremsklötze aus Verbundstoff mit harten Reibeinlagen, z. B. aus Gusseisen, haben im Unterschied zu Verbundstoffbremsklötzen eine stabilere Bremswirkung, insbesondere in der Herbst-Frühlingsperiode, da sie mit einer oder mehreren Einlagen gefertigt werden. Die Verbundstoffbremsklötze, darunter auch die mit Gusseiseneinlagen, können ein ein-, zwei- oder dreischichtiges Reibelement aufweisen.
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Aus dem
russischen Erfindungspatent Nr. 2340806 ist ein Bremsklotz für Eisenbahnfahrzeuge bekannt. Dieser bekannte Bremsklotz weist ein Verbundstoffreibelement, ein Metallgehäuse aus Stahlstreifen, eine an das Gehäuse angeschweißte und im zentralen Klotzbereich angeordnete Harteinlage, ein Drahtgerippe, ein Zentralauge mit einer Öffnung zum Durchgehen eines Keils und zwei aus Verbundstoff ausgeführte Seitennocken auf. Die Breite des Metallgehäuses aus einem Stahlstreifen ist kleiner als die Breite des Drahtgerippes ausgeführt. Das Metallgehäuse ist nach einem Halbmesser der Klotzrückenfläche gebogen und in die Klotzrückenfläche von beiden Seiten der Harteinlage zwischen dem Seitennocken und dem Zentralauge eingepresst. Das Drahtgerippe stellt zwei in das Verbundstoffreibelement der Klotzrückenfläche umlaufend eingepresste und geschlossene Rahmen dar. Die inneren Rahmenteile sind gegenseitig überlappt und nach außen der Klotzrückenseite gekrümmt, indem sie ein Ohr zum Keildurchgehen ausbilden. Die Harteinlage ist mit einer in ihrer Rückenseite offenen Aussparung versehen, in das Drahtgerippe eingelegt und im Zentralauge so eingepresst, dass ihre Rückenseite in gleicher Ebene mit der Rückenfläche des Zentralauges liegt. Die Harteinlage ist im Regelfall aus Metall, z. B. aus Gusseisen, ausgebildet und stellt eine Reibeinlage mit einer höheren Härte als ein Reinelement aus Verbundstoff dar.
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Der Nachteil dieses bekannten Bremsklotzes sind die hohen Selbstkosten, die auf die Herstellung von zwei metallischen Gehäuseteilen aus Stahlstreifen und deren Anschweißen an eine Gusseiseneinlage mit speziellen Elektroden, abgesehen vom Vorhandensein des Drahtgerippes, zurückzuführen sind.
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Wesentliche Merkmale des Bremsklotzes, wie «Reibelement aus Verbundstoff», «harte Reibeinlage», «Drahtgerippe», sind auch als wesentliche Merkmale der Erfindung charakteristisch.
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Der aus dem
russischen Erfindungspatent Nr. 2340805 bekannte Bremsklotz ist das am nächsten stehende Analogon und ist als Prototyp ausgewählt.
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Der bekannte Bremsklotz enthält ein Reibelement aus Verbundstoff, ein Drahtgehäuse, eine im Zentralbereich des Bremsklotzes liegende und in das Reibelement eingepresste harte Einlage. Das Drahtgehäuse stellt zwei im Bremsklotzrücken eingepresste und umlaufende geschlossene Rahmen dar, deren innere Teile sich gegenseitig überlappen und nach außen des Bremsklotzrückens hin gekrümmt sind. Von der Rückenseite umfasst der Bremsklotz ein in das Reibelement aus Verbundstoff eingepresstes Metallgitter oder ein Lochblech. Die Einlage hat im oberen inaktiven Rückenteil eine mit dem Verbundstoff eingepresste Aussparung mit Öffnung zum Keildurchgehen und Stützen. Die Stützen sind bezüglich der Einlage von beiden Seiten symmetrisch angeordnet, wobei der obere inaktive Einlageteil in das Drahtgerippe eingelegt und darin eingeklemmt ist.
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Die Einlagelänge im Stützenbereich kann größer als die Länge des Zentralauges aber kleiner als der Abstand zwischen den seitlichen Nocken sein.
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Der inaktive Einlageteil kann eine seitliche Ausnehmung in der Einlagebreite und auf der anderen Breitseite eine Erhebung haben und ist im Drahtgehäuse von beiden Längsseiten, von beiden Breitseiten und einerseits über die Höhe so eingeklemmt, dass die Rückenfläche der Einlage im Zentralauge in gleicher Ebene mit der unteren Gitter- oder Lochblechfläche liegt.
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Das Drahtgerippe stellt eine aus zwei geschlossenen, gekrümmten, ineinander eingesetzten und miteinander verschweißten Rahmen aus Stahldraht bestehende Schweißkonstruktion dar. Es verfügt über mehrere Öffnungen, und seine gekrümmten Seiten sind ungenügend parallel und senkrecht zueinander. Aus diesem Grund ist der obere inaktive Einlageteil in Gerippeöffnungen und -hohlräume manuell eingesetzt und darin durch die Unparallelität und die Nichtrechtwinkligkeit flexibler Seiten aus Draht eingeklemmt.
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Um ein Ausrasten der Einlage aus Drahtgerippe zu verhindern, ist ein Einklemmen der Einlage von einer ihrer Breitseiten über die Höhe vorgesehen. Im oberen inaktiven Teil von einer Breitseite hat die Einlage eine Aussparung und von der anderen Breitseite eine Erhebung und ein Gefälle. In der Aussparung ist der Mittelteil einer von zwei längsläufigen Breitseiten des Drahtgerippes in der Verbindungs- und Krümmungsstelle der Rahmen angeordnet. Der mittlere Teil der zweiten längsläufigen Breitseite des Drahtgerippes ist von der gegenliegenden Breitseite der Harteinlage in der Gefällstelle über der Erhebung während der Einlagemontage in das Gerippe durch manuelles Drehen der Einlage bezüglich des Gerippes schräg angeordnet. Nach der Montage des Drahtgerippes mit der Einlage und dem Gitter- oder Lochblecheinbau sind diese im Verbundstoff unter Druck und erhöhter Temperatur eingepresst. Dadurch bekommt der Bremsklotz die benötigte Festigkeit.
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Der bekannte Bremsklotz hat eine feste, einfache und preiswerte Bauart. Unter Verwendung der Einlage aus hochfestem Gusseisen sind dabei sowohl eine stabile Bremswirkung als auch eine erhöhte Radlebensdauer erzielt.
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Der bekannte Bremsklotz führt aber bei der Fertigung zu einer großen Ausschussquote. Der Ausschuss kann jedoch durch eine zusätzliche Sortierung und Auswahl der Gehäuse und der Einlagen nach Anschlussmaßen unwesentlich reduziert werden Als Folge davon führt dies auch neben einer Erhöhung der Fertigungskosten zu einer Reduzierung der Radlebensdauer.
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Tatsächlich hat die Einlagehöhe von der Rückenseite bis zu den Austretungen auf der seitlichen Fläche eine große Gusstoleranz, die immer größer als darüber anzuordnende mittlere Teile der längsläufigen Breitseiten des Drahtgerippes in der Verbindungs-(Schweißen) und Krümmungsstelle der Rahmen sein soll.
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Bei der Pressung und der Vulkanisierung der Bremsklötze unter Druck im Presswerkzeug kann es zu einer zusätzlichen Krümmung des Drahtgerippes mit Bruch der Schweißverbindung der Rahmen kommen.
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Die Mittelteilhöhe der längsläufigen Breitseite des Drahtgerippes hat in der Krümmungs- und Schweißstelle der Rahmen wegen der komplizierten Bauart eine Maßtoleranz, die den Drahtdurchmesser mehrfach überschreitet. Mit solchen Toleranzen kann man das Drahtgerippe bezüglich der Einlage- und Bremsklotzrückenfläche nicht im rechten Maße positionieren. Im Fall einer wesentlichen Verschiebung des Drahtgerippes zur Bremsklotzreibfläche kann es in die Keilöffnung und in die aktive Bremsklotzbreite eindringen.
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Wesentliche Merkmale des Bremsklotzes, wie «Reibelement aus Verbundstoff» und «im Drahtgehäuse eingeklemmte und im Verbundstoff eingepresste harte Reibeinlage», sind auch wesentliche Merkmale der Erfindung.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Bremsklotz für Eisenbahnfahrzeuge zu schaffen, der ein genaueres Positionieren des Drahtgerippes bezüglich Einlage- und Klotzbreite gewährleistet und das Eindringen des Drahtgerippes in die Keilöffnung und in die aktive Klotzbreite verhindert.
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Die gestellte Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs gelöst.
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Dies führt zu einer Ausschussreduzierung bei der Fertigung und folglich zu einer Reduzierung der Fertigungskosten sowie zu einer Erhöhung der Klotzlebensdauer durch die Reduzierung der Klotzbeschädigung und als Folge zu einem zusätzlichen Gewinn für Eisenbahnen.
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Dieses genannte technische Ergebnis wird dadurch erreicht, dass auf der Einlagerückenfläche im oberen inaktiven Teil spezielle Aussparungen, Ausnehmungen, Erhebungen oder Bunde zur Anordnung gerader Gerippedrahtabschnitte beim Einklemmen der Einlage vorgesehen sind. Die Tiefe der Aussparungen etc. nähert sich in der Tiefe dem Drahtdurchmesser an.
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Im neuen Bremsklotz verfügt die Bauart einer harten Reibeinlage im inaktiven Oberteil des Einlagerückens über zwei Bunde mit einer sich an den Drahtdurchmesser annähernden Höhe. Bei der Montage der Einlage mit dem Drahtgerippe sind vier kleine und ausreichend gerade Drahtgerippeabschnitte angeordnet. Diese Abschnitte positionieren das Gehäuse bezüglich der Einlagedicke, da sie eine weitere Verschiebung des Gerippes bezüglich Einlagedicke zur Seite des aktiven Einlageteils verhindern. Bei der Pressung und der Vulkanisierung des Bremsklotzes stemmt sich das sich in den Einlagebunden befindliche Drahtgerippe mit seiner Rückseite gegen das gelochte Arbeitsstück durch die Schicht des Verbundstoffs oder gegen den Presswerkzeugboden direkt an und wird in dieser Lage im Presswerkzeug eingepresst. Damit ist ein mehrmals genaueres Positionieren des Drahtgerippes bezüglich der Einlage- und Klotzhinterfläche sichergestellt, was ein Eindringen des Drahtgerippes in die Keilöffnung und in den aktiven Bremsklotzteil ausschließt. Gegebenfalls können Erhebungen, Bunde oder Schultern an anderen Stellen des inaktiven Einlageoberteils, z. B. auf Stützen, angeordnet sein.
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Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Ansicht des Bremsklotzes,
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2 eine Seiten- und Vorderansicht und
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3 eine Axonometrieansicht der Einlage mit Drahtgerippe.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- das Reibelement aus Verbundstoff mit einer, zwei oder drei waagerechten Schichten,
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- das Drahtgehäuse,
- 3
- die harte Reibeinlage,
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- das Arbeitsstück aus Lochblech oder Gitter,
- 5
- das Zentralauge mit Keilöffnung,
- 6
- die positionierenden Nocken,
- 7
- die Aussparung für die Keilöffnung,
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- die Einlagestützen,
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- die Ausnehmungen (Bunde) zum Positionieren einzelner Gerippedrahtabschnitte bezüglich der Einlagedicke,
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- die Ausnehmung in der Seitenfläche des inaktiven Einlageoberteils (zur Anordnung des Mittelteils längsläufiger Breitseite des Drahtgerippes in der Rahmenverbindungsstelle) und
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- das Gefälle in der Seitenfläche des inaktiven Einlageoberteils über die Erhebung.
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Die Fertigungstechnologie des Bremsklotzes sieht folgende Fertigungsschritte vor:
- – die Herstellung (Gießen) der Einlage aus Gusseisen,
- – die Herstellung des Arbeitsstücks aus Lochblech,
- – die Herstellung und das Schweißen des Gerippes aus Draht,
- – der Zusammenbau des Drahtgerippes mit der Einlage durch Einklemmen
- – die Herstellung von Reibmaterial aus Verbundstoff für die Reibschicht und die inaktive Schicht,
- – das aufeinanderfolgende Einlegen des Arbeitsstücks aus Lochblech, Drahtgerippe mit der Einlage, Auswaage der inaktiven Schicht, Reibschicht und der abzureibenden Schicht, die Glättung der Verbundstoffe und das nachfolgende Formpressen im Presswerkzeug,
- – die Vulkanisation der Bremsklötze im Presswerkzeug unter Druck und Temperatur, gegebenenfalls auch mit einer Wärmebehandlung im Ofen und
- – das Bohren der Keilöffnungen im Bremsklotz.
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Ausnahmsweise, wenn verrosteter Draht oder verschmutzte Metallarmatur verwendet oder Sonderforderungen an die Festigkeit des Bremsklotzes gestellt werden, wird das Ausgangsmaterial entrostet, entfettet und mit Kleber beschichtet, um eine Adhäsion und eine Verbindung der Metallarmatur mit dem Reibelement aus Verbundstoff zu verbessern. Alle Fertigungsschritte, inklusive der Montage des Drahtgerippes mit der Einlage, sind ausführlich im genannten Analogon beschrieben.
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Bei einer Ausführung des Bremsklotzes, wie im Kennzeichnungsteil des Anspruchs beschrieben ist, sind einzelne Drahtabschnitte des Gerippes in speziellen Ausnehmungen oder Bunden der Einlage in der Rückenseite des inaktiven Einlageteils angeordnet. Sie positionieren somit den Gerippedraht und folglich das Gerippe selbst bezüglich der Einlagebreite und der Klotzbreite. Die harte Reibeinlage ist sinnvoll mit dem Drahtgerippe in dessen Öffnungen bezüglich Länge, Breite und einerseits Höhe durch Einklemmen verbunden und zusammen im Bremsklotz eingepresst. Die harte Einlage kann im Drahtgerippe, ausgehend von der Bauart des Gerippes und der Einlage, anders eingeklemmt werden. Ein mit senkrechten Elementen der Harteinlage und des Drahtgerippes armiertes Zentralauge mit der Keilöffnung ist zusammen mit seitlichen Erhebungen aus festem und elastischem Verbundstoff ausgebildet. Das Reibelement aus Verbundstoff kann aus einer, zwei oder drei längsläufigen Schichten unterschiedlicher, sich durch Festigkeit und Reibfestigkeit unterscheidender Verbundstoffe gefertigt sein. Die Schicht, die auf der Bremsklotzrückenseite liegt, hat eine höhere Festigkeit und eine bessere Adhäsionseigenschaft als die Reibschicht des Bremsklotzes, z. B. durch einen erhöhten Anteil von Bindestoff und armierenden Fasern. Die abzureibende Schicht ist mit der Reibschicht in den mechanischen Eigenschaften und den Reibeigenschaften ähnlich, unterscheidet sich aber durch eine kleinere Verschleißfestigkeit. Ihre Dicke ist in Abhängigkeit von der notwendigen Austretung des Einlagekopfteils aus der Reibfläche des Bremsklotzes bestimmt, wenn die abzureibende Schicht vollständig abgerieben ist und der Klotz die Krümmung entsprechend dem Radumfang annimmt. Die Zusammensetzung der inaktiven, abzureibenden Schicht und der Reibschicht ist entsprechend der Anwendung und den Bremsklotzbetriebsbedingungen festgelegt.
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Das Drahtgerippe ist durch Schneiden von Drahtabschnitten mit einem Durchmesser von 4 mm, durch Biegen und Schweißen aus zwei geschlossenen und gekrümmten Rahmen (Innen- und Außenrahmen) mit nachfolgendem Einsetzen ineinander und Schweißen im Zentrum des erhaltenen Gerippes in der Kontaktstelle seriengefertigt. Die inneren Rahmenteile überlappen sich gegenseitig und sind nach außen gekrümmt, indem sie ein Ohr zum Keildurchgehen im Zentralauge nach der Formung des Gerippes im Klotzrückenteil ausbilden.
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Das gelochte Arbeitsstück kann z. B. aus 0,25 mm dickem Blech mittels Lochens mit einem speziellen Locher mit nachfolgendem Stanzen, Biegen und Schneiden gefertigt werden. Der Einsatz des gelochten Arbeitsstücks erhöht die Festigkeit des Stegs über der Keilöffnung wesentlich.
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Die Harteinlage kann aus speziellem Gusseisen, z. B. hochfestem oder schmiedbarem Gusseisen, durch Gießen in einer Form ohne Weiterbehandlung gefertigt werden.
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Die Fertigung der neuen Bremsklötze kann leicht an existierenden Anlagen der Bremsklotzproduzenten ohne grundsätzliche Technologieänderungen erfolgen.
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Die Herstellung der Bremsklötze für Eisenbahnfahrzeuge aus Verbundstoff in der angebotenen Bauart ermöglicht, die Ausschussquote in der Fertigung und die Herstellkosten zu reduzieren und die Bremsklotzlebensdauer zu erhöhen. Eine Radbeschädigung durch das Drahtgerippe im Vergleich zum Prototyp ist ausgeschlossen, sowie eine stabile Bremswirkung mit gleichzeitiger Instandsetzung der Radlauffläche bei Normalbremsung ist erhöht. Folglich erhöht sich auch der sichere Betrieb der Eisenbahnfahrzeuge und die Herstellkosten sowie ein zusätzlicher Gewinn für die Eisenbahnen durch erhöhte Bremsklotzlebensdauer sind sichergestellt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- RU 2340806 [0004]
- RU 2340805 [0007]
