DE2513914A1

DE2513914A1 - Bremsscheibenanordnung fuer scheibenbremsen, insbesondere an schienenfahrzeugen

Info

Publication number: DE2513914A1
Application number: DE19752513914
Authority: DE
Inventors: Malcoln Donald Evans; Cyril Ivens; Gerald Allan Ottewell; Birmingham Tyseley
Original assignee: Girling Ltd
Current assignee: Girling Ltd
Priority date: 1974-04-01
Filing date: 1975-03-27
Publication date: 1975-10-09
Also published as: SE7503574L; FR2266052B1; HU173596B; IT1035120B; JPS5110270A; FR2266052A1; JPS5410079B2; FI750968A

Description

Bremsscheibenanordnung für Scheibenbremsen, insbesondere an Schienenfahrzeugen

Die Erfindung betrifft eine Bremsseheibenanordnung für Scheibenbremsen, insbesondere an Schienenfahrzeugen, bei der zwischen Bremsscheibe und Nabe beim ursprünglichen Zusammenbau ein radialer Zwischenraum besteht.

Die Nabe kann an der abzubremsenden Achse als eine getrennte Einheit angebracht sein.

Solche Scheibenkonstruktionen, insbesondere doppelwandige Konstruktionen, bestehen normalerweise aus Gußeisen und sind deshalb sehr schwer. Es ist wichtig, zwischen der Scheibe und der Nabe Konzentrizität aufrechtzuerhalten. Dies kann anfänglich leicht erreicht v/erden, indem die Scheibe fest auf der Nabe sitzt. Die Scheibe aber ist im Gebrauch zyklischer Erwärmung und Abkühlung ausgesetzt, und Gußeisen neigt dazu, nach mehreren dieser thermischen Veränderungen zu schrumpfen, so daß bei dem ursprünglichen Zusammenbau deren Zulässigkeit vorgesehen werden muß. Wenn dies in ungenügender Weise geschieht, schrumpft die Scheibe mit großer Kraft auf die Nabe und ist hohen Zug-(Reifen-)spannungenausgesetzt, die zu Rissen und bisweilen sogar zum Ausfall der Scheibe führen können. Andererseits führt jegliches merkliches Spiel zwischen der Scheibe und der Nabe zu einem Führungsverlust und ermöglicht einen exzentrischen Lauf der Scheibe, wodurch insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten große dynamische Unwuchtkräfte hervorgerufen werden.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bremsscheibenanordnung mit beim ursprünglichen Zusammenbau axialem Spiel zwischen Bremsscheibe und Nabe zu schaffen, die einerseits ein Schrumpfen der Bremsscheibe zuläßt ohne daß es zu unzulässig großen Belastungen der Bremsscheibe kommt und andererseits einen konzentrischen Lauf zwischen Bremsscheibe und Nabe sicherstellt, bei der also die oben genannten Schwierigkeiten vermieden oder vermindert sind.

Diese Aufgabe wird bei einer Bremsscheibenanordnung der eingangs beschriebenen Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Zwischenraum eine verformbare Vorrichtung angeordnet ist, die die Scheibe auf der Nabe zentriert und ein Zusammenziehen der Scheibe auf der Nabe zuläßt.

Die verformbare Vorrichtung dient vorzugsweise zusätzlich zur drehfesten Verbindung zwischen Scheibe und Nabe.

Die verformbare Vorrichtung kann elastisch verformbar oder permanent verformbar sein.

Einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es stellen dar:

Fig. 1 bis 6 axiale Teilschnitte sechs verschiedener Scheibenbremskonstruktionen,

Fig. 7 eine Ansicht in Richtung des Pfeils VII in Fig. 2, Fig. 8 eine Ansicht in Richtung des Pfeils VIII in Fig. 6,

Fig. 9 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform einer Scheibenbrems e,

Fig.10 einen axialen Teilschnitt der Bremse gemäß Fig. 9 und

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Fig. 11 eine seitliche Teilansicht einer weiteren Ausführungsform einer Scheibenbremse.

Jede der in den Fig. 1 bis 8 dargestellten Ausführungsformen weist eine Nabe 10 mit einem Montageflansch 11 und einem Montageansatz 12, eine doppelwandige Bremsscheibe 13 mit einem inneren Scheibenflansch 14 und einen Klemmring 15 auf, der den S_cheibenflansch 14 gegen den Montageflansch 11 klemmt. Bolzen oder andere dehnbare Befestigungsvorrichtungen (nicht gezeigt) erstrecken sich durch die beiden Flansche und den Klemmring, um die Baugruppe zusammenzuhalten. Die Bolzen erstrecken sich mit Spiel durch Löcher in dem Scheibenflansch 14, um im Betrieb eine thermische Ausdehnung und Zusammenziehung der Scheibe zu ermöglichen.

In jedem Fall besteht zwischen dem Montageansatz 12 der Nabe 10 und dem Innenumfang des Scheibenflansches 14 merkliches axiales bzw. ringförmiges Spiel, um bei zyklischem Erwärmen und Abkühlen der Scheibe im Betrieb ein mögliches Schrumpfen zuzulassen,

In jedem Fall ist eine verformbare Vorrichtung vorgesehen, die die Scheibe auf der Nabe wirksam zentriert, wobei diese Vorrichtung nachgibt, wenn die Scheibe schrumpft, so daß ein Schrumpfen der Scheibe auf der Nabe zulässig ist.

In der Ausführungsform der Fig. 1 weist die verformbare Vorrichtung einen Federring 16 kegelstumpfförmiger Form auf, der durch Schrumpfen des Scheibenflansches 14 in parallelzylindrische Form zusammengedrückt wird, aber anfänglich genügend Vorspannung aufweist, um die Scheibe konzentrisch zum Montageansatz 12 anzuordnen.

In Fig. 2 weist der Innenumfang des Scheibenflansches 14 eine axial schmale, ringförmige Rippenanformung 17 auf, die vollständig ringförmig (oder zur vergrößerten Verformbarkeit, wie in Fig. 7 dargestellt, unterbrochen) sein kann und die beim anfänglichen Zusammenbau fest auf dem Montageansatz 12 der Nabe sitzt, aber unter großen radialen Kräften bei einer Schrump-

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fung der Scheibe auf der Nabe brechen oder nachgeben kann.

Fig. 3 zeigt eine zur Fig. 2 umgekehrte Anordnung, bei der die Rippenanformung 18 auf der Außenfläche des Montageansatzes 12 der Nabe vorgesehen ist.

In Fig. 4 weist der Innenumfang des Scheibenflansches 14 eine schmale Ringrippe 19 auf, die an einem nachgiebigen, ringförmigen Umfangsbereich 20 des Flansches ausgebildet ist. Der Umfangsbereich 20 ist ausgebildet, indem ein Ringschlitz 20a vorgesehen ist, der sich axial durch einen größeren Teil der Scheibe hindurcherstreckt, so daß der Umfangsbereich 20 biegsam ist und ein Schrumpfen der Scheibe auf dem Montageansatz 12 der Nabe zuläßt. Wieder können die Ringrippe 19 oder die Ringrippe 19 und der Ringbereich 20 unterbrochen und/oder an dem Montageansatz 12 anstelle des Scheibenflansches 14 ausgebildet sein.

In der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform ist in dem ringförmigen Zwischenraum ein getrennter Ring 21 aus elastischem oder permanentverformbarem Material angebracht.

In der in den Fig. 6 und 8 dargestellten Ausführungsform sind Federstifte 22 in zusammenpassende Paare teilkreisförmiger Aussparungen in dem Scheibenflansch 14 und dem Montageansatz 12 der Nabe 10 eingeschoben. Die Federstifte 22 sind mit spiraligem Querschnitt dargestellt, können aber auch C-förmigen Querschnitt oder andere Formen aufweisen. Diese Federstifte 22 bewirken nicht nur die anfängliche Zentrierung und die Eigenschaft der elastischen Verformbarkeit sondern dienen zusätzlich dazu, die Scheibe und die Nabe an relativer Umfangsbewegung zu hindern.

In Abänderungen dieser Ausführungsform können Federteile und/ oder Aussparungen anderer Formen verwendet werden, beispielsweise Federn mit Z-förmigem Querschnitt in rechtwinkligen Verkeilungsdurchlässen.

In der in den Fig. 9 und 10 dargestellten Ausführungsform weist die Nabe 10 sechs in gleichmäßigen Winkelabständen befind-

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liehe, verdickte Montagebereiche 30 auf, von denen jeder eine konvexe Aussenfläche mit einer teilzylindrischen Aussparung 31 aufweist, die sich parallel zur Achse der Nabe erstreckt. Die doppelwandige Bremsscheibe 13 weist sechs Befestigungsbereiche 32 auf, die sich vom Innenumfang der Scheibe zu einer konkaven Innenfläche mit einer teilzylindrischen Aussparung 33 radial einwärts erstrecken, die parallel zur Nabenachse verläuft.

Wenn die Nabe und die Scheibe in richtiger winkeliger Ausrichtung sind, stehen sich die entsprechenden Aussparungen 31 und 33 einander gegenüber, um verformbare Mittel aufzunehmen, die durch entsprechende, elastisch verformbare, zylindrische Schlitzstifte (Walzstifte) 34 gebildet sind, die in die Aussparungen eingetrieben werden. Die Aussparungen sind in ihren Abmessungen derart, daß sie die Schlitzstifte 34 in radial zusammengedrücktem Zustand halten. Die Stifte dienen auf diese Weise zur Zentrierung der Scheibe auf der Nabe und sind genügend gespannt, um eine Reibungshemmung gegen relative axiale Verschiebung zwischen der Nabe, der Scheibe und ihnen selbst zu schaffen. Die Stifte werden beim Zusammenbau nur teilweise zusammengedrückt und zwischen der Nabe und der Scheibe besteht genügend radiales Spiel, damit zwischen der Scheibe und der Nabe etwas radiale Relativbewegung zulässig ist. Vorzugsweise sind, wie dargestellt, die Schlitzseiten der Schlitzstifte 34 alle zur Nabenachse gerichtet.

Zusätzlich zum Zulassen relativer radialer Bewegung und insbesondere einer thermischen Ausdehnung und Zusammenziehung der Scheibe relativ zur Nabe bewirken die Schlitzstifte 34 die gesamte Verkeilung, die zum Übertragen von Bremsmoment zwischen der Scheibe und der Nabe notwendig ist.

Sicherheitshalber sind zwei Halteringe 35 an den entgegengesetzten Seiten der Baugruppe mit Schraubbolzen 36 befestigt, die mit Spiel durch die entsprechenden, spannenden Schlitzstifte 34 passen und mit speziellen Halteplättchen 37 gegen Vibrationen geschützt sind. Die Halteplättchen 37 passen jeweils über zwei benachbarte Schraubbolzen und haben Lappen 38, die

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gegen die Flachseiten der benachbarten Bolzenköpfe oder Befestigungsmuttern 39 aufgebogen sind. Die Halteringe 35 bewirken den axialen Halt der Scheibe und -stellen bei einer ernsthaften Beschädigung der Scheibe,f"haä^eirgendwelche infolge eines Bruchs voneinander getrennte Bereiche axial festgehalten werden.

In der abgeänderten Ausführungsform der Fig. 11 sind zusätzliche Mittel zum Übertragen winkeliger Kräfte zwischen der Scheibe und der Nabe in Form von in gegenseitigem Eingriff stehenden radialen Ansätzen an den beiden Teilen vorgesehen. Genauer sind die Montagebereiche 30 radial durch ein Paar Arme 3OA verlängert, die die entgegengesetzten Flanken der Befestigungsbereiche 32 umgreifen, so daß winkelige Kräfte, insbesondere Bremskräfte von der Scheibe auf die Nabe durch den einen oder anderen Arm 3OA je nach Drehrichtung der Baugruppe übertragen werden.

Weil die beschriebenen Ausführungsformen für eine Selbstzentrierung der Scheibe auf der Nabe sorgen, sind sie besonders nützlich bei der Verwendung mit Scheiben in Form zweier halbkreisförmiger Bereiche und es ist möglich, daß diese Scheiben an der Nabe in situ an dem Schienenfahrzeug ausgebaut und ersetzt werden.

Die Ausführungsformen der F^g. 9 bis 11 haben gegenüber herkömmlichen Schienenfahrzeugscheibenbremsen den besonderen Vorteil, daß sie zum Anordnen und Zentrieren der Scheibe auf der Nabe keine Bolzen benötigen« Auch der Wärmefluß von der Scheibe auf die Nabe ist merklich vermindert.

Ansprüche:

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Claims

Patentansprüche

\1iy Bremsscheibenanordnung für Scheibenbremsen, insbesondere an Schienenfahrzeugen, bei der zwischen Bremsscheibe und Nabe beim ursprünglichen Zusammenbau ein radialer Zwischenraum besteht, dadurch gekennzeichnet , daß im Zwischenraum eine verformbare Vorrichtung (16; 17; 18; 19; 20,· 21; 22; 34) angeordnet ist, die die Bremsscheibe (13) auf der Nabe (10) zentriert und ein Zusammenziehen der Bremsscheibe (13) auf der Nabe (10) zuläßt.
2. Bremsscheibenanordnung nach Anspruch 1, dadurch g e k ennze ichnet , daß die verformbare Vorrichtung bleibend verformbar ist.
3. BremsScheibenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die verformbare Vorrichtung eine axial schmale Rippenanformung (17; 18; 19), vorzugsweise eine kontinuierliche Ringrippe_/auf der Nabe (10) oder der Bremsscheibe (13) aufweist, die beim ursprünglichen Zusammenbau einen festen Sitz der Bremsscheibe auf der Nabe schafft.
4. Bremsscheibenanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge

kennzeichnet stisch verformbar ist.

daß die verformbare Vorrichtung ela-
5. BremsScheibenanordnung nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß die verformbare Vorrichtung einen getrennten Ring (21) aufweist, der in dem Zwischenraum angebracht ist.
6. Bremsscheibenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die verformbare Vorrichtung

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einen kegelstumpfförmigen Federring (16) aufweist, der zu parallelzylindrischer Form verformbar ist.
7. Bremsscheibenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die verformbare Vorrichtung eine Rippe (Ringrippe 19)» vorzugsweise eine durchgehende Ringrippe, aufweist, die an einem elastisch verformbaren Umfangsbereich (20) der Nabe oder der Bremsscheibe ausgebildet ist.
8. Bremsscheibenanordnung nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet , daß der Umfangsbereich (20) neben einem entsprechenden Schlitz (Ringschlitz 20A) ausgebildet ist, der sich axial durch den größeren Teil der Bremsscheibe oder Nabe hindurcherstreckt.
9. Bremsscheibenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn ze ichnet , daß die verformbare Vorrichtung die Bremsscheibe und die Nabe gegen relative Umfangsbewegung sichert.
10. BremsScheibenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet , daß die Bremsscheibe und die Nabe zusammenwirkende Aussparungen (31, 33) aufweisen, die die verformbare Vorrichtung (Federstift 22; Schlitzstift 34) aufnehmen und diese ra/dial und in Umfangsrichtung anordnen.
11. BremsScheibenanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die verformbare Vorrichtung Federstifte 22 oder elastisch verformbare, zylindrische Schlitzstifte (34) aufweist, von denen jeweils einer in jedem Paar von zusammenwirkenden Aussparungen (31, 33) angeordnet ist.
12. BremsScheibenanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die verformbare Vorrichtung eine Reibungshemmung gegen relative axiale Bewegung zwischen der Nabe und der Bremsscheibe hervorruft.

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13. Brerasscheinbenanordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (31 > 33) in radial vorstehenden Bereichen (30, 32) der Bremsscheibe und der Nabe ausgebildet sind.

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