DE2557766A1

DE2557766A1 - Bremsscheibenanordnung, insbesondere fuer schienenfahrzeuge

Info

Publication number: DE2557766A1
Application number: DE19752557766
Authority: DE
Inventors: Colin John Frederick Tickle
Original assignee: Girling Ltd
Current assignee: Girling Ltd
Priority date: 1974-12-20
Filing date: 1975-12-20
Publication date: 1976-07-01
Also published as: GB1528126A; DE2557766C2; HU173331B; CA1023276A; US4018311A; BR7508025A; FR2295304A1; JPS5189615A; FR2295304B1; JPS5426666B2; IT1052866B

Description

Bremsscheibenanordnung, insbesondere für Schienenfahrzeuge

Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibenanordnung, insbesondere für Schienenfahrzeuge, mit einem ringförmigen Bremsscheibenelement, das an einem Rotor, beispielsweise an einem Eisenbahnfahrzeug-Laufrad, befestigt ist.

Es ist bekannt, ringförmige Bremsscheibenelemente an beiden Seiten eines Rotors mit Schrauben zu befestigen, die Aussparungen im Rotor durchdringen, wie beispielsweise in der G-B-PS 1 136 426 beschrieben. Zur Aufnahme von thermischer Ausdehnung und Kontraktion der gelegentlich als "Wangenscheiben*' (cheek discs) bezeichneten ringförmigen Bremsscheibenelemente gegenüber dem Rotor sind die Schrauben in den Löchern im Rotor mit beträchtlichem Spiel aufgenommen und werden so stark angezogen, daß der Reibeingriff zwischen den ringförmigen BremsScheibenelementen und dem Rotor Bremsbelastungen überträgt, jedoch gleichzeitig Relativbewegung zwischen den ringförmigen Bremsseheibenelementen und dem Rotor aufgrund etwaiger unterschiedlicher thermischer Ausdehnung und Kontraktion gestattet.

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Mit den bei dieser bekannten Scheibenbremsen-Konstruktion im Rotor auszubildenden Löchernkann der Nachteil verbunden sein, daß der Rotor geschwächt wird und daß mögliche Ursachen für Rißbildung geschaffen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Notwendigkeit von Löchern im Rotor zu vermeiden, wobei von der Erkenntnis ausgegangen wird, daß bei gleichmäßiger Wärmeausdehnung eines teilkreisringförmigen Bauteils, das dabei an seinem Außenumfang an zwei Festpunkten in Anlage gehalten wird, zwei Festpunkte nahe dem Innenumfang des Bauteils vorhanden sind, denen gegenüber sich das Bauteil in der Weise bewegt, daß es mit diesen beiden Punkten stets im wesentlichen radiale Berührung hat.

Erfindungsgemäß weist eine Bremsscheibenanordnung, insbesondere für Schienenfahrzeuge, einen Rotor auf, ein am Rotor befestigtes ringsektorförmiges Bremsscheibenelement, Vorrichtungen zum Verhindern von Verstellung des Bremsscheibenelementes gegenüber dem Rotor in ümfangsrichtung um die Rotorachse, erste Anlage elemente zum Verhindern von radial nach außen gerichteter Bewegung des Bremsscheibenelementes gegenüber dem Rotor an zwei ersten im Umfangsabstand voneinander gelegenen Stellen, und zweite Anlage elemente zum Verhindern von radial nach innen gerichteter Bewegung des Brems Scheibenelementes gegenüber dem Rotor an zwei zweiten im Umfangsabstand voneinander gelegenen Stellen, wobei die ersten und zweiten Anlage elemente so angeordnet sind, daß bei thermischer Ausdehnung oder Kontraktion des Bremsscheibenelementes gegenüber dem Rotor im wesentlichen keine Bewegung des Bremsscheibenelementes in oder aus einer Eingriffsstellung mit den Anlageelementen stattfindet.

Bei dieser Konstruktion kann das Bremsscheibenelement durch die Anlageelemente formschlüssig am Rotor festgehalten werden und Schrauben, die Löcher im Rotor durchdringen, sind daher nicht wesentlich. Da der Eingriff zwischen dem Bremsscheibenelement und den Anlageelementen zu jeder Zeit im wesentlichen

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beibehalten wird, bewirken außerdem die Anlageelemente eine Positionierung des Bremsscheibenelementes am Rotor und verhindern dessen Verlagerung in eine zum Rotor exzentrische Stellung, in der Unwuchtkräfte erzeugt würden.

Ausfuhrungsbeispiele mit weiteren Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen erläutert. Es zeigt:

Pig. 1 eine Darstellung der der Erfindung zugrundeliegenden theoretischen Zusammenhänge,

Pig. 2 eine Vorderansicht einer Bremsscheibenanordnung nach der Erfindung,

Pig. 3 einen Schnitt längs der linie III-III in Fig. 2,

Pig. 4 eine Vorderansicht einer zweiten Ausführungsform der Bremsscheibenanordnung nach der Erfindung,

Pig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V in Pig. 4, Pig. 6 einen Schnitt längs der Linie VI-VI in Pig. 4,

Pig. 7 eine perspektivische Ansicht längs der Linie VI-VI in Pig. 4 einer Einzelheit aus Pig. 4,

Pig. 8 einen Axialschnitt durch eine andere Ausführungsform der Bremsscheibenanordnung nach der Erfindung und

Pig. 9 eine Vorderansicht einer alternativen Ausführungsform der Bremsscheibenanordnung nach der Erfindung.

Die der Erfindung zugrundeliegende physikalische Erscheinung wird anhand Pig. 1 erläutert, die in sich überlagernder Darstellung ein halbkreisringförmiges Bremsscheibenelement 1 im kalten Zustand C und im warmen Zustand Ή zeigt. Das Bremssoheibenelement 1 ist während gleichmäßiger Färmeausdehnung

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zwischen dem kalten und dem warmen Zustand an zwei symmetrisch angeordneten Pestanschlagen A, von denen nur einer gezeichnet ist, in Anlage gehalten. Die Ausdehnung des Bremsseheibenelementes 1 ist nur aus Gründen der besseren Verdeutlichung stark übertrieben dargestellt.

Beim gezeigten Beispiel nehmen die Pestanschläge A gegenüber dem kalten Bremsscheibenelement 1 anfänglich eine 45°-Stellung ein, die jedoch nicht wesentlich ist und durch andere Stellungen ersetzt werden könnte.

Sowohl im warmen als auch im kalten Zustand liegt ein Pestpunkt B am Innenumfang des Bremsscheibenelementes 1, und ein im Punkt B angeordnetes Anlageelement wird tatsächlich über dem gesamten Ausdehnungsbereich mit dem Bremsscheibenelement im wesentlichen in Berührung bleiben. Auch an der nicht gezeichneten Hälfte des Bremsscheibenelementes 1 befindet sich ein - zweiter - Pestpunkt B. Die beiden Pestpunkte B sind symmetrisch angeordnet.

Wenn das Bremsscheibenelement 1 gegen Verstellung in Umfangsrichtung gegenüber einem es tragenden Rotor festgehalten ist, kann es durch an den Stellen A und B angeordnete Anlageelemente zum Rotor zentriert gehalten werden. In den nachstehend beschriebenen praktischen Ausführungsformen sind die Stellungen der Anlageelemente in dieser Weise gewählt.

Bei der in Pig. 2 und 3 dargestellten Bremsscheibenanordnung sind ringförmige Bremsscheibenelemente 1 und 1 * an einander abgewandten Seiten eines Rotors 2 mit Anlageelementen 3, die am Außenumfang des Rotors 2 einstückig ausgebildet sind und in entsprechend gestaltete Ausnehmungen im Außenumfang der Bremsscheibenelemente 1 und 1' eingreifen, und mit einem Anlageelement 4 in Form von Keilen befestigt, die mit einer den Rotor 2 durchdringenden Schraube 5 miteinander verschraubt sind. Anziehen der Schraube 5 bewirkt, daß die Keile auf den konischen Innenumfang der Bremsscheibenelemente 1 und 1'

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wirken und die Bremsscheibenelemente 1 und 1' nach außen in Eingriff mit den äußeren Anlageelementen 3 drängen. Etwaige, durch Wärmewirkungen bedingte axiale Ausdehnung der Bremsscheibenelemente 1 und 1· gegenüber dem Rotor 2 an den Anlageelementen 3 und 4 kann durch leichtes Dehnen der Schraube 5 aufgenommen werden.

Gegen Bewegung in Umfangsrichtung relativ zum Rotor 2 sind die Bremsscheibenelemente 1 und 1* durch Vorsprünge 6 festgehalten, die mit dem Rotor 2 verschraubt und in in radialer Richtung langen Ausnehmungen 7 in den Innenflächen der Bremsscheibenelemente 1 und 1¹ aufgenommen sind.

Bei der in Fig. 4 bis 7 gezeigten Bremsscheibenanordnung ist Verstellung des Bremsscheibenelementes 1 in Umfangsrichtung relativ zum Rotor, der in diesem Beispiel ein Schienenfahrzeug-Laufrad 8 ist, durch einenKlotz 9 verhindert, der am Bremsscheibenelement 1 mit Schrauben 10 befestigt und in einer mit ihm zusammenwirkenden Ausnehmung 11 im Außenumfang des Laufrades 8 aufgenommen ist. Zwischen dem Keil 9 und dem Radkran?, ist radiales Spiel belassen, so daß der Klotz 9 Ausdäartmg des Bremsscheibenelementes 1 nicht behindert.

Am Bremsscheibenelement 1 sind radial nach außen gerichtete Vorsprünge 12 ausgebildet, die in eine entsprechend gestaltete Umfangsnut 13 im Laufrad 8 unter der Vorspannkraft von innenliegenden Anlageelementen in Gestalt von federnden Halteplatten 14 eindringen. Die federnden Halteplatten 14 sind am Laufrad 8 mit Schrauben 15 verankert und pressen auch die Bremsscheibenelemente 1 axial an das Laufrad 8 an.

Gemäß Pig. 8 ist mit einem Rotor 16 einstückig ein als lokales Anlageelement dienender Vorsprung 17 ausgebildet, und das Bremsscheibenelement 1 weist eine entsprechend gestaltete, hinterschnittene Ausnehmung in Gestalt einer Nut 18 auf. Das Bremsscheibenelement 1 ist von einer federnden Halteplatte 19» die an den Rotor 16 angeschraubt ist und an einer

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Schulter des Bremsscheibenelementes 1 angreift, in Eingriff mit dem Vorsprung 17 vorgespannt.

Bei der in Pig. 9 dargestellten Bremsscheibenanordnung greift ein am Rotor vorhandener Vorsprung 20 in ein radiales Langloch 21 im Bremsscheibenelement 1 ein, um, in derselben Weise wie der Vorsprung 6 bei der Ausführungsform gemäß Pig. 2, Drehung des Bremsscheibenelementes 1 gegenüber dem Rotor zu verhindern. Zwei zusätzliche Vorsprünge 23 am Rotor sind in Schlitzen 24 im Bremsscheibenelement 1 verschieblich aufgenommen, in denen sie, wenn sich das Bremsscheibenelement 1 relativ zum Rotor ausdehnt und zusammenzieht, eine (relative) Hin- und Herbewegung ausführen. Durch den Eingriff der Vorsprünge 23 mit den innen- und außenliegenden Wänden der Schlitze 24 ergeben sich ein erstes und ein zweites Paar Anlage elemente, die dazu dienen, das Brems sehe ibenelement 1 am Rotor zentriert zu halten.

Örtliche Lage, Gestalt und Winkel der Schlitze 24 sind nicht kritisch, obgleich in der Praxis einige Beschränkungen bestehen. Würden sich die Schlitze 24 beispielsweise längs dem Umfang eines Kreises mit dem feststehenden Vorsprung 20 als Mittelpunkt erstrecken, dann wäre das Bremsscheibenelement 1 gegen Drehung um den Vorsprung 20 nicht festgehalten. Bei paralleler Anordnung der beiden Schlitze 24 würde die Wärmeausdehnung der Bremsscheibenelementes 1 nicht aufgenommen werden.

Zur Erzielung der angestrebten Ergebnisse können viele verschiedene Schlitz-Ausbildungen geeignet sein, in der Praxis jedoch sind die Schlitze 24 so angeordnet, daß die Bewegung des Bremsscheibenelementes 1 bei Wärme ausdehnung örtlich nicht zu groß wird. Zu den Schlitzanordnungen, mit denen diese angestrebte Wirkung erzielt wird, gehören diejenigen, bei denen die Schlitze 24 am Bremsscheibenelement 1 symmetrisch angeordnet sind und auf Radien liegen, die einen Winkel von 90°

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einschließen. Die Schlitze 24 können sich längs der Radien erstrecken, oder im wesentlichen zueinander fluchten, d.h. mit den entsprechenden Radien einen Winkel von 45° bilden, oder sich unter einem Winkel von ungefähr 90° zu den jeweiligen Radien erstrecken.

/Patentansprüche 609827/0 7 15

Claims

PATENTAI5PEÜCHE

Bremsscheibenanordnung, insbesondere für Schienenfahrzeuge, mit einem Rotor einem am Rotor befestigten ringsektorförmigen Bremsscheibenelement, das relativ zum Rotor bei thermischer Ausdehnung und Kontraktion beweglich, jedoch in Umfangsrichtung nicht verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremsscheibenelement (1) gegen radial nach innen und nach außen gerichtete Bewegung an Paaren von im Umfangs abstand voneinander gelegenen Stellen von einem ersten und einem zweiten Paar Anlageelemente (Anlageelement 3; Umfangsnut 13; federnde Halteplatte 19; Vorsprung 23 bzw. Anlageelement 4; federnde Halteplatte 14 ; Nut 18; Vorsprung 23) festgehalten ist, die so angeordnet sind, daß bei thermischer Ausdehnung oder Kontraktion des BremsScheibenelementes (1) gegenüber dem Rotor (2; Laufrad 8; 16) im wesentlichen keine Bewegung des BremsScheibenelementes (1) in oder aus einer Eingriffsstellung mit den Anlageelementen (3; 13» 19» 23 bzw» 4; 14; 18; 23) stattfindet.
2. Bremsseheibenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremsscheibenelement (1) gegen Bewegung in Umfangsrichtung durch eine Anordnung (Vorsprung 6, Ausnehmung 7; Keil 9» Ausnehmung 11; Vorsprung 20, Langloch 21) festgehalten ist, die freie Bewegung des Bremssoheibenelementes (1) in radialer Richtung relativ zum Rotor (2; Laufrad 8; 16) zuläßt.
3. Bremsseheibenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennze ichnet, daß die Anordnung, die das Bremsscheibenelement (1) gegen Bewegung in Umfangsrichtung

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festhält, einen Vorsprung (6j 20) am Rotor (2) aufweist, der in eine in radialer Richtung lange Ausnehmung (7; Langloch 21) im Bremsscheibenelement (1) eingreift und zwischen deren sich gegenüberliegenden Seitenwänden mit Feinpassung aufgenommen ist.
4. Bremsscheibenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung, die das Bremsscheibenelement (1) gegen Bewegung in Umfangsrichtung festhält, einen Vorsprung (Klotz 9) am Bremsscheibenelement (1) aufweist, der in einer Ausnehmung (11) des Rotors (Laufrad 8) radial verschiebbar aufgenommen ist.
5. Bremsscheibenanordnung nach einem der Ansprüche 2

bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung (Vorsprung 6, Ausnehmung 7» Vorsprung 20, Langloch 21), die das Bremsscheibenelement (1) gegen Bewegung in Umfangsrichtung festhält, an der Mittelebene des Ringsektors des Bremsscheibenelementes (1) angeordnet ist.
6. Bremsscheibenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Anlageelemente ein Paar radialer Vorsprünge (3j 17) am Rotor (2; 16) aufweisen, die nahe dem Außenumfang des Bremsscheibenelementes. (1 ) angeordnet sind und in eine Ausnehmung (Nut 18) am Außenumfang des BremsScheibenelementes (1) eingreifen.
7. Bremsscheibenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Anlageelemente eine bogenförmige Ausnehmung (Umfangsnut 13) im Rotor (Laufrad 8) aufweisen, in die ein Paar radialer Vorsprünge (12) am Außenumfang des Bremsscheibenelementes (1) eingreift.
8. Bremsscheibenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gek ennzeichnet, daß die zweiten Anlageelemente ein Paar Federn (federnde Halteplatten 14; 19)

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aufweisen, die das Bremsscheibenelement (1) in Eingriff mit den ersten Anlage element en (Umfangsnut 13» Vorsprung 17) zu drängen vermögen.
9. Bremsscheibenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Anlage elemente ein Paar Keile (4) aufweisen, die mit einer konischen Fläche am Bremsscheibenelement (1) zusammenzuwirken vermögen, um das Bremsscheibenelement (1) in Eingriff mit den ersten Anlage elementen (3) zu schieben.
10. Bremsscheibenanordnung nach Anspruch 8, dadurch gek ennzei chnet, daß die Federn (federnde Halteplatten 14; 19) am Rotor (Laufrad 8j 16) starr befestigt sind und mit ihren freien Enden am Bremsscheibenelement (1) angreifen.
11. Bremsscheibenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß im Bremsscheibenelement (1) ein Paar lange Schlitze (24) ausgebildet sind, die zugehörige seitliche Vorsprünge (23) am Rotor (16) aufnehmen, von denen jeder an den sich gegenüberliegenden Seitenwänden des zugehörigen Schlitzes (24) anliegt, wodurch ein erstes und ein zweites Anlageelement gebildet sind.
12. Bremsseheibenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Paar Stellen und das zweite Paar Stellen jeweils symmetrisch an entgegengesetzten Seiten der Mittelebene des Ringsektors des Bremsscheibenelementes (1) angeordnet sind.

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