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Bremsscheibe für Scheibenbremseinrichtungen von Schienenfahrzeugen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremsscheibe für Scheibenbremseinrichtungen
von Schienenfahrzeugen entsprechend der im Oberbegriff des Hauptanspruches angegebenen
Gattung.
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Aus Gründen der Fertigung und der betrieblichen Wartung sowie wegen
örtlich stärkerer thermischer Beanspruchung der die Reibflächen tragenden Bremsscheibenringe,
werden Achsbremsscheiben meistens zweiteilig hergestellt, nämlich aus einer auf
die Welle aufschrumpfbaren Nabe und einem auf der Nabe anbringbaren Bremsscheibenring.
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Der der Reibwirkung ausgesetzte Bremsscheibenring erfährt im Betrieb
eine Erwärmung auf mehrere 100 Grad, die dessen allseitig radial gerichtete Ausdehnung
in einer GroBenordnung von mehr als ein Millimeter zur Folge haben kann. Den bei
dieser thermisch bedingten Ausdehnung auftretenden nach außen gerichteten Spannkräften
ist bei der Auswahl der Befestigung des Bremsscheibenringes an der Nabe Rechnung
zu tragen.
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Bei einer bekannten Anordnung für Bremsscheiben der eingangs genannten
Gattung (DE-OS 2 320 115) sind mehrere Lösungswege beschritten worden.
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Grundsätzlich wurde bei jeder dieser bekannten Lösungen das Prinzip
des Reibschlusses angewandt, worunter das durch Schraubbolzen oder
andere
Befestigungsmitte1 sowie durch einen von diesen durchgriffenen Klemmring die UerKlammerung
des Flansches der Bremsscheibe an den Flansch der Nabe verstanden wird.
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Um die thermisch bedingten Verspannungen des Bremsscheibenringes von
dem Befestigungsmittel fernzuhalten, wurde die von diesem durchgriffene Durchgangsbohrung
mit radialem Spiel derart ausgebildet, daß zwischen der mehr innen, zur Längsachse
der Bremsscheibe hin liegenden Begrenzungsfläche der Durchgangsbohrung ein gröBeres
Spiel zu dem Befestigungsmittel hin besteht als zwischen diesem und der diametral
außen liegenden Begrenzungsfläche der Durchgangsbohrung. Das hieß, daß das in der
Durchgangsbohrung der Nabe und des Klemmringes ohne Spiel eingesetzte Befestigungsmittel
die im Flansch bzw. Mitnehmer des Fremsscheibenringes einen kleineren Lochkreisdurchmesser
aufweisende Durchgangsbohrung mit einseitigem (innenliegendem) Spiel durchgreift.
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Auf diese Weise kann sich der beiseits unter Klemmschluß stehende
Flansch des Bremsscheibenringes ungehindert und ohne Scherkräfte auf das Befestigungsmittel
auszuüben bei Erwärmung radial ausdehnen. Es besteht jedoch die Gefahr, daß infolge
ungleichmäßiger Erwärmung der Bremsscheibe oder infolge ungleichmäßigen Verschraubungsdrucks
der Befestigungsmittel der nunmehr bei Erwärmung auf der Nabe nicht mehr aufliegende
Bremsscheibenring seine konzentrische Halterung verliert.
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Denn allein durch den ReihschluR, welcher zwischen dem Flansch des
Bremsscheibenringes einerseits und dem Klemmring sowie dem Flansch der Nabe andererseits
besteht, kann das Eintreten einer Unwucht des unter hoher Erwärmung stehenden zentral
nicht mehr zentrierten Bremsscheibenringes nicht verhindert werden. Dem ßefestigungsmittel
ist
keine Möglichkeit gegeben unmittelbar das Auftreten einer Unwucht
des Bremsscheibenringes, z. B. durch von SchienenstöBen verursachte Beschleunigungskräfte
zu verhindern.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im kennzeichnenden
Teil des Hauptanspruches enthaltenen Merkmalen gelöst.
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Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind aus den Unteransprüchen
ersichtlich.
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Anhand der Zeichnung, welche mehrere Ausführunqsheispiele des Erfindungsgegenstandes
schematisch darstellt, wird diese im folgenden näher erläutert.
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Es zeigt: Fig. 1 bis 5 verschiedene Ausführungsformen für Wellenbremsscheiben
mit sich überlappenden flanschartigen Mitnehmern, Fig. 6 bis 9 andere Ausführungsformen
für Wellenbrems scheiben, Fig. 10 bis 11 Diagramme der Vorspannkräfte der Befestigungsmittel,
und Fig. 12 bis 15 Ausführungsformen für Radbremsscheiben.
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In den Figuren wiederkehrende gleiche Teile tragen die gleichen Bezugszeichen
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Wie in Fig. 1 bis 5 dargestellt, ist der nach außen gerichtete zylindrische
Abschnitt eines Tragkörpers 1 (Nabe) von einem flanschartigen ersten Mitnehmer 3
eines Reibringes 5 einer Wellenbremsscheibe 7 umgriffen. Auf dem Tragkorper 1 ist
nach radial außen ebenfalls ein flanschartiger zweiter Mitnehmer 9 ausgebildet,
wobei dessen mit einer Neigung zur radialen Mittelebene 10 der Wellenbremsscheibe
7liegende Begrenzungsfläche 11 an einer eine komplimentäre Neigung aufueisendendegrenzungsfläche
13 des ersten Mitnehmers 3 anliegt.
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Der flanschartige erste und zweite Mitnehmer 3 und 9 weisen Durchgangsbohrungen
15 und 17 auf, welche von Befestigungsmitteln 19 (z.B. Durchgangsschrauben) durchgriffen
werden.
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Je nach dem unterschiedlichen Verlauf der flachen Neigung der Begrenzungsflächen
11 und 13 ist eine entsprechende Anordnung der Befestigungsmittel 19 getroffen.
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In Fig. 1 und 3 verläuft die Begrenzungsfläche 11 derart, daß der
zweite Mitnehmer 9 radial nach außen eine Verjüngung erfährt und wobei die Durchgangsbohrungen
15 und 17 in beiden Mitnehmern 3 und 9
infolge gleichen Lochkreisdurchmessers
21 und 23 fluchten und von den Befestigungsmittel 19 mit Spiel durchgriffen sind.
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In Fig. 1 ist das Befestigungsmittel 19 durch eine einfache Durchgangsschraube
dargestellt, deren Schraubenkopf bzw. Schraubenmutter unmittelbar auf den Radialebenen
jeweils außenliegender Flächen des Mitnehmers 3 bzw. des Mitnehmers 9 aufliegen.
Wie in Fig. 3 dargestellt weisen die radialebenen Auflageflächen auf den Mitnehmern
3 bzw. 9 für den Schraubenkopf bzw. die Schraubenmutter muldenförmige Ausnehmungen
25 auf, in denen Kugelabschnittscheiben 27 liegen, welche von der Durchgangsschraube
19' durchgriffen werden, wodurch die Befestigungsmittel um eine ihrer Auflagestellen
eine im wesentlichen radial nach außen verlaufende geringe Schwenkbewegung ausführen
können.
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Fig. 2 mit dem gleichen flachen Neigungsverlauf der Begrenzungsflächen
der Mitnehmer, wie in Fig. 1 und 3, weist Durchgangsbohrungen auf, von denen die
Durchgangsbohrung -15 auf einern grösseren Lochkreisdurchmesser 29 als iii:idie
Durchgangsbohrung 17 aufweist, liegt, wodurch die gleichmäßig am Umfang verteilt
angeordneten Befestigungsmittel zur Drehachse der Wellenbremsscheihe eine Neigung
erhalten.
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Da die Durchgangsschraube 19' gemäß dem Beispiel in Fig. 3 an ihren
Enden gelenkig und damit radial schwenkbar angeordnet ist, ist sie von Biege, Scher-
und Verwindungskräften frei.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 und 5 ist die Begrenzungsfläche
11
des zweiten Mitnehmers 9 derart zur Mittelebene 10 geneigt, daß letzterer nach radial
außen eine Zunahme seiner Stärke erfährt. Fig. 5 weist hierbei Durchgangsbohrungen
15 und 17 in den Mitnehmern 3 und 9 auf, welche gleichen Lochkreisdurchmesser besitzen
und damit fluchtend zueinander angeordnet sind und von einfachen Durchgangsschrauben
mit radialem Spiel durchoriffen werden. Fig. 4 zeigt Durchgangsbohrungen in den
Mitnehmern 3 bzw.
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9, von denen die Durchgangsbohrung 15 einen kleineren Lochkreisdurchmesser
als den welchen die Durchgangsbohrung 17 besitzt, aufweist. Da die muldenförmigen
Ausnehmungen 25 konzentrisch zu den Durchgangsbohrungen 15 bzw. 17 ausgebildet sind,
weisen die durch Kugelabschnittscheiben 27 schwenkbar angeordneten Durchgangsschrauben
19' zur Längsachse der Wellenbremsscheibe 7 eine entsprechende Neigung auf.
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In den Fällen, in denen die Durchgangsschraube 19' eine Neigung zur
Längsachse der Wellenhremsscheibe 7 aufweist, entspricht der Neigungswinkel C<'
der Durchgangsschraube 19' dem Winkel welchen die beiden aneinanderliegenden Begrenzungsflächen
11 bzw.
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13 gegenüber der radialen Mittelebene 10 der Bremsscheibe 7 aufweisen.
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Mit welcher Vorspannung die Befestigungsmittel montiert werden und
wie sich diese Worspannung bei thermisch bedingten Ausdehungsbewegungen des Reibringes
5 verhält, wird nach der Beschreibung der weiteren Ausführungsformen für Wellenbremsscheiben
und für Radbremsscheiben näher erläutrt.
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Die Ausführungsform der Halterung einer Wellenbremsscheibe nach Fig.
9 ist durch die Verwendung eines zusätzlichen Spannringes 31 gekennzeichnet. Die
Anschlagfläche 33 zwischen dem ersten Mitnehmer 3 und dem zweiten Mitnehmer 9 verlaufen
hierbei ungeneigt in radial ebener Richtung, hingegen die Begrenzungsfläche 35 des
ersten Mitnehmers 3 sowie die ßegrenzungsfläche 37 des am Mitnehmer 3 anliegenden
Spannringes 31 einen zur Mittelebene 10 flach geneigten Verlauf aufweisen. Der Spannring
31 liegt radial innen an dem nach außen gerichteten zylindrischen Abschnitt des
Tragkörpers 1 (Nabe) auf.
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Mitnehmer 9 , 3 und Spannring 31 werden von Durchgangsbohrungen 15,
17 bzw. 39 axial parallel durchsetzt. An ihren Enden fest aufliegende Durchgangsschrauben
19 durchgreifen die Durchgangsbohrungen 15, 17 und 39 mit radialem Spiel.
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Die Neigung der Begrenzungsfläche 35 entfernt sich bei ihremnach radial
außen gerichteten Verlauf von dem Mitnehmer 9.
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Bei der Wellenbremsecheibe in Fig. 6 bis 8 ist die Begrenzungsfläche
zwischen dem Mitnehmer 3 und dem Mitnehmer 9 mit zwei Begrenzungsringabschnitten
41 und 43 versehen, von denen jeder Ringabschnitt zwei kegelmantelringförmige Neigungsabschnitte
45, 47 bzw. 49, 51 aufweist. Die Neigungsabschnitte 45 und 47 sind konträr zueinander,
jedoch mit dem gleichen Neigungswinkel6 zur Mittelebene 10 geneigt. Beide Neigungsabschnitte
45 und 47 weisen eine gemeinsame dachfirstartige Berührunqskante 53 auf. Am Neigungsabschnitt
45
liegt der Neigungsabschnitt 49 des Mitnehmers 3 an. Parallel
zum Neigungsabschnitt 47 verläuft der Neigungsabschnitt 51 am Mitnehmer 3, jedoch
liegt die dachfirstartige Serührungskante 55 zwischen dem Neiqungssbschnitt 49 und
51 auf einem grsEeren Durchmesser,bezogen auf die Längsachse der Wellenbremsscheibe,gegenüber
dem Durchmesser der Berührungskante 53. Hierdurch verbleibt im kalten Zustand der
ßremsscheibe zwischen dem Neigungsabschnitt 47 und dem Neigungsabschnitt 51 ein
geringer axial gerichteter Spalt 57.
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In Fig. 6 ist mit einem kleinen d die Differenz zwischen dem Halbmesser
der Eerührungskanten 53 und 55 bezeichnet, mit klein h die erfahrunqsgemäße Grüne
der radialen Ausdehnungsbewegung des Reibringes bezeichnet.
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Auf der den Begrenzungsringabschnitten 41 und 43 abgelegenen radialebenen
Seite des Mitnehmers 3 liegt ähnlich Fig. 9 ein Spannring 59 mit seiner radialeben
ausgebildeten Berührungsfläche an.
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Der Mitnehmer 3, der Mitnehmer 9 und der Spannring 59 sind von achsparallelen
Durchgangsbohrungen 39, 15 und 17 durchsetzt, welche mit radialem Spiel von einer
Durchgangsschraube 19 durchgriffen sind.
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In Fig. 7 und 8 ist als Verdrehsicherung zwischen Tragkörper 1 und
Reibring 5 ein Faßbolzen 61 mit einer Buchse 63 dargestellt.
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Die Buchse 63 ist mit einem Bund C5 in eine Ausdrehung 67 der Durchgangsbohrung
17, z. B. mit Preßsitz eingesetzt. Ein auf dem ßegrenzungsabschnitt L1 aufliegender
Kopfteil 69 der Suche 63 trägt radius parallel zueinander angeordnete Anschlagflächen
71, 72 (Fig. 7),
an welchen jeweils Anlagefläche von radial nach
innen offenen, im Mitnehmer 3 ausgebildeteleAusnehmungen spielfrei anliegen. Die
Buchse 63 ist durch einen kurzen Bolzen 73 gesichert.
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In Fig. 12 bis 15 sind verschiedene Ausführungsformen für die Halterung
der Reibringe an Fahrzeugrädern dargestellt. Der Tragkörper für die Reibringe wird
hierbei entweder von der Radnabe oder von Teilen des Radsteges (z.B. Uollspeichenrad)
dargestellt.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 14 sind die beidseits eines Rades
75 angeordneten Reibringe 77 und 79 mittels angegossener Mitnehmer 81 an mitnehmerartigen
Abschnitten des Tragkörpers 83 angesetzt. Ähnlich dem Ausführungsbeispiel nach Fig.
6 weist jeder Mitnehmer 81 Begrenzungsringabschnitte 85 bzw. 87 auf, welche jeweils
Neigungsabschnitte 89, 91 bzw. 93, 95 tragen.
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Den letzt genannten vier Neigungsabschnitten zugeordnet liegen gegenüber
die Neigungsabschnitte 97, 99 bzw. 101, 103 am Tragkörper 83 des Rades 75.
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Die Oerührungskante 105 der Neigungsabschnitte 101 und 103 auf der
einen Seite des Tragkörpers 83 des Rades 75 liegt auf einem Kreisdurchmesser um
die Drehachse des Rades, der um das zwei fachs von d größer ist als der Durchmesser
der Serührungskante 107 im Mitnehmer 81 sowie der Durchmesser der BerUhrungskanten,
der auf der anderen Seite des Tragkörpers gelegenen Begrenzungsringabschnitte 85.
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Durch den unterschiedlichen Durchmesser auf dem die BerUhrungskante
105 und 107 liegen, verbleibt im kalten Zustand des Reibringes 77 zwischen den Neigungsabschnitten
103 und 95 ein Spalt 109.
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Die auf den abgekehrten Seiten der Reibflächen 111 der Reibringe 77,
79 ausgebildeten Kühlrippen tragen ebenfalls Begrenzumsrlngabschnitte 113, 115.
Diese sind jedoch jeweils zur Mittelebene 117 des Rades 75 axial versetzt angeordnet.
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Dem Begrenzungsringabschnitt 113 sind am Radsteg 131 (z.8. Vollspeiche)
ausgebildete Neigungsabschnitte 119 und 121 zugeorndet.
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Dem ßegrenzungsringabschnitt 115 sind Neigungsabschnitte 123 und 125
am Radsteg 131 zugeordnet. Auch hier liegt die Berührungskante 127 der am Rad (Wollspeiche)
ausgebildeten Neigungsabschnitte 123, 125 auf einem groBeren Durchmesser als die
Berührungskante 129 der auf der Kühirippe ausgebildeten Neigungsabschnitte, so daß
sich gleichfalls ein Spalt 109 ergibt. Sämtliche Neigungsabschnitte der in Fig.
14 dargestellten Ausführungsform für eine Radbremsscheibe haben zur Mittelebene
117 die gleiche flache Neigung entsprechend dem Winkel 13 In Fig. 12 und 15 sind
Ausführungsformen dargestellt, bei welchen die beidseits des Radsteges (z.B. Vollspeiche)
angeordneten Reibringe 77, 79 ausschließlich auf dem Radsteg 131 befestigt sind.
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Fig. 12 zeigt die Ausführung mit einem Begrenzungsringabschnitt 133
bzw. 135 je Reibring, hingegen in Fig. 15 die Ausführung mit je zwei ßegrenzungsringabschnitten
137, 139 bzw. 141, 143 je Reibring dargestellt ist. Analog der aus Fig. 14 ersichtlichen
Ausbildung der Begrenzungsflächen am Radsteg erfolgt die Ausbildung der Begrenzungsflächen
in den in Fig. 12 und 15 dargestellten auf Ausführungen, so daß sich wiederum bei
den rinder Seite des Rades liegenden Begrenzungsringabschnitten der Spalt 149 bzw.
7 und
149 zwischen je zwei sich gegenüberliegenden Neigungsabschnitten
bildet.
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Die Befestigungsmittel 19 (Durchgangsschrauben) sind achsparallel
angeordnet und durchdringen die Reibringe und den Radsteg mit einem Lochkreisdurchmesser,der
dem Durchmesser der Anordnungsstellen der keinen Spalt 145 bzw. 147, 149 aufweisendsnßegrenzungsringabschnitten
133 bzw. 137 und 139 entspricht.
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Der jeweils den Spalt 145 bzw. 147 und 149 ergebende radiale Versatz
der Kreisbögen,auf denen die BerUhrungskanten 1511, 153' und 155' gegenüber dem
Kreisbogen auf dem die BerUhrungekanten 151, 153 und 155 liegen, entspricht einer
Durchmesserdifferenz des zweifachen von d.
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Der gewindetragende Schaftteil der Durchgangsschraube 19 ist jeweils
in einer derReibringeausgebildeteGewindebohrung 175 verschraubt und die Befestigung
durch konterndes Anziehen der Schraubenmutter gesichert (Fig. 12, 14 und, 15). Der
übrige, gewindefreie Schaftteil der Durchgangsschraube 19 weist innen Durchgangsbohrungen
im Radsteg und im Reibring radiales Spiel auf.
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In Fig. 13 ist eine weitere Ausführungsform einer Radbremsscheibe
dargestellt. Die Reibringe sind beiderseits des Randsteges im Radschatten angeordnet,
weisen an ihrem radialäußeren Umfang angeordnete flanschartige Mitnehmer 15, 159
auf, welche in dem tibergangsbereich vom Radsteg zum Radkranz 161 durch Befestigunosmittel
19 gehalten werden.
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Die den Reibflächen der Reibringe abgekehrten Seiten tragen wiederum
ßegrenzungsringabschnitte 163, 167 bzw. 165 und 169, deren
Neigungsabschnitte,
z.B. entsprechend dem in Figur 15 gezeigten Beispiel ausgebildet sind, wobei jeweils
die Begrenzungsabschnitte 165, 169 auf einer Seite des Fahrzeugrades in ihren radial
innen liegenden Bereichen den Spalt 171 bzw. 173 aufweisen. Die radialen Ebenen,
in denen die 9egrenzungsringabschnitte 163 bzw. 165 liegen, sind gegenüber den Begrenzungsringabschnitten
167 bzw. 169 axial versetzt.
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Der gewindetragende Schaftteil der Durchgangsschraube 19 ist in einer
Gewindebohrung 175 der Mitnehmer der entsprechenden Reibringe verschraubt, wobei
die Durchgangsschraube durch Konterung mit der Schraubenmutter gesichert ist.
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Zusammenfassend ist zu bemerken, daß die Neigungsabschnitte an den
Begrenzungsringabschnitten am Reibring 77 auf der einen Seite des Radsteges 131
zu den Neigungsabschnitten des Reibringes 79 auf der anderen Seite des Radsteges
zueinander ein spiegelbildliches Profil aufweisen, hingegen die Neigungsabschnitte
der an den Radstegen 131 ausgebildeten Begrnzungsringabschnitt nicht spiegelbildlich
zueinander liegen.
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Bei radial versetzten B2grenzun3sringabschnitten, wie sie in Fig.
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14 dargestellt sind, ist die SroGe der radialen Versetzung (d),-welche
erfindungsgemäX nur auf der einen Seite des Radsteges ausgebildet ist, der Serührungskante
107 zur Berührungskante 105 bzw.
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der aerührungskante 127 zur Berührungskante 129 gleich groß.
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Die Funktion der vorbeschriebenen Ausführungsformen der erfindungs
gemäßen Halterung und Zentrierung von !Z!ellen- und Radbremsscheiben
wird
im folgenden näher erläutert.
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Es sind einerseits grob betrachtet zwei Wirkungsweisen zu unterscheiden,
von denen die eine einfach geneigte Begrenzungsflächen die andere mehrfach geneigte
Begrenzungsflächen aufweist; andererseits sind zwei Wirkungsweisen zu unterscheiden,
wobei im Falle der thermischen Verspannung der Reibring in einem Falle die mit Vorspannung
festgezogenen Befestigungsmittel19 einer zunehmenden oder einer abnehmenden Vorspannung
unterliegen bzw. anderenfalls die Vorspannung der Befestigungsmittel um eine gewisse
Größe abnimmt, um bei weiterer Wärmeausdehnung des Reibringes wieder auf den Ausgangswert
ihrer Vorspannung anzusteigen.
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Ausführungsformen mit einfacher (einmalig) geneigter Begrenzungsfläche
11 bzw. 35 sind in den Figuren 1 bis 5 und 9 dargestellt.
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Die aus der Fig. 1 ersichtliche Neigung der Begrenzungsfläche 11 hat
bei wärmebedingter Ausdehnung des Reibringes 5 im wesentlichen nach radial außen,-jedoch
auch in geringer Größe in axialer Richtung, das Konstantbleiben der Vorspannkraft
der Durchgangsschraube 19, etwa gemäß der in Fig. 11 dargestellten Kurve C, zur
Folge.
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Denn dem Vorgang der geringen Annäherung des Mitnehmers 3 an Mitnehmer
9 (Abnahme der Vorspannkraft) steht die geringe Schwenkung der Kopfseite der Durchgangsschraube
19 radial nach außen (Zunahme der Vorspannkraft) entgegen.
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Die Diagramme in Fig. 10 und 11 veranschaulichen die unterschiedliche
Belastung der Befestigungsmittel, welche durch die thermischen Verspannungen bei
den unterschiedlichen Ausführungsformen hervorgerufen werden.
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Es enthält die Abzisse den Dehnungsbetrag S der Durchgangsschraube
bei radialer Reibringausdehnung und die Ordinate die \vorspann kraft P. Die obere
und untere Grenze des in beiden Diagrammen schraffierten Bereiches stellt einerseits
die Größe der zulässigen Maximalbelastung der Durchgangsschraube 19 dar bzw. die
Mindestgröße der Vorspannung um den erforderlichen Heibachluß zwischen den Begrenzungsflächen
des Mitnehmers 3 zum Mitnehmer 9 zu gewährleisten.
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In Fig. 5 ist die Neigung der Begrenzungsfläche 11 entgegengesetzt
zu der in Fig. 1 dargestellten. Wärmeausdehnungen des Reibringes 5 haben neben der
vorwiegend radial nach außen verlaufenden Bewegung des Mitnehmers 3 eine geringe
Verschiebung desselben in axialer Richtung zur Folge. Die Folge dieses Verhaltens
des Mitnehmers 3 ist eine Zunahme der Vorspannkraft der Durchgangsschraube 19 gemäß
der Kurve Z in Fig. 11.
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Die Fig. 2, 3 und 4 zeigt die Ausführungsformen, bei denen die Durchgangsschraube
19 um eine ihrer beidseitigen Auflagestellen nach radial außen schwenkbar ist.
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Wie Fig. 2 zeigt, weist die Durchgangsschraube 19fdie gleiche Neigung
cxq zur Bremsscheibenlängsachse auf, wie die Neigung ct der Begrenzungsfläche 11
zur Mittelebene 10 des Bremsscheibenringes 7. Bei Erwärmung des Bremsscheibenringes
7 erfährt die Durchgangsschraube 19 entsprechend der Kurve Z in Fig. 11 eine Zunahme
ihrer Vorspannkraft.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist die ohne Biegebeanspruchung
schwenkbare Durchgangsschraube 19 achsparallel angeordnet. Aufgrund
der
Neigung der Berenzungsfläche 11 zur Mittelebene 10 des Bremsscheibenringes 7 bleibt
die Vorspannkraft der Durchgangsschraube 19 bei Wärmeausdehnungen entsprechend der
Kurve C in Fig. 11.
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In Fig. 4 ist die Durchgangsschraube 19 derart geneigt, daß sie im
Verlauf vom Mitnehmer 9 zum Mitnehmer 3 einen um den Winkel cd radial nach innen
gerichtete Neigung zur ßremsscheibenlängsachse aufweist. Der Neigungswinkel c<
der Durchgangsschraube 19' entspricht dem Neigungswinkel Cx der Begrenzungsfläche
11 zur Mittelebene 10 des Bremsecheibenringes 7. Radial nach außen gerichtete, wärmebedingte
Ausdehnungsbewegungen des Mitnehmers 3 des Reibringes haben auch eine geringe axiale
Bewegung des Mitnehmers 3 zur Folge. Den radialen wie geringen axialen Bewegung
des kopfseitigen Endes der Durchgangsschraube 191 zur Folge,verhält sich deren Vorspannkraft
entsprechend der Kurve C in Fig. 11 konstant.
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Bi der Ausführungsform nach Fig. 9 führt der Mitnehmer 3 des Reibringes
5 bei Erwärmung des Bremsscheihnringes 7 eine nach radial außen gerichtete Bewegung
aus. Hierbei leisten die sich gegenüberliegenden Berührungsflächen 33 bzw. die sich
gegen-Uberliegenden Berührungsflächen 35, 37 keinen Widerstand. Die Vorspannkraft
der Durchgangsschraube 19 erfährt eine Minderung entsprechend der Kurve A in Fig.
11, deren Verlauf jedoch innerhalb des schraffierten Feldes und damit eine Mindestvorspannkraft
der Durchgangsschraube nicht unterschreitet. Die Begrenzungsfläche 37/ 3 sorgen
für die einwandfreie Aufrechterhaltung der Zentrierung des Reibringes 5.
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Der Spannring 31, welcher die Fegrenzungsflache 37 trägt, erfährt
bei
seiner Uerschraubung durch die Durchgangsschraube 19 gegen die Begrenzungsfläche
35 des t'iitnehmers 9 eine radial nach innen gerichtete Verspannung, die auf dem
zylindrischen Umfang des Tragkörpers 1 einen Preßsitz des Spannringes 31 auf dem
Tragkörper 1 gleicht, und somit dessen rrdrehsicherung gegenüber dem Tragkörper
1 darstellt.
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Bei der in Fig. 6 und 8 dargestellten Ausführungsform gleitet bei
Wärmeausdehnung des Reibringes 5 der Neigungsabschnitt 45 zunächst auf dem Neigungsabschnitt
49 des Begrenzungsringabschnittes 41 um den Wert d. Kommen die Berührungskanten
53 und 55 auf dem gleichen Kreisbogen zu liegen, so schließt sich der Spalt 57,
da die Neigungsabschnitte 47 und 51 aneinander zur Anlage gelangen. Bei zunehmender
Wärmeausdehnung des Reibringes 5 wandert der Mitnehmer 3 weiterhin nach radial außen,
worauf der Neigungsabschnitt 47 auf dem Neigungsabschnitt 51 des Mitnehmers 9 gleitet
und sich zwischen den Neigungsabechnitten p 45 und 49 nunmehr ein Spalt bildet.
Die Vorspannkraft der Durchgangsschraube 19 verhält sich hierbei gemäß der in Fig.
10 gezeigten Kurve, d.h. zunächst gering abnehmend, sodann wieder gering zunehmend.
Da hierbei, wie ersichtlich eine Mindestvorspannkraft nicht unterschritten wird,
ist durch die Begrenzungsringabschnitte 41 und 43 zu jedem Zeitpunkt der Wärmeausdehnung
des Reibringes 5, dessen einwandfreie Zentrierung auf der Nabe 1 gewährleistet.
die Fig. 7 erkennen läßt, stellen die nschlaflächen 71 und 72 an der Paßbuchse 69
den Ausdehnunqsbewequngen des Mitnehmers 3 keinen Widerstand entgeqen, wodurch ftir
din Paßbuchse 69. den Schraubbolzen 73keine Beanspruchungen Pntstnhnn.
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Aus den Figuren 12 bis 15 ist ersichtlich,wie die in Fig. 6 dargestellte
Ausbildung der sich jeweils aus zwei flach geneigten kegelmantelringförmigen Neigungsabschnitten
zusammengesetzte ßegrenzungsringabschnitt für die Ausführungsformen bei Radbremsscheiben
vorteilhaft anwenden läßt.
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In den Fig. 12 bis 15, welche die Stellung der Reibringe 77 bzw. 79
zur Radnabe 83 oder zum Radsteg 131 in kaltem Zustand darstellen, ist stets auf
der einen Seite des Fahrzeugrades 75 der Spalt 109, 145, 149, 147 und 173, 171 erkennbar.
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Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Ausführungsformen gemäß Fig.
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12 bis 15, ist es ausreichend die Verhältnisse bei Wärmeausdehnung
der Reibringe 77, 79 z.B. in Fig. 14 zu betrachten.
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Zwischen den Neigungsabschnitten 103 und 95 besteht der Spalt 109,
zwischen den entsprechenden am Radsteg ausgebildeten Neigungsab schnitte besteht
ebenfalls der Spalt 109. Da davon ausgegangen werden kann, daß sich die Reibringe
77 und 79 annähernd gleichmäßig erwärmen, wandern deren Mitnehmer 81 nach radial
außen. Hierbei verkleinert sich auf der einen Seite (rechts) des Fahrzeugrades der
Spalt 109,hingegen sich zwischen den Neigungsabschnitten 97 und 98 auf der abgekehrten
anderen Seite des Fahrzeugrades in zunehmendem Maße ein Spalt bildet. Die gleichen
Verhältnisse bestehen für die Neigungsabschnitte, welche am Radsteg 131die Begrenzungsringabschnitte
113 und 115 bilden.
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Da sich beide Reibringe 77 und 79 bei Erwärmung auf den flach geneigten
kegelmantelringförmigen Neigungsabschnitten nach radial außen und um einen geringen
Betrag nach links axial verschieben, bleibt die bei der Montage der kalten Bremsscheibe
an den Durchgangsschrauben 19 hervorgerufene Vorspannkraft konstant.
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Da die Durchgangsschrauben 19 die Durchgangsbohrungen, z.ß. Durchgangsbohrung
17 in der Radnabe 83 jeweils mit Spiel durchgreifen, stellt ihr nach radial außen
verlaufendes Mitwandern mit den Reibringen keine Beanspruchung dar. Da die Größe
des Neigungswinkels ß der radial innen liegenden Neigungsabschnitte der Begrenzungsringabschnitte
89 und 87 gleich dem Neigungswinkel ß der nach radial außen versetzten Neigungsabschnitte
an den Begrenzungsringabschnitten 113 und 115 ist und da an beiden Stellen das Maß
d ebenfalls gleich groß ist, treten bei wärmebedingten Ausdehnungsbewegungen des
Reibringes 77 bzw. 79 keine Verspannungskräfte auf.
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Da die radiale Versetzung der BerUhrungskanten um das Maß d an den
am Radsteg ausgebildeten Neigungsabschnitten vorgenommen ist, hingegen die ßerührungskantenan
den Neigungsabschnitten der Reibringe, sofern sie sich axial gegenüberstehn, keine
radiale Versetzung aufweisen, sondern auf den gleichen Kreisbogen jeweils liegen,
ist eine vereinfachte Lagerhaltung der Reibscheibenringe in wirtschaftlicher Weise
gewährleistet.
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Der Neigunoswinkelß z. B. der Neigungsabschnitte 45, 47 des Begrenzungsringabschnitte
41 ist annähernd doppelt so groß wie der NeigungswinkeleXder Begrenzungsflächen
11 bzw. 13 (Fig. 14 bzw. Fig. 1 bis 5).
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Zusammenfassend werden nochmal die Vorteile der erfindungsgemaßen
Ausbildung der Bremsscheibe aufgeführt: Hohe dynamische und thermische Belastbarkeit,
einwandfreie Zentrierung im kalten sowie auch im heißen Zustand, einfache und kostengünstige
Fertigung, wartungsfrei, weil der Verschleiß durch
die großen Dehnlängen
der Durchgangsschrauben aufgenommen wird, Austauschbarkeit des Reibringes mit Standardwerkzeugen,
wenige Bauteile, sehr geringer Verschleiß der Verbindungen, weil die Paßfläche (Neigungsabschnitte)
sehr groß ist, Verwendung geteilter Reibringe nach vorhandenem Prinzip, und wegen
Anordnung der radial versetzten Neigungsabschnitte auf dem Tragkörper, auf demRadsteg
und infolge Ausbildung der Neigungsabschnitte an den Reibringen ohne radiale Versetzung,
v vereinfachte Lagerhaltung und vergrößerte Serienfertigung der sich gleichenden
Reibringe - wesentliche Verbilligung.
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Bezüglich der Neigungswinkel in Fig. 2 und Fig. 4 sei bemerkt, daß
cd auch gleich α#αn sein kann.