DE2828137C2

DE2828137C2 - Halterung für Bremsscheiben, insbesondere von Schienenfahrzeugen

Info

Publication number: DE2828137C2
Application number: DE2828137A
Authority: DE
Inventors: Mathias 8192 Geretsried Schörwerth
Original assignee: Knorr Bremse AG
Current assignee: Knorr Bremse AG
Priority date: 1978-06-27
Filing date: 1978-06-27
Publication date: 1986-09-11
Also published as: DE2828137A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Halterung für Bremsscheiben, insbesondere von Schienenfahrzeugen, mit den im Oberbegriff des Hauptanspruches angegebenen Merkmalen.

Aus Gründen der Fertigung und der betrieblichen Wartung sowie wegen örtlich hoher, thermischer Beanspruchung der die Reibflächen tragenden Bremsscheibenringe werden Achsbremsscheiben meistens zweiteilig hergestellt, nämlich aus einer auf eine abzubremsen- de Welle aufschrumpfbaren Nabe und einem auf der Nabe anbringbaren Bremsscheibenring.

Der der Reibwirkung ausgesetzte Bremsscheibenring kann im Betrieb Erwärmungen auf mehrere 100⁰C erfahren, wobei er sich allseitig radial in einer Größenord- nung von mehr als einen Millimeter ausdehnt Den bei dieser thermisch bedingten Ausdehnung auftretenden, nach außen gerichteten Spannkräften ist bei der Auswahl der Befestigung des Bremsscheibenrings an der Nabe Rechnung zu tragen.

Bei einer bekannten Anordnung für Bremsscheiben der eingangs genannten Gattung (DE-OS 2320115) sind mehrere Lösungswege beschriften worden: Grundsätzlich wurde bei jeder dieser bekannten Lösungen ein Reibschluß-Prinzip angewandt, bei welchem ein Flansch des Bremsscheibenrings mit einem Flansch der Nabe durch Schraubbolzen oder andere Befestigungsmittel sowie durch einen von diesen durchgriffenen Spannring verklammert ist

Um die thermisch bedingten Verspannungen des

Bremsscheibenrings von den Befestigungsmitteln fernzuhalten, wurden die von diesen durchgriffenen Durchgangsbohrungen des Flansches des Bremsscheibenrings mit radialem Spiel derart ausgebildet, daß bei kalter Bremsscheibe zwischen den radial innen, zur Achse der Bremsscheibe hin liegenden Begrenzungsflächenabschnitten der Durchgangsbohrungen sich jeweils größere Spiele zu den Befestigungsmitteln befinden als zwischen letzteren und den radial außen liegenden Begrenzungsflächenabschnitten der Durchgangsbohrungen.

Dies bedeutet, daß die in die auf einem Teilkreis befindlichen Durchgangsbohrungen der Nabe und des Spannrings ohne Spiel eingesetzten Befestigungsmittel die im Flansch des Bremsscheibenrings mit einem kleineren Teilkreisdurchmesser angeordneten Durchgangsboh rungen mit einseitigem, radial innen liegendem Spiel durchgreifen.

Infolge dieser Ausbildung kann sich der beidseits unter klemmendem Reibschluß stehende Flansch des Bremsscheibenrings ungehindert und ohne Scherkräfte auf die Befestigungsmittel auszuüben bei Erwärmungen radial ausdehnen. Es besteht jedoch die Gefahr, daß infolge ungleichmäßiger Erwärmung der Bremsscheibe oder auch infolge ungleichmäßiger Halterungskräfte, beispielsweise Verschraubungsdrucks der Befestigungs mittel, der nunmehr bei Erwärmung sich radial von ei ner zylindrischen Zentrierfläche der Nabe abhebende Bremsscheibenring seine konzentrische Lage verliert. Denn allein durch den Reibschluß, welcher zwischen

dem Flansch des Bremsscheibenrings einerseits und Nabe 1 freiligenden Öffnungen der Durchgangsboh-

dem Spannring sowie dem Flansch der Nabe anderer- rung 13 bzw. 15 weisen kartenförmige Ansenkungen

seits besteht, kann das Auftreten einer Exzentrizität und 21 bzw. 23 auf. In den kalottenförmigen Ansenkungen

damit Unwucht des unter hoher Erwärmung stehenden, 21 bzw. 23 liegen äquivalent geformt kalottenartige Un-

nicht mehr zentrierend gehaltenen Bremsscheibenrings 5 terlegscheiben 25 bzw. 27, deren Ränder tellerförmig

nicht verhindert werden. Den Befestigungsmittel!! ist auslaufen und auf der planen nicht angesenkten Ebene

keine Möglichkeit gegeben, das Auftreten einer zum der Mitnehmer derart aufliegen, daß die kalottenartigen

Beispiel durch von Schienenstößen bewirkten Beschleu- Unterlegscheiben 25 bzw. 27 unverrückbar in den An-

nigungskräften ausgelösten Unwucht des Bremsschei- Senkungen 21 bzw. 23 liegen. In den Unterlegscheiben

benrings zu verhindern. io 25 bzw. 27 liegen diesen angepaßte, durchbohrte Stahl-

Für Bremsscheiben von Schienenfahrzeugen ist es be- kugelabschnitte 29 bzw. 31.

reits prinzipiell bekannt (z.B. DE-OS 1530241), zwi- Die gesamte zusammengebaute Anordnung von sehen der Nabe bzw. einem dieser zugehörenden Mit- Stahlkugelabschnitten 29 bzw. 31, kalottenartigen Unnehmer, wie beispielsweie einer Radscheibe, und den terlegscheiben 25 bzw. 27 und die Durchgangsbohrun-Reibringen zusätzlich zu den Befestigungs- und/oder 15 gen 13 bzw. 15 der aneinanderliegenden Mitnehmer 3 Zentriennitteln besondere Anschlagmittel vorzusehen, bzw. 5 ist jeweils von einem Befestigungsmittel, z. B. welche der Bremsmomentübertragung von den Brems- einem Schraubbolzen 33 durchgriffen. Der Verschrauscheiben zur Nabe dienen. bungsdruck des Schraubbolzens 33 überträgt sich von

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Halte- dessen Kopf bzw. von dessen Mutter auf die jeweils

rung der Bremsscheiben der eingangs genannten Art zu 20 nach außen zeigenden ebenen Flächen -,Hr Stahlkugel-

schaffen, weiche Befestigungsmittel aufweist, deren abschnitte 29 bzw. 31.

Form und Anordnung den bei Erwärmung eines brems- Da der Lochkreisdurchmesser 17 der Durchgangs-

scheibenringes auftretenden Verspannkräften standhält bohrung 15 des Bremsscheibenrings 7 kleiner ist als der

und wobei auch bei auftretenden Erwärmungen die un- Lochkreisdurchmesser 19 der Durchgangsbohrung i3

mittelbar auf den Bremsscheibenring gerichtete Zen- 25 des Mitnehmers 3 der Nabe 1 liegt die Längsachse 35

trierwirkung der Befestigungsmittel bei Beibehaltung des Schraubbolzens 33 zwar in der radialen Ebene der

des Reibschlusses voll erhalten bleibt Bremsscheibe jedoch mit einer bestimmten Neigung zur

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die im Nabenlängsachse, wobei letztere von der zur Seite des

kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches angegebe- Mitnehmers 5 des Bremsscheibenrings 7 gerichteten

nen Merkmale gelöst 30 Verlängerung der Längsachse 35 des Schraubbolzens 33

Nach der weiteren Erfindung sind vorteilhafte Ausbil- geschnitten wird. Die Längsachsen 35 sämtlicher dungsmöglichkeiten für eine derartige Halterung den Schraubbolzen 33 liegen also auf der Umhüllenden eiUnteransprüchen entnehmbar. nes sehr spitzen Kegels, dessen Spitze vom Schnitt-

Die Erfindung wird im folgenden anhand der schema- punkt der Nabenlängs&chse mit den Längsachsen 35 des

tischen Zeichnung eines Ausführungsbeispiels näher er- 35 Schraubbolzens 33 gebildet ist.

läutert Dabei zeigt Der Schraubbolzen 33 ist in Form einer Drehschrau-

F i g. 1 einen achsparallelen Schnitt durch den Bereich be ausgebildet Der Schaftdurchmesser der Dehn-

der Halterung einer Bremsscheibe, schraube ist derart klein gewählt daß keine dei Begiyn-

F i g. 2 eine Seitenansicht der Halterung der Brems- zungsflächen der Durchgangsbohrung 13 bzw. 15, so-

scheibe nach F i g. 1, 40 wohl im kalten wie im warmen Zustand der Bremsschei-

F ig. 3 einen achsparallelen Schnitt einer weiteren be am Schraubbolzen zur Anlage kommen.

Einzelheit der Erfindung, Die Anordnung der zur Halterung der Achsbrems-

F i g. 4 einen radialen Schnitt durch die Einzelheit . scheibe benutzten Befestigungsmittel unterbindet jede

nach F i g. 3, zu Zerstörungen führende Einflußnahme der bei Erwär-

Fig.5 eine£)arstelhmgder erfindungsgemäßen Lage 45 mung des Bremsscheibenrings 7 auftretenden radial

der Befestigungsmittel, und nach außen gerichteten Spannkräfte auf den Schraub-

F i g. 6 ein Kräftediagramm des in radialer und axialer bolzen 33.

Richtung wirkenden Verschraubungsdruckes bei kai- Bei Erwärmung des Bremsscheibenrings 7 wird durch

tem bzw. warmen Bremssch^benring. dessen Mitnehmer 5 und durch die in dessen Ansenkung

F i g. 1 zeigt dieNabe 1 einer Achsbremsscheibe, wel- 50 23 eingebetteten Teile ~- Unterlegscheibe 27 und Stahlche einen radial nach außen gerichteten flanschartigen kugelabschnitt 31 — der im Bereich der Durchgangs-Mitnehmer 3 aufweist Über den äußeren zylindrischen, bohrung 15 liegende Abschnitt des Schraubbolzens 33 bearbeiteten Abschnitt der Nabe ist ein Mitnehmer 5 um aintn geringen Betrag radial nach außen geeines Bremsscheibenrtngs 7 derart aufgezogen, daß eine schwenkt, wobei der Drehpunkt dieser Schwenkung die am Mitnehmer 3 der Nabe 1 in radialer Richtung liegen- 55 Ansenkung 21 an der öffnung der Durchgangstohrung de Anpreßfläche 9 vollständig mit einer am Mitnehmer 13 des Mitnehmers 3 ist. Bei dieser geringen Schwen-5 des Bremsscheibenrings 7 ebenfalls in radialer Rieh- kung des Schraubbolzens 33 bleiben die kalottenartigen tung ausgebildeten Anpreßfläche 11 zur Anlage kommt. Unterlegscheiben 23 bzw. 27 unverrückt jedoch kommt Sowohl im Mitnehmer 3 wie im Mitnehmer 5 befindet es zu einem Verschieben der in diesen liegenden Stahlsich eine Anzahl auf den Umfang gleichmäßig verteilt 60 kugelabschnitte 29 bzw. 31 gemeinsam mit dem von angeordneter achsparalleler Durchgangsbohrungen 13 ihnen durchgriffenen Schraubbolzen 33.
und 15, wobei der Lochkreisdurchmesser 17 der Durch- Die F i g. 5 und 6 dienen zur besseren Erläuterung der gangsbohrungen 15 des Mitnehmers 5 um wenige Milli- zuletzt beschriebenen Vorgänge. F i g. 5 zeigt die Anmeter kleiner ist als der Lochkreisdurchmesser 19 der Ordnung von beispielsweise acht Schraubbolzen 33, de-Durchgangsbohrung 13 des Mitnehmers 3, beide Durch- 65 ren unter einer geringen Neigung zur Nabenlängsachse gangsbohrungen 13 bzw. 15 jedoch die gleiche Winkel- 43 stehenden Längsachsen 35 auf der Mantelfläche eiteilung aufweisen. nes spitzen Kegels liegen, dessen Spitze weit unterhalb

Die bei aufgezogenem Bremsscheibenring 7 auf die des Zeichnungsblattes liegt.

Das in F i g. 6 dargestellte Kräftediagramm zeigt die rungsbolzens verlaufenden Radius der Bremsscheibe Richtung des Verschraubungsdruckes Vk der Befesti- beidseits symmetrisch parallel liegen, gungsmittel 33 des im kalten Zustand an die Nabe 1 Bei zusammengebauter Bremsscheibe sitzt der Füh-

angcbauten Bremsscheibenrings 7. Der Verschrau- rungszapfen 39 des Führungsbolzens 36 in einem Langbungsdruck Vk ist in die axial gerichtete Kraftkompo- 5 loch 45 dessen Innenflächen 46 so ausgebildet sind, daß nente a und in die radial gerichtete Kraftkomponente k die Anschlagflächen 44 des Führungszapfens 39 diesem zerlegbar. Bei Erwärmung des Bremsscheibenrings 7 mit geringem Spiel gegenüberliegen. Das Langloch 45 erfährt der Schraubbolzen die wie vorbeschriebene ge- ist in einer in den Mitnehmer 3 der Nabe I einsetzbaren ringe Schwenkung, wobei sich seine Neigung zur Na- Buchse 47 ausgebildet, wobei zwischen der auswärts bl-nlängsachse 43 verringert Mit einer Verringerung 10 gerichteten Begrenzungsfläche der Anschlagfläche 44 der Neigung des Schraubbolzens 33 ist auch eine gerin- und der dieser gegenüberliegenden Begrenzungsfläche ge Abnahme des Verschraubungsdruckes sowie die An- des Langloches 45 ein Spiel 48 besteht. Wärmebedingte derung der Wirkrichtung desselben verbunden. Dieser Verspannungen im Mitnehmer 5 des Bremsscheiben-Zustand wird in dem Diagramm nach F i g. 6 durch die rings 7 stellen keine Belastung für den Führungsbolzen Größe des Verschraubungsdruckes Vw und die radial 15 dar, dessen Führungszapfen 39 in der auch in radialer gerichtete kleiner gewordene Kraftkomponente w cha- Richtung mit Spiel ausgebildeten Buchse 47 widerrakterisiert. standslos verschieblich ist.

Da sämtliche, z. B. acht Befestigungsmittel diesen Die Ausbildung der Auflagestellen für die Enden der

eben beschriebenen Vorgängen unterliegen, steht der schwenkbaren Schraubbolzen 33 ist nicht auf eine AusMitnehmer des warmen Bremsscheibenrings 7 über den 20 führung mit Stahlkugelabschnitten mit kalottenartigen ganzen Umfang verteilt unter den gleich großen, insge- Unterlegscheiben in kartenförmigen Ansenkungen samt jedoch auf die Größe w verminderten radial ge- beschränkt Es ist auch möglich, der Ansenkung in den richteten Kraftkomponenten. Diese über den Umfang Mitnehmern die Form einer in Umfangsrichtung ausgedes Mitnehmers 5 gleichmäßig verteilt angreifenden richteten beidseits symmetrisch zum Lochkreisdurch-Kraftkomponenten sorgen für die Zentrierung des 25 messer der Durchgangsbohrungen in den Mitnehmern Bremsscheibenrings 7 auch in dessen erwärmten Zu- angeordneten flachen Nut mit kreisbogenförmigem Rastand, dialprofil ».u geben, in welcher von den Enden der

Die als Befestigungsmittel benutzten Dehnschrauben Schraubbofzen analog dem ersten Ausführungsbeispiel sind in der erforderlichen Größe genormt und handeis- durchgriffene Stahlzylinderabschnitte und rohrabüblich erhältlich. Die gewählte Anzahl von z. B. acht 30 schnittförmige Unterlegteile liegen, wobei die Schraub-Schraubenbolzen 33 je Bremsscheibe sowie die von dem bolzen vorwiegend nur in radialer Richtung zu schwen-Schraubbolzen im kalten Zustand des Bremsscheiben- ken vermögen.

rings 7 eingenommene Neigung gestatten die Vor- Des weiteren ist die Ausbildung der Auflagestellen

Spannkraft auf die Hälfte des Wertes festzulegen, wel- unmittelbar an den zueinander gekehrten Flächen am ehern die Dehnschraube maximal ausgesetzt werden 3s Kopf des Bolzens und an der Mutter desselben möglich, darf, um die einwandfreie Funktion der Halterung zu in dem diese Flächen ballig gehalten werden.

gewährleisten. Die Neigung des schräg liegenden

Schraubbolzens 33 ist derart gewählt, daß die eintreten- Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

de Längenabnahme jeder Schraube bei Erwärmung des

Bremsscheibenrings 7, durch die geringer werdende 40 Neigung des Schraubbolzens 33, etwa ein Vierzigstel des Dehnungsbetrages, den die Schraube beim Anziehen auf ihre Vorspannkraft erfährt, beträgt

Die Schräglage sämtlicher Befestigungsmittel hat noch den Vorteil, daß sie neben der Zentrierung die 45 Zugkraft in dem auf Zug nach außen beanspruchten Querschnitt des Mitnehmers des Bremsscheibenrings 7 wesentlich verringert weil die radiale Kraftkomponente des Verschraubungsdruckes ebenfalls nach außen gerichtet ist 50

Zur weiteren Sicherung der Drehmomentübertragung vom Reibscheibenring 7 auf die Nabe 1 bzw. gegebenenfalls zur Begrenzung einer in Umfangsrichtung auftretenden Biegebeanspruchung der Schraubbolzen sind gemäß den F i g. 3 und 4 an zwei oder vier Stellen 55 des Umfangs der Mitnehmer gleichmäßig verteilt zusätzliche Führungsbolzen 36 angeordnet Der Führungsbolzen 36 hat ein Gewindeteil 37, einen leicht konisch verlaufenden Schaftabschnitt 38 und einen Führungszapfen 39. Mit seinem konischen Schaftabschnitt 60 38 wird der Fühningsbolzen 36 von der Trennebene zwischen den beiden Mitnehmern 3 und 5 her in eine entsprechend konisch geformte Durchgangsbohrung 40 und mittels einer Mutter 41 auf dem Gewindeteil 37 in den Mitnehmer 5 fest eingeschraubt Die Stellung des 65 eingeschraubten Führungsbolzens 36 ist hierbei derart, daß an dem Führungszapfen 39 ausgebildete Anschlagflachen 44, 44' zu dem durch die Mittelachse des Füh-

Claims

Patentansprüche:

1. Halterung für Bremsscheiben, insbesondere von Schienenfahrzeugen, mit einem mit seinem Mitnehmer durch axial ausgerichtete Befestigungsmittel an radial verlaufenden Flächen eines Mitnehmers einer Radnabe reibschlüssig angepreßten Bremsscheibenring, und die Befestigungsmittel mit Spiel aufnehmenden, axial ausgerichteten, sich gegenüberliegenden Durchgangsbohrungen in den Mitnehmern von Nabe und Reibscheibenring, wobei die Durchgangsbohrungen im Mitnehmer des Bremsscheibenrings auf einem Lochkreisdurchmesser liegen, der geringfügig kleiner ist als der Lochkreisdurchmesser der Durchgangsbohrungen der Nabe, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsmittel (33) und die an ihren Enden und an den diesen zugekehrten öffnungen der Durchgangsbohrungen (13, 15) ausgebildete!: Auflagestellen (21, 23) zumindest in radialer Richtung schwenkbar sind.

2. Halterung für Bremsscheiben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die freien, jeweils nach außen gekehrten öffnungen der Durchgangsbohrungen (13 bzw. 15) der Mitnehmer (3 bzw. 5) als Auflagestellen kalottenförmige Ansenkungen (21 bzw. 23) aufweisen, daß in den Ansenkungen (21 bzw. 23) äquivalent geformte kalottenartige Unterlegscheiben (25,27) anliegen, in welchen durchbohrte Stahlkugelabschnitte (29 bzw. 31) gleitend anliegen, und daß die Durchgangsbohrungen (13 bzw. 15), die Unterlegscheiben (25,27) uei die Stahlkugelabschnitte (29,31) von den geneigt zur Nabenlängsachse (43) und diese in der Verlänger ng schneidenden Befestigungsmitteln (Schraubbolzen 33) mit Axialdruck durchgriffen werden.

3. Halterung für Bremsscheiben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Mitnehmer (5) des Bremsscheibenrings (7) und dem Mitnehmer (3) der Nabe (1) in Umfangsrichtung wirksame zusätzliche Anschlagmittel (36) angeordnet sind.

4. Halterung für Bremsscheiben nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagmittel als Führungsbolzen (36) ausgebildet sind und jeder Führungsbolzen (36) mit einem konischen Abschnitt (38) von der Seite des Mitnehmers (3) der Nabe (1) in eine entsprechend konische Ausnehmung (40) des Mitnehmers (5) des Bremsscheibenrings (7) eingeführt ist und durch an der Außenseite des Mitnehmers (5) des Bremsscheibenrings (7) wirksame Befestigungsmittel (41) befestigt ist, daß der Führungsbolzen (36) einen Führungszapfen (39) aufweist, dessen beidseitig achsparallel ausgebildete Anschlagflächen (44 bzw. 44') zueinander parallel und symmetrisch zu dem durch die Mitte des Führungszapfens (39) verlaufenden Bremsscheibenradius liegen, und daß die Anschlagflächen (44 bzw. 44') an entsprechenden Flächen (46) eines im Mitnehmer (3) ausgebildeten Langlochs (48) zum Anschlag kommen.

5. Halterung für Bremsscheiben nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Langloch (45) mit den Flächen (46) in einer in den Mitnehmer (3) der Nabe (1) einsetzbaren Buchse (47) ausgebildet ist.

6. Halterung für Bremsscheiben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagestelle einerseits von einer in Umfangsrichtung der Bremsscheibe beidseits symmetrisch zum Lochkreisdurchmesser der Durchgangsbohrungen in den Mitneh mern angeordneten flachen Nut mit kreisbogenförmigem Radialprofil.gebildet ist, in welcher andererseits von den Enden der Befestigungsmittel jeweils durchgriffene rohrabschnittförmige Unterlegteile und Stahlzylinderabschnitte gleichen Radialprofils formschlüssig liegen.