DE2950787A1 - SHAFT WITH INTEGRATED BRAKE DISC - Google Patents
SHAFT WITH INTEGRATED BRAKE DISCInfo
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Description
Welle nit integrierter bremsscheibeShaft with integrated brake disc
JIe Erfindung betrifft eine Welle zur Verwendung Dei äcnienenf ahrzeuo-en als Radachse oaer bei Schienenfanrzeugantr Leben, welche mit einer oaer mehreren tiremsscheiben ausgerüstet ist unu die Bremsscheioen einueilir; oaer mehrteilig aus Nabe unu bzw. Br msr i nrren oesuenen.The invention relates to a shaft for use in the awning ahrzeuo-en as a wheel axle oaer in rail vehicle drives, which unu is equipped with one or more tirems disks the brake discs; oaer multi-part from hub unu or Br msr i nrren oesuenen.
Die bisher bekannten üremsscheioen werden entweuer direkt oder nur mit ihrer Nabe auf der das abzuoremsenae Had tragenden Welle aulVenresst, wobei in manchen Fällen noch eine Aeilveroinaunzwischen Bremsscheibe und Welle den Pressitz unterstützt. Aur> der Deutschen Patentschrift 1 oo7 192 ist z.B. bekannt, aass die Bremsscheibe an der Radnabe anpeschraubt ist, wobei aber die Radnabe lnrerseits mit der Welle durch eine Leilverzahnun;-verounden ist und eine Verschraubung zur Sicherung der Nabe auf der Welle dient. Aus der US-PS 2 835 35o ist bekannt, die Befest igung der die Bremsscheibe tragenden habe an der Welle mittels einer Keilverbindung vorzunehmen. Weiter ist aus der Deutschen Patentschrift 1 175 721 bekannt, dass die Bremsscheiben mit einer ganzen Reihe anderer Befestigungsarten an der Nabe des ochienenrades befestigt werden können, wobei aber die Nabe ihrerseits auf der Welle aufgepresst ist.The previously known üremsscheioen are either directly or only with its hub on the shaft carrying the aboremsenae had outside stress, with in some cases still an ailveroina in between Brake disc and shaft supports the press fit. It is known, for example, from German patent specification 1,007,192, aass the brake disc is screwed to the wheel hub, but the wheel hub is on the inside with the shaft by a serration and a screw connection to secure the hub serves the shaft. From US-PS 2 835 35o is known the fastening The brake disc bearing has to be adjusted to the shaft by means of a wedge connection. Next is from the Germans Patent specification 1 175 721 known that the brake discs with a a whole range of other types of attachment to the hub of the rail wheel can be attached, but the hub in turn is pressed onto the shaft.
Mit Ausnahme der an oder auf den Rädern befestigten Bremsscheiben muss die Bremskraft in Jedem Fall über den Pressitz zwischen Nabe und Welle bei der Bremsscheibe gehen, wodurch dieser Presssitz eine bestimmte Festigkeit nicht unterschreiten darf. Dies wird nun in dem Fall problematisch, wenn die Welle aus einem Rohr besteht, weil dann unter Umständen der Pressitz eine Einschnürung des Rohres bzw. der Hohlwelle zur Folge hat, durch die der genügend feste Sitz der Bremsscheibe auf der Welle nicht mehr gewährleistet ist. Besonders in dem Fall, wenn die die Bremsscheibe tragende Welle zu dem Antrieb eines Schienenfahrzeugs gehört, können die nachteiligen Folgen und Einflüsse sich so sehr kumulieren, dass der Pressitz der Bremsscheibe auf der Welle nicht garantiert werden kann.With the exception of the brake discs attached to or on the wheels, the braking force must in any case be over the interference fit between The hub and shaft of the brake disc go, so this press fit must not fall below a certain strength. this becomes problematic in the case when the shaft consists of a tube, because then the interference fit may result in a constriction of the tube or the hollow shaft has the consequence that the brake disc is not properly seated on the shaft more is guaranteed. Especially in the case when the shaft carrying the brake disc is used to drive a rail vehicle heard, the negative consequences and influences can accumulate so much that the interference fit of the brake disc on the Wave cannot be guaranteed.
Auch dann, wenn auf einer Nabe zwei komplette Bremsscheiben angeordnet sind und die Nabe ihrerseits nur auf der Welle aufge-Even if two complete brake discs are arranged on a hub and the hub itself is only mounted on the shaft.
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presst ist, kann bei einer hohlwelle die /erbindung zwiscnen Nabe und Welle sehr schnell zerstört wercteij weil sich die hohlwelle unter dem Einfluss der relativ honen Kräfte ues Pressitzes leichter verformen Kann als bei einer Vollwelle. Diese Nachteile können jedocn auch bei Wellen aus Vollmaterial auftreten, weil infolge der immer grösseren Geschwindigkeiten der Schienenfahrzeuge und der damit verbundenen und nicht vermeidbaren grösseren Erwärmungen der Bremsscheiben der Pressitz fester werden muss, das Aufpressen also mit ^rösseren Kräften erfolgen muss, um einen festen Sitz der Bremsscheiben auf der Welle mit grösserer Sicherheit garantieren zu können.is pressed, the connection between the hub and the shaft of a hollow shaft can be destroyed very quickly because the hollow shaft can deform more easily under the influence of the relatively high forces due to a press fit than with a solid shaft. However, these disadvantages can also occur with shafts made of solid material , because due to the ever increasing speeds of the rail vehicles and the associated and unavoidable higher heating of the brake disks, the press fit has to become more tight, i.e. the pressing has to be done with greater forces in order to ensure a secure fit of the brake discs on the shaft with greater certainty.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Befestigungsarten von nremsscheiben auf Wellen zu vermeiden und eine Verbindung zwischen Welle und Bremsscheibe zu schaffen, die absolut sicher gegen Lösen ist. The present invention is therefore based on the object of avoiding the disadvantages of the known types of fastening of brake disks on shafts and of creating a connection between shaft and brake disk which is absolutely secure against loosening.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung darin, dass die Bremsscheibe mit ihrem Nabenteil in die Welle integriert This object is according to the invention is that the brake disc integrated with its hub part in the shaft
Vorteilhaft besteht der Nabenteil der Bremsscheibe mit der There is advantageously the hub part of the brake disc with the
Es kann aber g,enausogut vorteilhaft sein, den gesondert herge stellten Nabenteil mittels Schweissen, insDesondere Reibschweissen in die Welle zu integrieren. However, it can also be advantageous to integrate the separately manufactured hub part into the shaft by means of welding, in particular friction welding.
Der Vorteil der Erfindung ist einleuchtend. Dadurch, dass der Nabenteil der Bremsscheibe als Teil einer Welle ausgebildet ist, ob in die Welle eingefügt oder mit der Welle aus einem Stück bestehend ist gleich, braucnt man keinen Pressitz mehr, um die Bremsscheibe auf der Welle zu befestigen und damit fallen alle Nachteile dieser Befestigungsart weg. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass die Breite des Bremsrings, d.h. der ringförmigen Bremsfläche grosser sein kann als bisher und zwar bei gleichem Bremsscheibendurchmesser, weil nun die Nabe selbst weit weniger Platz braucht, der Bremsring also nach innen zu vergrössert werden kann. The advantage of the invention is evident. The fact that the hub part of the brake disc is designed as part of a shaft , whether inserted into the shaft or consisting of one piece with the shaft, no longer needs a press fit to fasten the brake disc on the shaft and all disadvantages of this are eliminated Way of fastening away. Another advantage is that the width of the brake ring, ie the annular braking surface, can be larger than before, with the same brake disc diameter, because the hub itself now requires far less space, so the brake ring can be enlarged inward.
Ausserdem ergibst sich der Vorteil, dass das Gewicht der Nabe, welche die ungefederten Massen belastet, eingespart werden kann·There is also the advantage that the weight of the hub, which loads the unsprung masses can be saved
Ln übrigen ist die Platzfrage für die Unterbringung der Nabe insbesondere dann *!■$}& If***™!5 ηη,ί*Αβ Bremsscheibe auf einerOtherwise, the question of space for accommodating the hub is especially *! ■ $} & If *** ™! 5 ηη , ί * Α β brake disc on one
Welle des Schienenfahrzeugantriebs angeordnet ist, wo bekanntlich sehr beengte Platzverhältnisse herrschen.Shaft of the rail vehicle drive is arranged where known there is very little space.
In den Zeichnungen sind beispielsweise AusfUnrunpsformen der Erfindung dargestellt und zwar zeigt:In the drawings, for example, there are embodiments of the Invention shown, namely shows:
Figur 1 eine Welle aus Vollmaterial mit verschiedenen Bremsscheiben,Figure 1 shows a shaft made of solid material with various brake discs,
Figur 2 eine honlwelle mit weiteren Beispielen von Bremsscheiben.FIG. 2 a honing shaft with further examples of Brake discs.
In Figur 1 ist eine Welle 11 aus Vollmaterial aargestellt, welche aus mehreren Teilstücken aufgebaut Is^,wobei die verschiedenen Bremsscheiben in die Welle integriert sina.In Figure 1, a shaft 11 made of solid material is shown, which is composed of several parts Is ^, the various Sina integrated brake discs into the shaft.
Die Bremsscheibe 12 Desteht aus zwei Reibringen, welche auf der Rückseite durch die Kühlluft bildende Rippen miteinander verbunden sind. Der eine Reibring ist nach der Welle 11 zu verlängert und verdickt und bildet damit den Nabenteil Ij, welcher eine Scheibe mit den Abmessungen der Welle 11 bildet. Dieser Nabenteil 13 wird mit den Schweißnähten l4 mit zwei Teilstücken der Welle Il so verbunden, dass nach der Schweißung die Welle 11 eine Einheit b^laet, welche noch die Schienräder oder Antriebsritzel trägt und mit ihren beiaen Enden in Achslagern gelagert ist.The brake disc 12 consists of two friction rings, which on the rear side are connected to one another by ribs forming the cooling air. The one friction ring is after the shaft 11 to elongates and thickens and thus forms the hub part Ij, which a disk with the dimensions of the shaft 11 forms. This Hub part 13 is with the welds l4 with two sections connected to the shaft II so that after the welding the shaft 11 laet a unit which still carries the rail wheels or drive pinions and is mounted with its two ends in axle bearings is.
Bei einer anderen Bremsscheibenform ist der mit zwei Reibflächen versehene Reibring oder Bremsring 15 mit dem scheibenförmigen Nabenteil Ib aus einem Stück hergestellt, wobei die Verbindung iwischen Bremsring 15 und Nabenteil 16 von Speichen 17 gebildet wird, welche abwechselnd von dem einen und dem anderen Reibring zum Nabenteil Ib verlaufen. Auch diese Bremsscheibe ist mit ihrem scheibenförmigen Nabenteil Ib durch Schweißen in die Welle 11 integriert.Another form of brake disc is that with two friction surfaces provided friction ring or brake ring 15 with the disc-shaped Hub part 1b made from one piece, the connection iwischen brake ring 15 and hub part 16 being formed by spokes 17 which alternately run from one and the other friction ring to the hub part Ib. This brake disc is also included their disk-shaped hub part Ib integrated into the shaft 11 by welding.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Bremsscheibe nach dem DBP 1 222 962 ausgebildet, wobei der relativ dick ausgebildete Nabenteil 18 die Tragarme 19 trägt, in aenen in bekannter Weise Klemmnuten vorgesehen sind, in die die Führungsleisten des Bremsrings 2o eingeklemmt sind. Die Verbindung von Nabenteil 18In a further embodiment, the brake disc is designed in accordance with DBP 1 222 962, the one being relatively thick Hub part 18 carries the support arms 19, in aenen clamping grooves are provided in a known manner, into which the guide strips of the Brake ring 2o are clamped. The connection of hub part 18
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mit den Wellenteilen 11 erfolgt aurch ReiDscnwefien in an sich benannter Weise, wociurcn die Trennfugen 21 zwischen Nabenteii una Welle verschwinden.with the shaft parts 11 takes place through tears in itself In the named way, the parting lines 21 between hub parts and wave disappear.
in Figur 2 ist die Anwendung der Erfindung* bei einer Hohlwelle dargestellt, in die die dremsscheiben /nit ihrem Nabenteil integriert sind.in Figure 2 is the application of the invention * in a hollow shaft shown, in which the drum discs / nit integrated with their hub part are.
bei der ersten Ausführungsform ist der Nabenteil 23 als Ring ausgebildet, dessen ausserer Durchmesser grosser ist als der aussere Durchmesser der Welle 22. In diesen wulstföraiigen King L!Jj sind radiale bonrungen 24 angeüracht, weiche mit entsprecnenden Bohrungen im Bremsring 2 b Korrespondieren, Die Verbinüung zwischen bremsrinp 2b und Nabenteil 2$ wird aann aurch in beide uohrunnen sich erstrecKende Spannhülsen 2b oder Hülsenfedern o.a. Hergestellt. Der Naoer.teil 23 wira zwischen zwei Tellstücke der Wellw 22 eingeschweißt und oildet dann mit der Welle eine LInneit. Man kann jedocn auch ohne weiteres den wulstförmigen Hing als Verdickung auf der Welle anordnem wobei diese Verulckung bei der Herstellung der Welle dzw. eines Wellenteils angebracnt wird, sodass aie Verdickuno· uann Teil der Welle ist. Die Befesticrung des bremsrings erfolgt dann in der vorbeschriebenen 'v'eise mittels in radiale Bonrungen eingesetzte Spannelemente oder auch Schrauben oder anderer bekannter Llemente. Besonders vorteilhaft lässt sich ein solcher hülst auch auf einer Weile aus Vollmaterial anbringen.In the first embodiment, the hub part 23 is designed as a ring, the outer diameter of which is larger than the outer diameter of the shaft 22. In this bead-shaped King L! Jj, radial holes 24 are made, which correspond to corresponding bores in the brake ring 2b, the connection Between the brake pin 2b and the hub part 2 $ , clamping sleeves 2b or sleeve springs or the like that extend into both tubes are then produced. The part 23 is welded between two parts of the corrugation 22 and then forms a line with the corrugation. However, one can also easily arrange the bead-shaped Hing as a thickening on the shaft, this Verulckung dzw during the manufacture of the shaft. of a shaft part is attached so that the thickening can be part of the shaft. The brake ring is then fastened in the manner described above by means of tensioning elements or screws or other known elements inserted into radial stanchions. Such a sleeve can also be attached to a length of solid material in a particularly advantageous manner.
Bei einer weiteren Ausbildung der Erfindung weraen Dei einer einteiligen bremsscheibe ausgewählte Rippen 27, welche zwei Reibringe 28 miteinander verbinuen, bis zu einem ringförmigen Nabenteil 2y verlängert una der Nabenteil 29 wird dann mit den Schweifnähten 3o in die Welle 22 integriert.In a further embodiment of the invention, there are one one-piece brake disc selected ribs 27, which two Friction rings 28 connect with each other, extended to an annular hub part 2y and the hub part 29 is then with the Weld seams 3o integrated into the shaft 22.
Eine andere. Ausfünrungsform liegt darin, dass der ringförmige Nabenteil 31 Tragarme 52 besitzt, in denen eine Klemmnut entnalten ist, in der jeweils eine Führungsleiste oder verlängerte Rippe des Bremsrings 33 eingeklemmt ist. Selbstverständlich können dann noch zusätzlich die bekannten Ausbildungen, Sicherunge etc. der Kleranverbindung angebracht werden, ohne dass zusätzliche Another. Embodiment is that the annular hub part 31 has support arms 52 in which a clamping groove is removed, in which a guide strip or extended rib of the brake ring 33 is clamped. Of course, the known designs, fuses, etc. of the clerical connection can then also be attached without additional
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Massnahmen notwendig sind. Der Unterschied zu der bekannten Ausbildung liegt nur darin, dass nicht eine gesondert hergestellte Nabe auf die Welle aufgepresst werden muss, sondern dass die Nabe auch gleichzeitig Teil einer Welle ist.Measures are necessary. The difference from the familiar Training lies only in the fact that not a separately produced one The hub has to be pressed onto the shaft, but that the hub is also part of a shaft at the same time.
Unter diesem Aspekt -dass nämlich die Nabe oder der Nabenteil einer Bremsscheibe gleichzeitig Teil einer Welle ist- können auch noch andere Bremsscheibenkonstruktionen verwendet werden oder die Konstruktionen nach Figur 1 und 2 vertauscht werden, d.h. die Bremsscheiben nach Figur 1 können dann bei einer Hohlwelle nach Figur 2 verwendet werden, wenn man anstelle des scheibenförmigen Nabelteils nach Figur 1 einen ringförmigen Nabenteil nach Figur 2 verwendet. Wesentlich ist nur, dass der Nabenteil der Bremsscheibe Teil der Welle ist. Man kann natürlich auch solche Bremsscheiben verwenden, welche durch eine quer zur Welle verlaufende Ebene geteilt sind oder solche Bremsscheiben, welche nur aus einem Reibring bestehen, welcher auf der Rück seite Kühlrippen trägt.In this aspect, namely the hub or the hub part -that a brake disc at the same time can product is one shaft part also be used for other discs structures or constructions according to Figures 1 and 2 are swapped, the brake discs that of Figure 1 can then in a hollow shaft of Figure 2 can be used if, instead of the disk-shaped umbilical part according to FIG. 1, an annular hub part according to FIG. 2 is used. It is only essential that the hub part of the brake disc is part of the shaft. You can of course also use such brake discs which are divided by a plane extending transversely to the shaft or such brake discs which only consist of a friction ring which carries cooling fins on the rear side.
Mit der Erfindung ist es auch leicht möglich, zwei oder mehr Bremsscheiben auf einer Welle anzuordnen, was insbesondere bei Hohlwellen dazu führt, dass man den ringförmigen Nabenteil soweit nach den Seiten hin verlängern kann, bis die Nabenteile zweier benachbarter Bremsscheiben sich berühren und dann an der Berührungsstelle miteinander verschweißt werden. Ordnet man in dieser Weise zwei nur aus einem ßremsring bestehende Scheiben mit einander gegenüber stehenden Reibflächen an, so kann man leicht eine sich spreizende Vorrichtung vorsehen, mit der die die Reibflächen ganz oder teilweise bedeckenden Bremsbeläge gegen die Reibflächen gepresst werden. Mit den gleichen Bremsscheiben kann aber auch eine Bremse aufgebaut werden, bei der die Reibflächen aussen voneinander abgewandt liegen und die Bremsbeläge von aussen her an die Reibflächen gepresst werden. Man muss dazu die Nabenteile der beiden Bremsscheiben nur in verschiedener Weise miteinander verschweißen und in die Welle integrieren. With the invention, it is also easily possible to arrange two or more brake disks on one shaft, which, especially in the case of hollow shafts, means that the annular hub part can be extended to the sides until the hub parts of two adjacent brake disks touch each other and then on the Contact point are welded together. If one arranges two disks consisting of only one brake ring with opposing friction surfaces, one can easily provide a spreading device with which the brake linings which completely or partially cover the friction surfaces are pressed against the friction surfaces. However, the same brake disks can also be used to build a brake in which the friction surfaces are facing away from one another on the outside and the brake linings are pressed against the friction surfaces from the outside. You only have to weld the hub parts of the two brake disks together in different ways and integrate them into the shaft.
Im übrigen ist es einfach, den Nabenteil einer Bremsscheibe mit der Welle aus einem Stück herzustellen. So kann z.B. der Wulst 23 durch achsparalleles Einfräsen der Klemmnuten bzw. Tragarme das Nabenteil für eine Bremsscheibe mit Führungsleisten ergeben.In addition, it is easy to use the hub part of a brake disc of the shaft in one piece. For example, the bead 23 can be milled in the clamping grooves or support arms parallel to the axis result in the hub part for a brake disc with guide strips.
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lan kann natürlich ohne weiteres auch anaere Fü~etechniken bei der Integration uer -\abenteile in die Welle verwenuen. So können die Nabenteile der bremsschejben anstelle von Schweifen auch aurch Löten, Kleben oder mit einem konischen Pressitz in die Vtlie integriert werden.So kann man z.o. uie Nabenteil j>l der Fi^ur 2 auf der einen Seite mit einem Aussenkerrel versehen, wohinr-egen die andere Seite des toabenteils einen sich nach aupsen erweiternden Innekonus nit den gleichen Abmessungen v;ie der Aussenkonus der anderen Seite trägt. Die an diesen fiabenteil anstospenoen Teile der Welle 2t sind dann entsrirecnenc pusr.ebildet, sodass diese Teile ineinanderpassen und beispielsweise durch Kleben miteinander unlösbar verbunden werden können.Of course, lan can also use other joining techniques when integrating outer parts into the shaft. Thus, the hub parts of the bremsschejben instead of tails also aurch soldering, gluing or may werden.So integrated with a conical press fit in the one Vtlie zo uie hub part j> l of fi ^ provided for 2 on the one side with a Aussenkerrel, wohinr- The other side of the barrel part has an outwardly widening inner cone with the same dimensions as the outer cone on the other side. The parts of the shaft 2t that abut against this hub part are then formed so that these parts fit into one another and can be permanently connected to one another, for example by gluing.
Die Verbindungsstellen kennen natürlich auch anders als mit einer Konus ausgebildet sein, wobei alle bekannten Formen verwendet werden kennen, ßei einer Vollwelle kann man z.B. auch die eine Seite des Nabenteils nach Art eines Zapfens abdrehen una auf uer anderen Seite eine bonrunp; mit aen Abmessungen des Zapfens vorsbhen, wobei nach dem Linstecken des Zapfens des anschiiessenaen Wellenteils in uie üohrunp- und umgekehrt die Verbindung durch Löten ^efestip-t wird.Of course, the connection points also know differently than with one Be cone, where all known shapes are used, with a solid shaft, for example, one can also use one Turn off the side of the hub part like a pin and a bonrunp on the other side; with aen dimensions of the pin vorsbhen, whereby after inserting the pin of the connecting point Part of the shaft in uie üohrunp- and vice versa the connection by soldering ^ efestip-t will.
Im übrigen lasst sich die Lrfindun^ ohne weiteres auch bei anueren Wellen oder Achsen verwenden, welche eine bremsscheibe tragen müssen, hierbei kommt z.B. die Anwendung bei schweren Lastkraftwagen in Frar^e oder ähnlichen Fahrzeugen, bei denen pTosse fassen abgebremst werden müssen.Otherwise the finding can also be found without further ado Use other shafts or axles that have to carry a brake disc, this is used e.g. for heavy vehicles Lorries in Frar ^ e or similar vehicles in which pTosse grasp must be braked.
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