DE3224873A1

DE3224873A1 - Mit kohle-kohlefaserreibbelaegen ausgeruestete schienenfahrzeug-teilbelagscheibenbremse

Info

Publication number: DE3224873A1
Application number: DE19823224873
Authority: DE
Inventors: Hermann Dr.-Ing. 3302 Cremlingen Klaue
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-07-03
Filing date: 1982-07-03
Publication date: 1984-01-05

Description

Mit Kohle-Kohlefasserreibbelägen ausgerüstete Schienenfahizeug-
Teilbelagscheibenbremse Kohle-Kohlefaser-Reibbeläge schaffen bei einer Reibung gegeneinander eine bisher licht erreicht hoch belastbare, gleichbleibende Reibpaarung. Der abrieb ist so gering wie er mit keinem anderen gegen Grauguss oder Stahl laufenden Reibbelag erzielt werden kann. er hohe Reibwert der Bewegung ist nach kur---eitigem Anstieg von einen niedrigeren Reibwert der Ruhe nahezu unabhängig von der Gleitgeschwindigkeit. Kohlefaserbeläge sind bei jeder praktisch auftretenden Temperatur formbeständig und zweichnen sich bei geringem Raumgewicht durch grosse mechanische Festigkeit aus. Jedoch besitzen sie gegenübcr bisher gebräuchlichen Belägen Unterschiede: 1) Der Reibwert der Ruhe beträgt sowohl gegeneinander wie auch gegen Metall nur rund ein Viertel des Reibwerts der Bewegung; 2) der Belag ist quer zur Faserrichtung wärmeleitend wie Grauguss, faserlängs sogar wie Aiuminium; 3) der lineare Ausdehnungskoeffizient in Faserrichtung ist zehnmal kleiner als der von Stahl.
Kohlefaserbeläge können deshalb nicht ohne weiteres auf eine Metallplatte aufgeklebt werden, ganz abgesehen davon, dass wegen ihrer guten Wärmeleitung und somit hohen thermischen Belastung der Befestigungsstelle nur keramische Kleber, bei-Spielsweise Aluminium- oder Siliziumoxydkleber, verwendet werden können. Durch deren Wärmeisolierwirkung an der Klebestelle wird der Wärmefluss vom Belag in das Trägerblech gestört. Ls besteht dann die Gefahr einer örtlichen Ueberhitung der Belagoberfläche.
@@@lefaserbeläge haben sich bisher bei Flugzeugbremsen bewährt, wo ihre gute Wärmespeichereigenschaft (spezifische wärme bei 20°C 700 und bei 1000°C 1200 J/kg°C) ausgenutzt @@ dan kann. Dort werden starkwandige gegeneinander lau-@de kohlefaserbelaglamellen benutzt, welche in einem Zeitabschnitt von rund 20 Sekunden die auftretende Bremsenergie chern. Trotz der dabei auftretenden hohen Temperatur ergibt die Abnutzung weit unter der der bisher verwendeter terkeramikbelag-Lamellen, welche gegen Stahl laufen.
es sich beidem Belug praktisch um einen schwarzen Körper andelt, könnte angenommen werden, dass die hohe Strahlungszahl besonders bei Teilbelagscheibenbremsen, bei denen die Wärme verwiegend durch Strahlung abgeführt wird, ausgenutzt werden kann. Diese Annahme trifft bei konventionellem aufbau zur Bremse ausschliesslich für die Bremsscheibe zu Be L einer eilbelagscheibenbremse entsteht die Bremswärme nicht nur auf der Scheibenseite, sondern auch auf der Sattelseite, und zwar mit hoher spezifischer Reibbelastung auf relativ kleiner Reibfläche.
Beim Bremsvorgang muss sich zwischen den feilbelagelementen des Sattels und der Scheibe ein Temperaturpotential dahingehend einstellen, dass die Wärme in die Bremsscheibe fliesst und von dieser durch Strahlung abgeführt wird. Die Teilbelagelemente des Sattels, welche durch Strahlung keine Wärme abführen können, werden bei der Bremsung demnach heisser als die Bremsscheibe. Infolge der gegenüber wärmeisolierende konventionellen Reibbelägen guten Warmeleitung der Kohlebeläge besteht dadurch die Gefahr, dass die auf die Beläge einwirkende hydraulikbetätigung überhitzt wird. Daran ist Fischer die Anwendung dieses reibtechnisch hervorragenden Werkstoffes bei Personen- und Lastkraftwagen gescheitert.
Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gesetzt, die vorstehend gekennzeichneten Kohle-Kohlefaser-Reibbeläge bei Schienenfahrzeugbremsen anzuwenden, um damit in Zukunft bei der Erhöhung der mittleren Fahrgeschwindigkeit die zu erwartende höhere Bremsleistung beherrschen zu können.
Die Schienenfahrzeug-Teübelag scheibenbremse der Erfindung weist einen mit der Fahrzeugachse umlaufenden, radial verrippten Läufer auf, auf dessen Verrippung der Kohle-Kohlefaser-Reibbelag entweder in geschlossenen Ringen oder in Segmenten dergestalt iufgeset zt ist, dass zw i sciien lteibaginnenumfang und Nabe Luftkanäle stehenbleiben, die au ( der Innenseite des Reibbelages durch die Umdrehung des Läufers einen Luftstrom zur Wärmeabfuhr erzeugen Dadurch wird das Temperaturniveau der Bremse niedriger gehalten, als bei Abführung der Wärme ausschliesslich durch Strhlung. Die Folge ist eine grössere Lebensdauer der Bremse und Vermeidung zu hoher Temperaturen in der Umgebung t Bremse In weiterer Ausbildung der Erfindung weisen die mit dem gleichen Kohle-Kohlefaserbelag armierten Bremsbacken auf ihren den Reibbelägen zugewandten Selten Rippen auf, welche usammen mit den Reibbelägen durchgehende Kanäle schaffen, durch die Fahrtwind über die Rückseite des Reibbelages hinweg geführt wird. Durch diese Massnahme wird erreicht, dass die entstehende Bremswärme einerseits vom Kohlebelag des Läufers durch Strahlung, andererseits durch die hinter dem Belagrücken entlang geführte Luft durch Konvektion abgeführt wird.
Dabei wird das gute Wärmeleitvermögen der Kohle-Kohlefaserbeläge ausgenutzt.
in noch weiterer Ausbildung der Erfindung sid bei Verwendung von Belagsegmenten für den Läufer diese durch Vorsprünge auf den Kippen in Umfangsrichtung und durch einen Niet oder eine Schraube in der Mitte des Belages axial gehalten. Diese Massnahme trägt dem unterschiedlichen Dehnverhalten von Kohle-Kohlefaserwerkstoff und Metall des Läufers Rechnung.
t. noch weiterer Ausbildung der Erfindung ist der Belag des la kens Illit einem Niet in Zentrum des Belages axial gehalten; a bremskralte werden durch Vorsprünge am Backen übertragen.
n den Abbildungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. in Fig. 1 ist eine Schienenfahrzeugbremse zur Hilfte in der Seitenansicht und zur anderen Hälfte in der :raulslcht auf den Läufer dargestellt. In Fig. 2 ist die iiige mit den Bremsbacken und geschnittenem Läufer wiedergeeben und schliesslich in Fig. 3 ein in Fig. 1 mit C-D gekennzeichneter Längsschnitt durch eine Bremsbacke veranschaulicht.
! ^ den Abbildungen ist mit 1 die Sch enenfahrzeugachse und mit 2 der darauf geschrumpfte Breis läufer gekennzeichnet.
Durch Rippenvorsprünge 24 der Hauptrippen 23 des Bremsläufers sind die Seitenkenten der Kohle-Kohlefaserbelagsegmente 3 gehalten. Die axiale Befestigung der Segmente erfolgt durch iete 3 welche die Augen 2 der Rippen 21 des (.äufers durchdringen. Die Belagsegmente 3 sind derart trapezförmig gestaltet, dass sie aus einem Kohle-Kohlefaserband geschnitten werden können und so bemessen, dass zwischen ihrer Innenkante und der Nabe Rippenöffnungen stehen bleiben, durch welche bei umlaufendem Läufer infolge der Gebläsewirkung der Kippen 21, 24 und 27 die Innenflächen der Reibbelagsegmente 3 durch einen. Luftstrom gekühlt werden.
Die Bremsbacken werden in üblicher Weise über Bremsbügel 10, die über die Gabelbolzen 12 mit Muttern 9 mit den Bremsbacken.
und 8 verbunden sind, betätigt. Oberhalt des Gabelbolzens sind die Bremsbacken an Lenkern 11 am Waggenhassis aufgehängt. Zur Aufnahme des Gabelbolzens 12 weisen die Backen Fortsätze R3 auf. Belagseitig sind die Bremsbacken mit k i l)l'en 74 ausgerüstet, die zusammen mit den Kohle-Kohlefaserbelagsegmenten 5 quer durch den Bremsbacken führende Lüftungskanäle 72 bilden. Niete 51 sorgen für die axiale Halterung der Belagsegmente.
Bei betätigter Bremse entsteht zwischen den Kohle-Kohlefaserbelagsegmenten 5 der beiden Bremsbacken und den Kohle-Kohlefasersegmenten 3 des Läufers Reibungswärme, welche vom Läufer in der oben angegebenen Weise abgeführt wird. Bei den Bremsbacken wird ein Teil der aufgenommenen Bremswärme in den Metallkörper des Bremshackens geleitet und an die Umgebungsluft durch Konvektion abgeführt. Lin grösserer Teil der Wärme wird jedoch von der der reibfläche gegenüberliegenden Rückfläche des Belagsegments durch Konvektion an die durch die Lüftungskanäle 7 entlang der Belagfläche geführte Luft abgegeben.

Claims

Mit Kohle-Kohlefaserreibbelägen ausgerüstete Schienenfahrzeug-Teilbelagscheibenbremse Patentansprüche 1) Mit Kohle-Kohlefaserreibbelägen ausgerüstete Schienenfahrzeugbremse mit am Waggenchassis oder Drehgestell aufgehängten Bremsbacken, beider sowohl der mit der Radachse umlaufende Läufer als auch die Bremsbacken (7, 8) mit Kohle-Kohlefaserreibbelägen ausgerüstet sind, gekennzeichnet durch einen mit der Fahrzeugachse (1) umlaufenden, radial verrippten Läufer (2), auf dessen Verkuppung (21, 23, 2, 27) der Kohle-Kohlefaserreibbelag entweder in geschlossenen Ringen oder in Segmenten (3) dergestalt aufgesetzt ist, dass zwischen Reibbelaginnenumfang und der Nahe Luftkanäle stehen bleiben, die auf der Innenseite des Reibbelage 13) durch die Umdrehung des Läufers (2) einen Luftstrom zur Wärmeabfuhr erzeugen.
Mit Kohle-Kohlefasserreibbelägen ausgerüstete Schienenfahrzeugbremse, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Kohle-Kohlefaserbelag armierten Bremsbacken (7, 8) auf ihren den Reibbelägen (3, 4) zugewandten Seiten Rippen (74) aufweisen, welche usammen mit den Reibbelägen (3, A) durchgehende Kanäle (7) schaffen, durch die Fahrtwind über die Rückseite des Reibbelages (3, 4) hinweegeführt wird.
3) Mit Kohle-Kohlefasserreibbelägen ausgerjistete Schicnenfahrzeugbremse, nach Anspruch 1, dadurch g'ekennzeichnet, dass die Belagsegmente (3) des Läufers (2) in Umfangsrichtung durch Vorsprünge (24) auf den Rippen (23) und durch einen Niet (31) oder eine Schraube in der Mitte des Belages axial gehalten werden.
4) Mit Kohle-Kohlefasserreibbelägen ausgerüstete Schienenfahrzeugbremse, nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet dass die Beläge (5, b) der Backen (7, 8) niit Nieten (51) im Lentrum der Beläge axial gehalten und die Bremskräfte durch Vorsprünge (71) am Backen übertrageii werden.