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Bremsscheibe, insbesondere für Schienenfahrzeug-
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Scheibenbremsen Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremsscheibe,
insbesondere für Schienenfahrzeug-Scheibenbremsen, mit einem Nabenteil, das eine
äußere Umfangsfläche und einen seitlichen, radial nach außen die Umfangsfläche überragenden,
gegebenenfalls unterbrochenen Flansch aufweist, und mit einem mit einer inneren
Umfangsfläche eines Tragabschnittes auf der äußeren Umfangsfläche sitzenden Bremsring,
der mittels in wesentlichen achsparalleler, den Flansch und den Tragabschnitt durchsetzender
Schrauben am Flansch gehalten ist, wobei an den Tragabschnitt mit Abstand nach radial
außen zwei durch radiale Lüftungskanäle voneinander getrennte, durch radiale, am
Tragabschnitt ansetzende Ventilationsrippen miteinander verbundene Reibringe anschließen,
zwischen welche eine vom Tragabschnitt radial auskragende und mit den Ventilationsrippen
verbundene Mittelrippe eingreift.
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Es sind Bremsscheiben bekannt, bei welchen die Nabe anschließend an
eine zylindrische Umfangsfläche einen radial nach außen auskragenden Flansch aufweist
und der zu seiner Zentrierung mit einer zylindrischen Innenfläche auf der Umfangsfläche
sitzende Bremsring mittels achsparalleler Schrauben an dem Flansch angeschraubt
ist. Weiterhin sind vielfach belüftete Bremsscheiben mit radialen, von zwei Reibringen
und diese verbindenden, radialen Ventilationsrippen begrenzten Lüftungskanälen bekannt,
wobei sich zwischen einem Tragabschnitt und den Reibringen Ringspalte befinden,
die
Ventilationsrippen am Tragabschnitt angreifen und der Tragabschnitt weiterhin eine
umlaufende, zwischen die Reibringe eingreifende und mit den Ventilationsrippen verbundene
Mittelrippe aufweist. Es mag nahe liegen, die Merkmale dieser bekannten Bremsscheiben
zu einer Bremsscheibe der eingangs genannten Art zu kombinieren.
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Bei andersartigen Bremsscheiben ist es bekannt, den Bremsring ein-
oder mehrstückig aus Grauguß zu gießen. Auch ist es bekannt, innere, ringförmige
Tragabschnitte des Bremsringes in Umfangsrichtung gleichmäßig wenigstens teilweise
zu unterteilen, um übermäßige Spannungen am radial inneren Rand des Bremsringes
zu vermeiden.
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Für zweiteilige Wellenbremsscheiben für Schienenfahrzeuge ist eine
Vielzahl von Verbindungsarten zwischen Nabenteil und Reibring bekannt. Sie reichen
von der einfachen Flanschverbindung bis zu komplizierten, elastischen Bauelementen.
Die einfachen Flanschverbindungen haben den Nachteil, nur für niedrige Belastungen
geeignet zu sein, während die letzteren meistens aufwendig sind.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Bremsscheibe der eingangs angegebenen
Art zu schaffen, welche eine einfache und billige Herstellung aus wenigen Teilen
bei leichter Montage und Demontage ermöglicht, welche lange Betriebszeiten auch
bei hohen Belastungen bietet und welche ein günstiges Reib- und Verschleißverhalten
zeigt.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die Kombination der zum
Teil an sich bekannten Merkmale gelöst, - daß der Bremsring einstückig aus Grauguß
gefertigt ist, - daß die Mittelrippe in Umfangsrichtung gleichmäßig unterteilt ist,
wobei jeder Abschnitt mit zumindest zwei Ventilationsrippen verbunden ist,
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daß der Tragabschnitt zumindest seitens des Flansches in einer die Unterteilung
der Mittelrippe entsprechenden Teilung in Umfangsrichtung in Segmentlappen unterteilt
ist, wobei die Segmentlappen sich von der.seitlichen Stirnfläche des Tragabschnittes
nmlnaes axial/annähernd bis zur Ansatzstelle der Ventilationsrippen erstrecken,
- daß die beiden Umfangsflächen Kegelmantelflächen mit gleicher Neigung von ca.
1:100, bezogen auf die Bremsscheibenachse, von mit ihrer Spitze dem Flansch abgewandten
Kegeln sind und - daß der Tragabschnitt mit Preß- oder Schrumpfsitz auf dem Nabenteil
sitzt.
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Bei einer derart ausgebildeten Bremsscheibe kann es des weiteren vorteilhaft
sein, wenn jeder Abschnitt der Mittelrippe mit drei Ventilationsrippen verbunden
ist, wobei die mittlere Ventilationsrippe stärker als die beiden seitlichen Ventilationsrippen
ausgebildet ist, und/oder wenn jeder Segmentlappen von einer Schraube durchsetzt
ist.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer nach der Erfindung
ausgebildeten Bremsscheibe dargestellt, und zwar zeigt Bild 1 einen die Achse der
Bremsscheibe beinhaltenden Teilschnitt und Bild 2 links eine Teilaufsicht und rechts
einen Teilschnitt entlang der dem Bremsring zugewandten, radialen Flanschfläche,
wobei der vordere Reibring teilweise aufgebrochen ist.
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Die Bremsscheibe weist gemäß Fig. 1 ein Nabenteil 1 mit einer zylindrischen
Innenfläche 2 auf, mit welcher es auf einer abzubremsenden, nicht dargestellten
Radsatzwelle zu halten ist. Die Achse der Bremsscheibe und des Nabenteiles 1 ist
mit 3 bezeichnet. Nahe ihres einen, axialen Endes ist das Nabenteil 1 mit einem
radial auskragenden Flansch 4 versehen. Im übrigen ist das Nabenteil 1 von einer
äußeren Umfangsfläche 5 begrenzt, welche als Kegelmantelfläche eines sich zum Flansch
4 hin erweiternden Kegels ausgebildet ist, wobei die Neigung der Umfangsfläche 5,
bezogen auf die Richtung der Achse 3,etwa 1:100 beträgt; in Fig. 1 ist diese geringe
Neigung besonders deutlich herausgestellt. Nahe des dem Flansch 4 abgewandten Randes
kann die Umfangsfläche 5 einen kurzen Abschnitt 6 mit größerer Neigung aufweisen.
Auf dem Nabenteil 1 sitzt ein Bremsring 7, der zwei axial zueinander versetzte,
durch radiale Ventilationsrippen 8 miteinander verbundene Reibringe 9, 10 besitzt.
Die Reibringe 9 und 10 umgeben mit radialem Abstand a zur Bildung von ringförmigen
Lufteintrittsschlitzen einen Tragabschnitt 11, der mit einer inneren Umfangsfläche
12 auf der äußeren Umfangsfläche 5 sitzt; die Umfangsfläche 12 stellt dabei eine
zur Umfangsfläche 5 komplementäre Kegelmantelfläche dar. Der Tragabschnitt 11 weist
eine Mittelrippe 13 auf, welche radial auskragt und zwischen die Reibringe 9 und
10 eingreift.
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Die Ventilationsrippen 8 erstrecken sich von den Reibringen 9 und
10 zur Mittelrippe 13 und unter Überbrückung des Abstandes a zur Außenfläche des
Tragteiles 11. Das Tragteil 11, die Mittelrippe 13, die Reibringe 9 und 10 und die
Ventilationsrippen 8 sind einstückig aus Grauguß gegossen, während das Nabenteil
1 aus einem anderen Werkstoff, vorzugsweise Stahlguß,bestehen kann.
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Der Flansch 4 weist in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnete
axiale Durchbohrungen 14 auf, welche mit ent-
sprechenden, axialen
Durchbohrungen 15 des Tragabschnittes 11 fluchten. Durch die Durchbohrungen 14 und
15 greifen achsparallele Schrauben 16, welche den Tragabschnitt 11 mit seiner radialen
Stirnfläche 17 mit Vorspannung an die radiale Innenfläche des Flansches 4 anpressen.
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In der gegenüber Bild 1 etwas verkleinerten Darstellung nach Bild
2 ist in der links dargestellten Aufsicht das Nabenteil 1 mit dem Flansch 4 gezeigt.
Es sind auch die Ansätze von Ventilationsrippen 8, die allerdings größtenteils ebenso
wie die Mittelrippe 13 hinter dem Reibring 10 liegen, sowie die Schrauben 16 zu
sehen. Im rechts anschließenden Abschnitt des Bildes 2 ist der Flansch 4 des Nabenteiles
1 entfernt und ist der Reibring 10 teilweise weggeschnitten. Es ist zu erkennen,
daß die Mittelrippe 13 in Umfangsrichtung gleichmäßig durch Einschnitte 18 unterteilt
ist, wobei jeder Abschnitt der Mittelrippe 13 mit drei Ventilationsrippen verbunden
ist. Von den drei jeweils mit einem Abschnitt 13' der Mittelrippe 13 verbundenen
Ventilationsrippen ist die mittlere Ventilationsrippe 8' wesentlich stärker als
die beiden seitlichen Ventilationsrippen 8 ausgebildet. Die beiden axialen Endbereiche
des Tragabschnittes 11, die in Bild 1 mit den strichpunktierten Linien 19 abgegrenzt
sind, sind in einer der Unterteilung der Mittelrippe 13 entsprechenden Teilung in
Umfangsrichtung in einzelne Segmentlappen 20 unterteilt, wobei die Trennfugen 21
zwischen den Segmentlappen 20 sich von der Stirnfläche 17 und auch von der andersseitigen
Stirnfläche des Tragabschnittes 11 axial bis etwa zur Ansatzstelle der Ventilationsrippen
8 am Tragabschnitt 11 erstrecken. Jeder Segmentlappen 20 ist von einer Durchbohrung
15 und einer Schraube 16 durchsetzt.
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Der Tragabschnitt 11 weist einen Preßsitz auf dem Nabenteil 1 auf,
er ist hierzu mit einem Untermaß seiner Umfangsfläche 12 von etwa 0,6 bis 1 mm auf
das Nabenteil 1
aufgeschrumpft. Die Kegelmantelform der Umfangsflächen
5 und 12 schließt das Auftreten hoher Biegebeanspruchungen in den Segmentlappen
20 infolge des Press- bzw. Schrumpfsitzes aus. Die Neigung des Kegelsitzes ist derart
gewählt, daß die Segmentlappen auf die Umfangsfläche 5 des Nabenteiles 1 aufschlüpfen,
bevor die Aufschrumpfphase beginnt; hierzu ist eine Neigung von ca. 1:100 zweckmäßig.
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Die Durchbohrungen 14 und 15 im Flansch 4 bzw. Tragabschnitt 11 weisen
gleichen Durchmesser auf, im demontierten Zustand des Bremsringes 7 weist jedoch
der Teilkreis der Durchbohrungen 15 einen um das Schrumpfmaß kleineren Durchmesser
als der Teilkreis der Durchbohrungen 14 auf. Beim Aufpressen bzw. Aufschrumpfen
ergeben sich dann gleiche Teilkreis-Durchmesser. Zur Montage wird der Bremsring
7 mit der größeren Kegelöffnung über die Umfangsfläche 5 des Nabenteiles 1 geschoben,
wobei die dem Flansch 4 zugewandten Segmentlappen 20 jedenfalls auf die Umfangsfläche
5 gelangen, der Abschnitt 6 erleichtert dieses Aufschieben. Sodann erfolgt ein weiteres
Aufschrumpfen bzw. Aufpressen, bis die Stirnfläche 17 an der inneren Radialfläche
des Flansches 4 zur Anlage gelangt. Es ist hierbei darauf zu achten, daß die Durchbohrungen
des Flansches 4 und des Tragabschnittes 11 fluchten. Anschließend werden die Schrauben
16 eingesetzt und festgezogen. Die Zahl und Größe der Schrauben 16 ist abhängig
von dem aufzunehmenden Bremsmoment einschließlich der axialen und vertikalen Stöße;
die Verschraubung wird derart gewählt, daß der Formschluß einschließlich nötiger
Sicherheit alleine, ohne Berücksichtigung des Press- bzw. Schrumpfsitzes, die auftretenden
Belastungen aufzunehmen vermag.
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Es ergibt sich somit eine Bremsscheibe, bei welcher die guten Reibeigenschaften
des Graugußes unter Einbezug seiner wesentlich höheren Druck- als Zugbelastbarkeit
in Kombination mit einer formschlüssigen Schraubenverbindung ausgenutzt werden,
wodurch die sichere Funktion der Brems-
scheibe auch bei hohen
Erwärmungen auf beispielsweise 400" C und damit Lockern des Press- bzw. Schrumpfsitzes
gewährleistet ist.
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In Abänderung vom vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist
es möglich, die Mittelrippe 13 und die Segmentlappen 20 in anderen Teilungen zu
unterteilen, beispielsweise derart, daß jedem Abschnitt 13' nur zwei Ventilationsrippen
8 zugeordnet sind. Weiterhin ist es möglich, den Tragabschnitt 11 nur auf seiner
dem Flansch 4 zugewandten Seite in Segmentlappen 20 zu unterteilen.
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In weiterer Abänderung muß der Flansch 4 nicht ringförmig geschlossen
ausgebildet sein, er kann auch unterbrochen, vorzugsweise mit einer der Teilung
der Mittelrippe 13 bzw. Segmentlappen 20 entsprechenden Teilung unterteilt sein.
Schließlich ist es auch möglich, den Tragabschnitt 11 in Umfangsrichtung in einer
der Teilung der Mittelrippe 13 und Segmentlappen 20 entsprechenden Teilung vollständig
zu unterteilen, die Einschnitte 18 sind hierbei radial nach innen vollständig durch
den Tragabschnitt 11 durchzuführen.
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Kurzfassung: Die besonders für Schienenfahrzeuge geeignete Bremsscheibe
umfaßt ein Nabenteil 1 mit einem einseitigen Flansch 4, auf welchen mit Press- oder
Schrumpfsitz ein Tragabschnitt 11 eines einstückig aus Grauguß gegossenen Bremsringes
7 sitzt. Der Bremsring 7 besteht aus zwei durch Ventilationsrippen 8 miteinander
verbundenen Reibringen 9 und 10, zwischen welche eine Mittelrippe 13 eingreift.
Die Mittelrippe 13 und der axiale, dem Flansch 4 zugewandte Randbereich des Tragabschnittes
11 sind in Umfangsrichtung gleichmäßig in Abschnitte 13' bzw. Segmentlappen 20 unterteilt.
Die Preßsitzflächen zwischen Nabenteil
1 und Tragabschnitt 11
sind als Kegelmantelflächen eines zum Flansch 4 sich erweiternden Kegels mit einer
Neigung von etwa 1:100 ausgebildet. Zusätzlich ist das Nabenteil 1 mit dem Tragabschnitt
11 durch achsparallele Schrauben 16 verbunden, welche Durchbohrungen 14 bzw.
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15 des Flansches 4 bzw. Tragabschnittes 11 durchsetzen.
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Bezugszeichenliste 1 Nabenteil 2 Innenfläche 3 Achse 4 Flansch 5
Umfangsfläche 6 Abschnitt 7 Bremsring 3 8' Ventilationsrippe 9 Reibring 10 Reibring
11 Tragabschnitt 12 Umfangsfläche 13 Mittelrippe 13' Abschnitt 14 Durchbohrung 15
Durchbohrung 16 Schrauben 17 Stirnfläche 18 Einschnitt 19 Linie 20 Segmentlappen
21 Trennfuge a Abstand