DE3436729A1

DE3436729A1 - Bremsscheibe

Info

Publication number: DE3436729A1
Application number: DE19843436729
Authority: DE
Inventors: Norbert-Eberhardt Dipl.-Ing. 2942 Jever Blohm; Wolfgang Dipl.-Ing. 2948 Schortens Bruns; Wilhelm Prof. Dr.-Ing. 5910 Kreuztal Schwarz
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Vulkan Kocks 2820 Bremen De GmbH
Priority date: 1984-10-06
Filing date: 1984-10-06
Publication date: 1986-04-10

Description

Bremsscheibe
Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremsscheibe für eine Scheibenbremse, die durch eine Bremszange vom Umfang her umgriffen wird, wobei sich die mit Reibbelägen versehenen Bremsbacken an ihre Stirnseiten anlegen.
Derartige Bremsscheiben sind für unterschiedliche Einsatzzwecke vorgesehen. Dazu gehört auch die Verwendung bei Containerkranen sowie Stripper- und Zangenkranen. Bei in zeitlichen Abständen erfolgenden Bremsvorgängen treten jeweils kurzzeitig durch die Reibung zwischen Bremszange und Bremsscheibe verhältnismäßig starke Erwärmungen auch der Bremsscheibe auf. Diese kurzzeitigen Erwärmungen bewirken ein beträchtliches Temperaturgefälle zwischen den äußeren, von der Bremszange umgriffenen Bereichen der Bremsscheibe und ihrem nur langsam der Erwärmung folgenden Innenteil. Dieses Temperaturgefälle führt zu Spannungen zwischen den äußeren und den inneren Bereichen der Bremsscheibe, welche Überbeanspruchungen des Materials bis zur Bruchgrenze zur Folge haben können.
Bisher erwogene Maßnahmen, dem abzuhelfen, wie Vergrößung der Scheibendicke zu Erhöhung der Wärmeaufnahmefähigkeit und damit Herabsetzung der Temperatur, Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit, um das Temperaturgefälle zu vermindern, oder eine Wasserkühlung der Scheibe sind unzureichend bzw. nur mit unverhältnismäßig großem Aufwand durchführbar. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die erläuterten Nachteile der bekannten Konstruktion mit geringem Aufwand nachhaltig zu vermeiden und insbesondere durch Temperaturunterschiede bedingte Uberbeanspruchungen auszuschließen.
Danach wird für eine Bremsscheibe der eingangs angegebenen Art vorgeschlagen, daß eine scheiben- oder ringförmige Nabe zur Übertragung des Bremsmomentes auf die abzubremsende Welle auf dieser befestigt ist und daß eine die Nabe umgebende mit ihr drehfest verbundene Bremsringanordnung mit der Breite der Reibbeläge entsprechender radialer Breite vorgesehen ist. Durch diese Zweiteilung der Bremsscheibe in Nabe und Bremsringanordnung wird erreicht, daß der bei Bremsvorgängen thermisch beanspruchte Teil, nämlich die Bremsringanordnung, sich unabhängig von der Nabe ausdehnen kann. Die nur drehfeste Verbindung zwischen beiden Teilen sorgt für eine einwandfreie Überleitung der Bremskräfte auf die Nabe und die mit ihr fest verbundene Welle. Durch die Beschränkung der radialen Breite der Bremsringanordnung auf die Breite der Reibbeläge wird auch nur der kleinstmögliche, für die Bremsfunktion noch erforderliche Konstruktionsteil der thermischen Belastung ausgesetzt. Eine Wärmeübertragung auf die Nabe ist weitgehend unterbunden.
Die Verbindung der Bremsringanordnung mit der Nabe kann unterschiedlich gestaltet sein. Besonders günstig ist die Bremsringanordnung als auf die Nabe aufgeschrumpfter Bremsring mit auf der Ringfuge zwischen Nabe und Bremsring angeordneten Verbindungselementen ausgebildet. Hierbei findet zunächst nach Beginn des Bremsvorganges und Erwärmung des Bremsringes noch eine beschränkte Wärmeübertragung auf die Nabe statt, die aber mit zunehmender Ausdehnung des Bremsringes immer geringer wird, so daß nennenswerte Wärmespannungen in der Nabe überhaupt nicht auftreten. Der Bremsring kann sich praktisch frei ausdehnen, bleibt also ebenfalls von Wärmespannungen frei, zumal er einer sehr gleichmäßigen Erwärmung unterliegt.
Als zweckmäßige Verbindungselemente zwischen der Bremsringanordnung und der Nabe sind gleichmäßig über die Ringfuge verteilte, insbesondere achsparallel angeordnete Bolzen, Büchsen, Nut-Feder-Verbindungen oder dergleichen vorgesehen. Dadurch wird die unabhängige Ausdehnung der Bremsringanordnung nicht behindert, trotzdem aber eine zuverlässige Drehverbindung zur Nabe geschaffen. Um die Erwärmung der Bremsringanordnung mit ihrer geringen radialen Erstreckung in Grenzen zu halten, empfiehlt es sich, sie in axialer Richtung dicker zu gestalten als die Nabe, um damit eine höhere Wärmeaufnahmefähigkeit zu erreichen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Bremsringanordnung aus mehreren formschlüssig mit geringem tangentialem Spiel miteinander verbundenen Ringsegmenten gebildet ist.
Dadurch sind auch diese Ringsegmente bei Temperaturänderungen untereinander in tangentialer Richtung frei beweglich, bleiben also von Wärmespannungen völlig frei. Zweckmäßig sind die Ringsegmente je für sich mit der Nabe verschraubt und untereinander durch in den Radialfugen angeordnete Verbindungselemente, wie Bolzen, Büchsen, Nut-Feder-Verbindungen oder dergleichen verbunden.
Ein anderer Schritt der Erfindung sieht Vor, daß die Nabe aus mehreren formschlüssig mit geringem tangentialem Spiel miteinander verbundenen Nabensegmenten gebildet ist, die durch gleichmäßig über die Ringfuge verteilten Bolzen, Büchsen oder Nut-Feder-Verbindungen mit der Bremsringanordnung verbunden sind. Mit dieser Ausführung wird erreicht, daß aus der Wärmedehnung der Bremsringanordnung stammende Bewegungen, die in die Nabe eingeleitet werden, nicht zu Spannungen innerhalb der Nabe führen können, da die Segmente sich gegeneinander in ausreichendem Umfang bewegen können, ohne daß die Übertragung der Bremskräfte auf die Welle gestört wird.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Bremsscheibe dargestellt, und zwar in Fig. 1 in Stirnansicht einer Bremsscheibe mit ungeteiltem Bremsring und ungeteilter Nabe, in Fig. 2a, 2b, 3a, 3b, im Schnitt nach der Linie II, III, 4a, 4b, und 5 IV, V - II, III, IV, V in Fig. 1 durch und in Draufsicht auf verschiedene für die Ausführungsform nach Fig. 1 geeignete Verbindungen zwischen Bremsring und Nabe, in Fig. 6 und Fig. 7 in Stirnansicht und Schnitt einer Bremsscheibe mit geteiltem Bremsring und ungeteilter Nabe, in Fig. 8 und Fig. 9 im Schnitt nach der Linie VIII-VIII und IX-IX in Fig. 6 durch verschiedene für die Ausführungsform nach Fig. 6 geeignete Verbindungen zwischen den Ringsegmenten, Fig. 10 und Fig. 10a in Schnitt und Ansicht einer Bremsscheibe mit ungeteiltem Bremsring, mit Nabe, geteilten Verbindungsringen und vertikal zur Achsrichtung angeordneten Verbindungselementen.
Bei der Bremsscheibe nach Fig. 1 ist auf die Nabe 1 ein Bremsring 2 derart aufgeschrumpft und damit vorgespannt, daß er sich bei Erwärmung, also beim Bremsvorgang entspannt. Er kann statt dessen auch in jedem Falle mit geringem Spiel die Nabe 1 umgeben.
Eine nicht dargestellte Bremszange umgreift den Bremsring mit Bremsbacken, die mit Reibbelägen 3 versehen sind, welche beim Bremsen gegen die beiden Stirnflächen des Bremsringes 2 gepreßt werden. In der Ringfuge 4 zwischen der Nabe 1 und dem Bremsring 2 sind Verbindungselemente 5 zur Übertragung der Bremskräfte vom Bremsring auf die Nabe 1 angeordent.
Bei der Ausführung nach Fig. 2a und b sind für die Verbindungselemente Hülsen 6 mit stirnseitig durch Schrauben 7 leicht verspannten Scheiben 8 vorgesehen. Die Hülsen 6 durchsetzen Borungen, die von der Ringfuge 4 ausgehend je etwa zur Hätte in der Nabe 1 und dem Bremsring 2 liegen. Ihre Länge entspricht der Breite des Bremsringes 2 und der Nabe 1, die damit in axialer Richtung gegeneinander festgelegt sind.
Bei der Ausführung nach Fig. 3a und b sind statt der Hülsen 6 Paßstücke 9 in entsprechenden Nuten in der Nabe und dem Bremsring angeordnet. Die Ausführung nach Fig. 4a und b sieht als Verbindungselemente Vorsprünqe 10 an der Nabe 1 vor, die in entsprechende Ausnehmungen im Bremsring 2 hineinragen.
Eine weitere Ausführung gibt Fig. 5 wieder. Danach sind die Verbindungselemente in der Ringfuge 4 durch Scherbolzen 11 gebildet, die durch mittels Innensechskantschrauben 12 befestigte Anschlagringe 13 in den betreffenden Bohrungen gehalten werden.
Die Bremsscheibe nach Fig. 6 und 7 trägt auf der einstückigen Nabe 1 durch Schrauben 14 auf ihr befestigte Ringsegmente 15. Die Ringsegmente 15 sind untereinander durch Verbindungselemente mit geringem tangentialem Spiel, das Wärmedehnungen gegenüber der Nabe aufnimmt, verbunden. Fig. 8 gibt ein solches Verbindungselement in Form einer einfachen Nut-Feder-Verbindung entlang der Radialfuge 16 wieder. Bei der Ausführung nach Fig. 9 ist in eine Bohrung in der Radialfuge 16 ein Bolzen 17 mit einer umlaufenden Ringnut 18 eingesetzt, in die entsprechende Vorsprünge der Ringsegmente 15 eingreifen.
Bei der Ausführung nach Fig. 10 und 10a besteht die Bremsscheibe aus der Nabe 1, aus den Verbindungsringen 1a und 1b, den vertikal angeordneten Bolzen 20 und dem ungeteilten Bremsring 2.
Die Nabe 1 und die Verbindungsringe 1a - 1b sind durch Schrauben und Muttern 21, 22, 23, 24 miteinander verbunden. Das Bremsmoment zwischen Bremsring und Verbindungsringen 1a - 1b wird durch gleichmäßig am Umfang verteilte Bolzen 20 übertragen.
Die Teilung der Verbindungsringe la, 1b über Montageteilungsfugen 25 gewährleistet ein ungehindertes Auswechseln des Bremsringes 2 ohne weitere Demontage der Antriebselemente.

Claims

Patentansprüche 1. Bremsscheibe für eine Scheibenbremse, die durch eine Bremszange vom Umfang her umgriffen wird, wobei sich die mit Reibbelägen versehenen Bremsbacken an ihre Stirnseiten anlegen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß eine scheiben-oder ringförmige Nabe (1) zur Übertragung des Bremsmomentes auf die abzubremsende Welle auf dieser befestigt ist und daß eine die Nabe (1) umgebende, mit ihr drehfest verbundene Bremsringanordnung (2, 15) mit der Breite der Reibbeläge (3) entsprechender radialer Breite vorgesehen ist.
2. Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsringanordnung als auf die Nabe (1) aufgeschrumpfter Bremsring (2) mit auf der Ringfuge (4) zwischen Nabe (1) und Bremsring (2) angeordneten Verbindungselementen (5) ausgebildet ist.
3. Bremsscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Verbindungselemente gleichmäßig über die Ringfuge (4) verteilte, insbesondere achsparallel angeordnete Bolzen, Büchsen, Nut-Feder-Verbindungen oder dergleichen vorgesehen sind.
4. Bremsscheibe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsringanordnung in axialer Richtung dicker als die Nabe (1) ist.
5. Bremsscheibe nach Anspruch 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsringanordnung aus mehreren formschlüssig mit geringem tangentialem Spiel miteinander verbundenen Ringsegmenten (15) gebildet ist.
6. Bremsscheibe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringsegmente (15) je für sich mit der Nabe (1) verschraubt und untereinander durch in den Radialfugen (16) angeordnete Verbindungselemente, wie Bolzen, Büchsen, Nut-Feder-Verbindungen oder dergleichen verbunden sind.
7. Bremsscheibe nach Anspruch 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (1) aus mehreren formschlüssig mit geringem tangentialem Spiel miteinander verbundenen Nabensegmenten gebildet ist, die durch gleichmäßig über die Ringfuge verteilte Bolzen, Büchsen, Nut-Feder-Verbindungen mit der Bremsringanordnung verbunden sind.