-
-
Pendelaufhängung für einen Bremsbelaghalter einer
-
Schienenfahrzeug-Scheibenbremse Die Erfindung betrifft eine Pendelaufhängung
für einen einen insbesondere nierenförmigen, ein- oder mehrteiligen Bremsbelag halternden
Bremsbelaghalter einer Schienenfahrzeug-Scheibenbremse, mit einem um eine im wesentlichen
horizontal und parallel zur Brembelagebene verlaufende Drehachse schwenkbar am Bremsbelaghalter
angelenkten, sich aufwärts zu einem fahrzeug- bzw. drehgestell festen Lager erstreckenden
Pendelhebel.
-
Bei Pendelaufhängungen der vorstehend genannten Art ist es üblich,
den Pendelhebel mittel- oder unmittelbar am oberen Ende des Bremsbelaghalters anzulenken,
wobei die Anlenkung sich wenigstens annähernd in einer zur Ebene des Bremsbelages
rechtwinklig verlaufenden, vertikalen Ebene befindet, in welcher sich auch die Mittellinie
für die auf den Bremsbelaghalter ausübbare Bremsenzuspannkraft befindet. Die Anlenkung
des Pendelhebels kann unmittelbar an am Bremsbelaghalter befindlichen Lagerböcken
oder auch vermittels eines sogenannten Gabelbolzens erfolgen, wobei die Achse des
Gabelbolzens vertikal in der vorstehend erwähnten Ebene verläuft, die sich am oberen
Ende des Gabelbolzens befindliche Gabel der Anlenkung des Pendelhebels dient und
der Schaft des Gabelbolzens gegebenenfalls mehrfache Lagerungen in Lagerböcken des
Bremsbelaghalters und an die Bremsenzuspannkraft übertragenden Bremszangenhebeln
aufweist.
-
Die aus dem Bremsbelaghalter und dem in diesem gehaltenen Bremsbelag
gebildeten Bremsbacken erfahren während Bremsungen infolge der auf den Bremsbelag
einwirkenden Reibkräfte ein Drehmoment, welches die Bremsbacke und damit auch den
Bremsbelaghalter um eine etwa den Flächenschwerpunkt des Bremsbelages durchsetzende,
senkrecht zur Ebene des Bremsbelages verlaufende Achse zu drehen sucht. Dieses Drehmoment
muß bei den herkömmlichen Pendelaufhängungen durch ein vom Pendelhebel oder dem
Bremszangenhebel auf den Brembelaghalter auszuübendes Gegendrehmoment ausgeglichen
werden, die Lagerstellen des Pendelhebels bzw. des Bremszangenhebels sind entsprechend,
zumeist mit relativ großer, axialer Erstreckung auszubilden und die genannten Hebel
selbst müssen derart ausgebildet werden, daß sie diese zusätzliche Belastung aufzunehmen
vermögen. Bei den bekannten Pendelaufhängungen ist es also nachteilig, daß das erwähnte
Drehmoment mit den Bremsbelaghaltern gekoppelte Bauteile mit zusätzlichen Kräften
belastet, die wiederum abgestützt werden müssen. Dabei treten während Bremsungen
Winkelverschiebungen auf, welche die optimale Positionierung der Bremsbacke verändern.
-
Aus der DE-OS 31 23 640 ist es bekannt, das am Bremsbelaghalter während
Bremsungen auftretende, erwähnte Drehmoment durch ein Gegendrehmoment zu kompensieren,
weches durch eine spezielle Anordnung des fahrzeug-oder drehgestellfesten Lagers
des Pendelhebels bewirkt wird. Der Pendelhebel ist hierbei fest mit dem Bremsbelaghalter
zu verbinden, es kann also kein üblicher Pendelhebel verwendet werden, sondern dieser
ist in Art einer Blattfeder derart auszuführen, daß er die Drehmomentbelastung zu
übertragen vermag.
-
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Pendelaufhängung der eingangs genannten
Art mit einfachen Mitteln derart auszubilden, daß sie die Mängel der bekannten Anordnungen
vermeidet, insbesondere eine Kompensation des während Bremsungen am Bremsbelaghalter
wirkenden
Drehmomentes durch ein Gegendrehmoment bewirkt und somit
die am Bremsbelaghalter angelenkten Hebel und deren Lagerstellen von zusätzlichen
Drehmomentbelastungen entlastet.
-
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß, bezogen
auf eine den oder die Reibungsmittelpunkte des Bremsbelages bzw. der Brembelagteile
beinhaltende, zur Bremsbelagebene rechtwinklige, vertikale Mittelebene, der Pendelhebel
bezogen auf die abzubremsende Bremsscheibe radial nach außen versetzt zu dieser
Mittelebene am Bremsbelaghalter angelenkt ist. Falls dem Bremsbelag ober- und unterhalb
einer horizontalen Mittelebene im wesentlichen symmetrisch je ein Reibungsmittelpunkt
zuordenbar ist, ist es dabei nach der weiteren Erfindung vorteilhaft, wenn der Vertikalabstand
der Reibungsmittelpunkte von der horizontalen Mittelebene zum Horizontalabstand
der Anlenkung des Pendelhebels am Bremsbelaghalter zur vertikalen Mittelebene im
wenigstens annähernd gleichen Verhältnis zueinander stehen wie die Größe der Vertikalkraftkomponente
zur Größe der Horizontalkraftkomponente der in den Reibungsmittelpunkten während
Bremsungen angreifenden Reibungskräfte. Beim Erfüllen dieser Bedinungen wird ein
wenigstens annähernd vollständiges Kompensieren des in Rede stehenden Drehmomentes
erzielt.
-
Nach weiteren Merkmalen der Erfindung kann es zweckmäßig sein, wenn
sich die Anlenkung des Pendelhebels eines Bremsbelaghalters im Abstand zum vertikal
oberen Ende des Bremsbelaghalters befindet, insbesondere, wenn sich die Anlenkung
nahe der horizontalen Mittelebene befindet.
-
Hierdurch sind die Vorteile erzielbar, daß bei beibehaltenem, fahrzeug-bzw.
drehgestellfesten Lager für den Pendelhebel letzterer relativ lang ausbildbar ist,
so daß er unter Berücksichtigung der Belagabnutzung verminderte Schrägstellungen
erfährt und somit verminderte Kippkräfte bewirkt oder, daß bei Beibehalten der üblichen
Pendelhebellänge das fahrzeug- bzw. drehgestellfeste Lager tiefer angeordnet werden
kann und somit die Bauhöhe für die Schienenfahrzeug-Scheibenbremse vermindert wird.
-
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer nach der Erfindung
ausgebildeten Pendelaufhängung schematisch verdeutlicht, und zwar zeigt Fig.l schematisch
einen Ausschnitt aus einer Schienenfahrzeug-Scheibenbremse, welcher die Funktion
der Pendelaufhängung verdeutlicht und Fig.2 eine Aufsicht auf einen Bremsbelaghalter
mit angelenktem Pendelhebel in verkleinertem Maßstab.
-
In Fig.l ist ein Ausschnitt aus einer Bremsscheibe 1 dargestellt,
an welche ein in Annäherung nierenförmiger, zweiteiliger Bremsbelagteil 2 anpreßbar
ist. Der Bremsbelag 2 ist in üblicher Weise entlang einer horizontalen Mitteleben
3 in die beiden Bremsbelaghälften 2a und 2b geteilt; Die beiden Bremsbelaghälften
2a und 2b liegen an einer Trennfuge 4 aneinander an. Für jede Bremsbelaghälfte 2a
und 2b ist ein Reibungsmittelpunkt 5a bzw. 5b festlegbar, in welchem während \ Bremsungen,
beim Andrücken der Bremsbelaghälfte 2a,2b an die Bremsscheibe 1, die auftretenden
Reibkräfte konzentriert an die Bremsbelaghälften 2a,2b angreifend vorstellbar sind;
diese konzentrierten Reibkräfte sind in Fig.l mit FR bezeichnet. Durch die Reibungsmittelpunkte
5a,5b verläuft eine vertikale, zur Bremsbelagebene rechtwinklige Mittelebene 6.
Der Bremsbelaghalter ist die beiden Bremsbelaghälften 2a,2b überdeckend vorzustellen,
in ihm sind die beiden Bremsbelaghälften 2a,2b gehaltert und auf diesen Bremsbelaghalter
wirkt die Bremsenzuspannkraft konzentriert vorstellbar in der Schnittlinie M der
beiden Mittelebenen 3 und 6 angreifend ein.
-
Weiterhin ist in Fig.l die Anordnung eines Pendelhebels 7 angedeutet,
dessen unteres Ende in einer Lagerung 8 am Bremsbelaghalter und dessen oberes in
einer Lagerung 9 an einem fahrzeug- bzw.drehgestellfestem tLag-er-angel-enkt-ist.
In beiden Lagerungen 8 und 9 ist der Pendelhebel 7 jeweils um horizontale, zur Ebene
des Bremsbelages 2 parallele Drehachsen lOa, lOb schwenkbar.
-
Es sei angenommen, daß die Bremsscheibe 1 während einer Bremsung in
der durch Pfeil w angedeuteten Drehrichtung rotieren. An der an die Bremsscheibe
1 angepreßten Bremsbelaghälfte 2a greifen dann Reibkräfte an, welche zur Reibkraft
FR aufsummierbar sind. Die Reibkraft FR greift dabei am Reibungsmittelpunkt 5 a
an und verläuft schräg nach abwärts und bezogen auf die Bremsscheibe 1 radial außen.
Diese Reibkraft FR ist in eine horizontale Reibkraftkomponente FH und eine vertikale
Reibkraftkomponente FV aufteilbar, wobei die Reibkraftkomponente FH bezogen auf
die Bremsscheibe 1 nach außen und die Reibkraftkomponente FV nach unten gerichtet
verläuft. Der Reibungsmittelpunkt 5a weist von der horizontalen Mittelebene 3 einen
Abstand L auf, während sich die Lagerung 8 des vertikal nach aufwärts erstreckenden
Pendelhebels 7 im Abstand 1 nach, bezogen auf die Bremsscheibe 1, radial außen versetzt
befindet.
-
Für die untere Bremsbelaghälfte 2b gelten ähnliche Verhältnisse, ihr
Reibungsmittelpunkt 5b befindet sich im Abstand L unterhalb der horizontalen Mittelebene
3 und ebenfalls im Horizontalabstand 1 nach radial innen versetzt zur Lagerung 8
des Pendelhebels 7. Im Reibungsmittelpunkt 5b greift während Bremsungen eine Reibkraft
FR an, welche entsprechend der Bewegungsrichtung der Reibfläche der Bremsscheibe
1 in Richtung zur Bremsscheibenachse hingeneigt schräg nach abwärts verläuft. Es
ist feststellbar, daß beide Reibkräfte FR für die beiden Bremsbelaghälften 2a,2b
etwa rechtwinklig zur durch die Reibungsmittelpunkte 5a,5b zu ziehenden Radiuslinie
für die Bremsscheibe 1 verlaufen. Die beiden Reibkräfte FR weisen wenigstens annähernd
gleiche Größe auf, die am Reibungsmittelpunkt 5b angreifende Reibkraft FR ist in
eine horizontale Reibkraftkomponente FH und eine vertikale Reibkraftkomponente FV
aufteilbar. Die Reibkraftkomponenten FH und FV für beide Bremsbelaghälften 2a und
2b weisen gleiche Größen auf, wobei die Reibkraftkomponenten FH in zueinander entgegengesetzten
Richtungen, beide Reibkraftkomponenten FV dagegen nach unten gerichtet verlaufen.
Aus den Reibkraftkomponenten ist ableitbar, daß am Bremsbelag 2 während der erwähnten
Bremsungen ein um den Schnitpunkt M in Pfeilrichtung
wirkendes Drehmoment
von der Größe 2xFHxL und eine vom Pendelhebel 7 anzunehmende, durch einen Pfeil
angedeutete Vertikalkraft von der Größe 2xFV wirken. Es ist nun möglich, den Abstand
1 derart zu bemessen, daß die am Pendelhebel 7 angreifende Vertikalkraft ein Drehmoment
auf den Brembelag 2 ausübt, welches entgegengerichtet und gleich groß zum am Schnittpunkt
M wirkenden Drehmoment ist, so daß sich die beiden Drehmomente gegenseitig aufheben
und vom Bremsbelag 2 kein freies Drehmoment nach außen ableitbar ist. Die Bedingung
hierzu lautet 2 x FH x L = 2 x FV x 1.
-
Es ist selbstverständlich, daß die vorstehend erläuterten Verhältnisse
und Bedingungen auch für einstückige oder andersartig als in Fig.l dargestellt geteilte
Bremsbeläge gelten, wenn nur die Umrißlinien dieses ein- bzw. mehrteiligen Bremsbelages
der gemeinsamen, zum Bremsbelag 2 zusammengesetzten Bremsbelaghälften 2a und 2b
entsprechen.
-
Allgemein ausgedrückt gelten diese Verhältnisse stets, wenn für den
beliebig ausbildbaren Bremsbelag ober- und unterhalb der horizontalen Mittelebene
3 im wesentlichen symmetrisch zueinander je ein Reibungsmittelpunkt theoretisch
festlegbar ist.
-
In Fig.2 ist ein Bremsbelaghalter 11 in Aufsicht dargestellt, an welchem
unterhalb der Zeichenebene ein ein- oder mehrteiliger Bremsbelag gemäß den vorstehenden
Erläuterungen gehaltert ist. Am Bremsbelaghalter 11 ist das Ende eines diesen teilweise
übergreifenden Bremszangenhebels 12 angelenkt, vermittels des Bremszangenhebels
12 ist auf den Bremsbelaghalter 11 die Zuspannkraft für die Scheibenbremse einleitbar.
Oberhalb des Bremszangenhebels 12 ist am Bremsbelaghalter 11 nach radial außen versetzt
die Lagerung 8 für den Pendelhebel 7 mittels Schrauben 13 angebracht. Die obere,
fahrzeugrahmen- bzw.
-
drehgestellfeste Lagerung 9 ist ebenfalls dargestellt. Die Lagerung
8 befindet sich zur vertikalen Mittelebene des Bremsbelaghalters 11 nach radial
außen versetzt weit unterhalb der oberen Begrenzung des Bremsbelaghalters 11 dicht
oberhalb des Bremszangenhebels 12 und damit möglichst nahe der horizontalen Mittelebene
3, wobei die Anordnung den
zu Fig. 1 erläuterten Bedinungen entspricht.
Durch die relativ tiefe Anordnung der Lagerung 8 ist bei gegebener Länge des Pendelhebels
7 auch die Lagerung 9 relativ tief anbringbar, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist. Der
vertikale Raumbedarf der aus dem Bremsbelaghalter 11 und dem in diesem gehaltenen
Bremsbelag zusammengesetzten Bremsbacke mitsamt ihrer Pendelaufhängung ist daher
sehr gering. Die Länge des Pendelhebels 7 darf einen unteren Grenzwert nicht unterschreiten,
da der Pendelhebel 7 unter Berücksichtigung des Bremsbelagverschleisses Schrägstellungen
erfährt, welche im Zusammenwirken mit den vom Pendelhebel 7 aufzunehmenden Kräften
Kippmomente auf den Bremsbelaghalter 11 bewirken, welche im Hinblick auf einen gleichmäßigen
Bremsbelagverschleiß bestimmte Grenzwerte nicht überschreiten sollen. In Abänderung
zu Fig.2 ist es auch möglich, die Lagerung 9 bei Verlängerung des Pendelhebels 7
in bisher üblicher Höhenlage, also höher als in Fig. 2 gezeigt, am Fahrzeug bzw.
dem Drehgestellrahmen anzuordnen. Die Kippwinkel des Pendelhebels 7 und damit auch
die erwähnten Kippmomente werden hierdurch vermindert.
-
Die Pendelaufhängung ist für in beide Drehrichtungen drehbare Bremsscheiben
1 verwendbar, wobei unabhängig von der Drehrichtung ein jeweils vollständiger Ausgleich
der an der Bremsbacke und damit am Bremsbelaghalter 11 auftretenden Drehmomente
erreichbar ist. Bei zu Fig.l umgekehrter Drehrichtung der Bremsscheibe 1 vertauschen
sich lediglich die an den Reibungsmittelpunkten 5a und 5b angreifenden Reibkräfte
FR, das an der Schnittlinie M wirkende Drehmoment und auch das durch die Pendelhebelbelastung
auf den Bremsbelaghalter 11 ausübbare Drehmoment kehren sich jeweils um.
-
Kurzfassung: Die Pendelaufhängung für einen Bremsbelaghalter einer
Schienenfahrzeug-Scheibenbremse weist einen um einen Abstand (1) zu
einer
vertikalen Mittelebene (6) nach radial außen in einen Lager (8) angelenkten, sich
vertikal nach oben erstreckenden Pendelhebel (7) auf.
-
Der Abstand (1) ist dabei derart gewählt, daß die vom Bremsbelaghalter
auf den Pendelhebel (7) zu übertragenden Kräfte am Bremsbelaghalter ein Drehmoment
bewirken, welches das während Bremsungen durch die Reibkräfte am Bremsbelag (2)
bewirkte Drehmoment aufheben. Der Bremsbelaghalter ist daher während Bremsungen
von nach außen abzuleitenden Drehmomenten frei. Die Pendelaufhängung bietet die
Möglichkeit, den Pendelhebel (7) in Abstand vom oberen Ende des Bremsbelaghalters,
nahe der horizontalen Mittelebene (3), am Bremsbelaghalter anzuzlenken, so daß sich
eine kleine Bauhöhe und/oder geringe Schrägstellungen des Pendelhebels (7) ergeben.
-
Bezugszeichenliste 1 Bremsscheibe 2 Bremsbelag 2a, 2b Bremsbelaghälften
3 Horizontale Mittelebene 4 Trennfuge 5a,5b SbReibungsmittelpunkt 6 Vertikale Mittelebene
7 Pendelhebel 8 Lagerung 9 Lagerung lOa,lOb Drehachse 11 Bremsbelaghalter 12 Bremszangenhebel
13 Schrauben FR Reibkraft M Schnittlinie W Drehrichtung FH Reibkraftkomponente FV
Reibkraftkomponente L Abstand 1 Abstand