DE3839073C2 - - Google Patents

Description

Bremsscheibe für Schienenfahrzeuge

Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibe nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruches.

Bei Radbremsscheibenkonstruktionen bekannter Art (DE-OS 34 13 843) sind zu beiden Seiten eines Steg- bzw. Radscheibenkörpers Bremsscheibenringe vorgesehen, welche geteilt sind und Bohrungen zur Aufnahme von Durchgangs- und Paßschrauben aufweisen. Mit Hilfe dieser Schrauben, welche sich auch durch Bohrungen im mittigen Radsteg erstrecken, werden die beiden Bremsscheibenringe bzw. die diese Ringe bildenden Ringsegmente gegenseitig verspannt. Die Bohrungen in den Bremsscheibenringen bzw. -segmenten können nach einem vorbestimmten Muster positioniert sein, um gezielt Dehnungsbewegungen des Materials der Bremsscheibenringe während thermischer Wechselbelastung zu erreichen.

Trotz der Verwendung von insbesondere zur radialen Zentrierung beitragenden Paßschrauben kann bei Abbremsung und daraus resultierender hoher thermischer Belastung die Gefahr bestehen, daß im Bereich der Bohrungen, d. h. an den Rändern derselben Spannungskonzentrationen auftreten. Diese können zu einer Rißbildung führen, mit der Folge, daß sogar ein Durchriß der Bremsscheibenringe von einer Bohrung zur anderen möglich ist.

Bei einer weiteren bekannten Bremsscheibenkonstruktion (US-PS 23 68 621) sind an den Außenflächen zweier mittels Stegkörper miteinander verbundener Bremsscheibenringe ringförmige Rillen vorgesehen, welche Expansions- und Kontraktionsbewegungen des Ringmaterials optimieren und zum Abbau eines Luftfilms beitragen, der sich während des Bremsvorganges zu beiden Seiten der Bremsscheibe gegenüber den anzulegenden Bremsbelägen bilden kann.

Auch bei einer insbesondere für Kraftfahrzeuge vorgesehenen Bremsscheibenkonstruktion (DE-OS 23 08 256) sind Vertiefungen bzw. Rillen vorgesehen, welche exentrisch zur Achse der Bremsscheibe in den Bremsflächen derselben angeordnet sind. Diese Rillen sollen zu einer zügigen Wärmeabfuhr beitragen und eine gute Bremswirkung bei Nässe gewährleisten.

In Kenntnis der Verwendung von Rillen oder Vertiefungen in den Seitenflächen von Bremsscheibenringen besteht die Aufgabe der Erfindung darin, durch Spannungskonzentrationen an durchgehenden Bohrungen induzierte Rißbildungen im Bereich der Seitenfläche der gattungsgemäßen Bremsscheibenringe zu vermeiden, ohne auf die Vorteile der Befestigung mit Hilfe von Durchgangsschrauben und/oder Paßschrauben verzichten zu müssen.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale nach dem Kennzeichnungsteil des Patentanspruches.

Die Maßnahme, die Reibfläche, die in Umfangsrichtung nicht von Bohrungen unterbrochen wird, von der Reibfläche, die von Bohrungen unterbrochen wird, durch ringförmig angeordnete Entlastungsrillen einer bestimmten Tiefe zu trennen, derart, daß die Entlastungsrillen die Bohrungen zur Aufnahme der Paß- und Durchgangsschrauben tangential an der Innen- bzw. Außenseite ihres Durchmessers tangential streifen, trägt dazu bei, daß die Spannungskonzentrationen weitgehend abgebaut werden. Die Entlastungsrillen besitzen in ihrer Geometrie keinerlei Kerben, die Temperaturkonzentrationen und somit Spannungen hervorrufen könnten. Eine Rißbildung ist hierdurch weitgehend ausgeschlossen. Die Ausgestaltung der Bremsscheibenringe unter Verwendung der Entlastungrillen ist nicht auf eine bestimmte geometrische Zuordnung der anzulegenden Reibbeläge beschränkt, d. h. die erwünschte Reduzierung von Spannungskonzentrationen wird selbst dann herbeigeführt, falls die Reibbeläge bei Abbremsung die gesamte Ringfläche der beiden Bremsscheibenringe überdecken sollten. Hierdurch ist eine universelle Verwendbarkeit der Bremsscheibenringe gegeben.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf eine in der Zeichnung gezeigte Radbremsscheibe erläutert.

Fig. 1 ist eine Draufsicht auf einen aus zwei Ringsegmenten bestehenden erfindungsgemäßen Bremsscheibenring für eine Radbremsscheibe; und

Fig. 2 ist eine gegenüber der Darstellung nach Fig. 1 vergrößerte Teilschnittansicht von Linie II-II in Fig. 1, unter Darstellung der Befestigung an einem Schienenfahrzeug-Laufrad.

In der Zeichnung (Fig. 2) ist in Schnittdarstellung die Hälfte eines Radkörpers dargestellt, welcher eine Radscheibe 1, einen Nabenteil 3 und einen Laufring 5 aufweist. An den beiden Seiten der Radscheibe sind Bremsscheibenringe 7 und 9 befestigt. Die Bremsscheibenringe werden durch seitlich einwirkende (nicht dargestellte) Bremsbeläge einer Scheibenbremsanordnung beaufschlagt, wenn der Radkörper abzubremsen ist.

Die Bremsscheibenringe 7 und 9 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel (Fig. 1) geteilt wiedergegeben, d. h. sie sind in Ringsegmente 11 und 13 unterteilt. Die Bremsscheibenringe sind an den Seitenflächen 15 und 17 der Radscheibe 1 mittels Paßschrauben 19 und Durchgangsschrauben 21 befestigt. Die Paßschrauben und Durchgangsschrauben erstrecken sich hierbei durch Bohrungen der Bremsscheibenringe 7 und 9, wobei Schaftteile 23 und 25 der Paßschrauben bündig in den zugeordneten Bohrungen der Bremsscheibenringe aufgenommen sind. Die Paßschrauben sind also ohne Spiel in den Bremsscheibenringen geführt. Im Bereich der Radscheibe sind die Paßschrauben teilweise von Gleitbuchsen 27 umschlossen; diese Gleitbuchsen sind im allgemeinen U-förmig ausgebildet und vermitteln eine radiale Zentrierung der Bremsscheibenringe bei thermisch hervorgerufener Dehnung. Die Durchgangsschrauben 21 durchsetzen mit einem gewissen Spiel die Radscheibe 1 (Fig. 2) und sind mit den Paßschrauben in einem bestimmten Muster am Umfang der Bremsscheibenringe 7 und 9 angeordnet, derart, daß gezielt Dehnungsbewegungen der Ringsegmente ermöglicht sind, wenn beim Abbremsen starke Temperaturerhöhungen in den Bremsscheibenringen auftreten.

Trotz genauer Positionierung von Durchgangsschrauben und Paßschrauben bzw. Gleitpaßschrauben der vorbeschriebenen Konstruktion und Wirkungsweise ist nicht auszuschließen, daß insbesondere im Bereich der Bohrungen von diesen Risse ausgehen können, welche sich im Wechsel von Erhitzung und Abkühlung im Verlaufe von Bremsvorgängen bilden können. Derartige Risse sind durch Spannungskonzentrationen an den Bohrungsrändern zu erklären, d. h. ungleichförmige thermische Belastungen in der Masse der Ringsegmente führen zu einer Rißbildung, welche im allgemeinen von den Bohrungen ausgeht.

Gemäß der Erfindung wird eine derartige Rißbildung auch bei höchster thermischer Belastung der Ringsegmente vermieden, indem die Bremsscheibenringe in Umfangsrichtung verlaufende Entlastungsrillen 29 aufweisen. Diese Entlastungsrillen sind so angeordnet, daß sie die Bohrungen für die Paß- und Durchgangsschrauben an der Innen- bzw. Außenseite des Durchmessers tangential streifen und so von der mittleren Reibfläche 31 bis zu einer bestimmten Tiefe trennen. Die (nicht dargestellten) Reibbeläge können z. B. nur den mittleren Bereich a der Reibfläche 31 oder aber auch jeweils die Gesamtfläche einschließlich der Abschnitte b und c überdecken. Die Festigkeit der die Reibfläche tragenden Ringsegmente wird hierdurch kaum beeinträchtigt. Die die Dauerfestigkeit bestimmenden Parameter werden in jedem Fall beibehalten, somit muß einer Reduzierung der Bremsleistung nicht in Kauf genommen werden.

Die Entlastungsrillen können eingegossen oder eingedreht werden; gemäß Fig. 2 ist die Tiefe t der Entlastungsrillen vorzugsweise größer als die Verschleißtiefe f, um eine Spannungsverteilung der gewünschten Art während der gesamten Verschleißdauer der Bremsscheibe zu erhalten. Ausgehend von der in Fig. 1 wiedergegebenen radialen Aufteilung sind durch die Entlastungsrillen 29 die radialen Abschnitte a, b und c mit im wesentlichen konstanter Temperaturverteilung bei Reduzierung der Spannungen insbesondere in den Grenzbereichen ausgestattet. Risse, wie sie im allgemeinen durch Spannungskonzentrationen zu beiden Seiten der mittleren Reibfläche 31, insbesondere an den Bohrungen für die Paß- und Durchgangsschrauben auftreten können, sind durch die Entlastungsrillen vermeidbar.

Die ringförmigen Entlastungsrillen werden z. B. durch mechanische Bearbeitung (Drehen) im Material der Bremsscheibenringe eingearbeitet und weisen am Grund und am Übergang zur Reibfläche einen Abrundungsradius auf. Dieser ist gleich oder größer als die Verschleißtiefe. Da scharfe Kanten an ungleichmäßig beanspruchten Bremsscheiben zur Rißbildung führen, werden die Kanten, die sich an der Seite der Reibflächen befinden, abgerundet. Die Temperaturverteilung in einem Radbremsscheibenring mit Entlastungsrillen hängt vorwiegend von der Belaggeometrie der Bremsbeläge und vom Überdeckungsgrad ab, wobei der Belag in seiner Geometrie vorzugsweise so konstruiert ist, daß ein einen bestimmten Wert übersteigender Temperatursprung nicht auftreten kann. Vorteilhafterweise werden segmentförmige Bremsbeläge mit annähernd 100% Überdeckungsgrad an den Bremsscheibenringen verwendet. Die Entlastungsrillen verhindern auch Rißbildungen, die vorwiegend auf einen schlechten Überdeckungsgrad von Reibfläche zu Belag zurückzuführen sind und meistens in der Reibflächenmitte beginnen. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Temperatur im Bereich der Reibflächenmitte am höchsten ist und nicht schnell über die angrenzenden Bereiche abgebaut werden kann.

Claims (1)

1. Bremsscheibe für Schienenfahrzeuge, in Ausbildung als Radbremsscheibe, mit zu beiden Seiten eines Radscheibenkörpers angeordneten Bremsscheibenringen, welche mittels den Radscheibenkörper sowohl im Bereich ihres Innenumfanges als auch im Bereich ihres Außenumfanges unter Winkelabstand zueinander durchsetzender, von Bohrungen der Bremsscheibenringe geführter Paß- und/oder Durchgangsschrauben miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß im Material der Bremsscheibenringe (7, 9) ausgebildete, an sich bekannte ringförmige Entlastungsrillen (29) die Bohrungen für die Paß- und Durchgangsschrauben (19, 21) an der Innen- bzw. an der Außenseite ihres Durchmessers tangential streifen, derart, daß ein mittlerer Bereich (a) der Reibfläche (31), ein radial innen und ein radial außen liegender Bereich (b) zwischen jeweils zwei Entlastungsrillen (29) und jeweils ein radial innen und außen endender Grenzbereich (c) der Bremsscheibenringe (7, 9) gebildet ist.