DE4133593A1

DE4133593A1 - Bremsbelag, insbesondere fuer scheibenbremsen von schienenfahrzeugen

Info

Publication number: DE4133593A1
Application number: DE19914133593
Authority: DE
Inventors: Xaver Dr Wirth
Original assignee: Knorr Bremse AG
Current assignee: Knorr Bremse AG
Priority date: 1991-10-10
Filing date: 1991-10-10
Publication date: 1993-04-15
Also published as: FR2682443A1; FR2682443B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Bremsbelag nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1.

Bremsbelag und Bremsscheibe in trocken laufenden Scheibenbremsen verschleißen sich gegenseitig. Dies gilt auch bei bekannten Bremsbelägen von nierenförmiger Gestalt, welche vorzugsweise in den Bremszangen von Scheibenbremseinrichtungen für Schienenfahrzeuge verwendet werden. Bei derartigen Bremseinrichtungen ist der qualitative Verlauf der Bremsscheiben-Verschleißkontur das Resultat mehrerer Einflüsse, wie relative Belagbreite, Belaggestalt, Steifigkeit des Bremsbelaghalters, Größe und Lage der Abstützfläche des Bremsbelages im Bremsbelaghalter, Steifigkeit des Bremsbelages etc. Im besonderen hat sich herausgestellt, daß die Gestalt des Bremsbelages in starkem Maße zum Verlauf der Verschleißkontur an der Bremsscheibe beiträgt. Nierenförmig gestaltete Bremsbeläge verursachen im allgemeinen einen über den Radius ungleichmäßigen Scheibenverschleiß, welcher als "Bremsscheibenhohllauf" bezeichnet wird.

Im weiteren wurde festgestellt, daß die Reibflächen von Bremsbelag und Bremsscheiben mit fortlaufendem Verschleiß nur dann eben bleiben, wenn die Belagform bestimmten Gesetzmäßigkeiten genügt: Für jeden Reibringradius muß gelten, daß das Verhältnis von Belagbogenlänge zum Reibringumfang Umfang konstant ist. Auch muß die Lage des Kraftangriffes der Zuspannung den Einfluß von Druck und Gleitgeschwindigkeit berücksichtigen.

Problematisch erweist sich die Belagform dann, wenn bei gegebener Belaglänge, z. B. vorgegeben durch die Geometrie eines Bremssattels, eine größere Belagfläche, also ein zusätzliches Belagverschleißvolumen, gewünscht ist. In gleicher Weise bestehen Probleme, wenn in bestehenden Bremszangen von sogenannten "Nierenbelägen" auf eine eben verschleißende Form des Bremsbelages umgestellt wird und dabei die Lage des Kraftangriffspunktes schon vorgegeben ist.

Davon ausgehend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen Bremsbelag der in Rede stehenden Art so auszugestalten, daß bei universeller Gestaltungsmöglichkeit den verschiedenartigen Einbauerfordernissen von Bremssattel- oder Bremszangenkonstruktionen entsprochen werden kann. Es soll auch ermöglicht sein, ohne Inkaufnahme ungleichförmigen Verschleißes über eine größere Belagfläche zu verfügen.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale nach dem Kennzeichnungsteil des Patentanspruches 1.

Es wurde gemäß der Erfindung festgestellt, daß Bremsbeläge nicht notwendigerweise nach den Gesetzmäßigkeiten für Kreisringsektorflächen gebildet sein müssen, d. h. es wurde ermittelt, daß bei der Möglichkeit der Verschiebung des Kraftangriffspunktes Formgebungen des Belages möglich sind, bei welchen entweder ein in linear ansteigendes oder ein linear abfallendes Verhältnis der Belagbogenlänge zum Reibringumfang existiert.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in weiteren Patentansprüchen aufgeführt.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert.

Fig. 1 ist eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Bremsbelag unter Darstellung seiner Kontur gegenüber derjenigen eines Keisringsektorbelages;

Fig. 2 gibt die Einbaulage eines die Kontur nach Fig. 1 aufweisenden Bremsbelages in der Bremszange einer Bremseinrichtung für Schienenfahrzeuge wieder; und

Fig. 3 ist eine der Fig. 1 vergleichbare Ansicht eines Bremsbelages gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung.

In Fig. 1 der Zeichnung ist mit ausgezogenen Linien die Form eines Bremsbelages der erfindungsgemäßen Art dargestellt, welche als Modifizierung eines Kreisringsektorbelages anzusehen ist. Der zwischen den Punkten A′, B′, C, D′ in der Zeichnung dargestellte Bremsbelag in der Form eines Kreisringsektors entspricht derjenigen Ausführungsform, bei welcher im Idealfall die Belagbogenlänge 1 (r) zum Reibringumfang zu 2r π konstant ist. Am Außenumfang des Bremsbelages von Kreisringsektorform bedeutet dies:

1(r_a)/2r_a π = konstant, in gleicher Weise gilt für den Innenumfang 1(r_i)/2r_iπ = konstant. Um den Bremsbelag in den baulichen Gegebenheiten von Bremszangen der in Fig. 2 wiedergegebenen Anordnung unterbringen zu können, ist der Bremsbelag nach Fig. 1 erfindungsgemäß so ausgestaltet, daß der Außenumfang vergrößert, also die Belagbogenlänge 1 (r_a) größer gewählt ist, während der Innenumfang, d. h. die Belagbogenlänge 1 (r_i) kleiner dimensioniert ist. Wie die Einbaulage der Bremszangenanordnung nach Fig. 2 wiedergibt, ist es möglich, einen derartigen Bremsbelag in dargestellter Lage am Bremsbelaghalter senkrecht nach unten gerichtet abzuziehen (nach Lösen des Bremsbelagverschlusses), ohne daß eine Kollision des Innenumfangs des Bremsbelages mit der Nabe bzw. deren Befestigungsschrauben möglich ist.

Um trotz Modifizierung der Kreisringsektorform zu einem im wesentlichen gleichförmigen Verschleiß an der zwischen den Punkten A , B, C und D (Fig. 1) gebildeten Kontur des Bremsbelages zu gelangen, wird der ursprüngliche Kraftangriffspunkt E, welcher der Kreisringsektorform zugeordnet ist, radial nach außen verlegt, derart, daß der Kraftangriffspunkt F der modifizierten Form gebildet ist. Der an einer Bremszange von unten in (nicht dargestellte) Führungen einführbare Bremsbelag der erfindungemäß modifizierten Form besitzt gegenüber herkömmlichen, nierenförmig ausgebildeten Bremsbelägen den wesentlichen Vorteil, daß der sogenannte Hohllauf an der Bremsscheibe vermieden wird. In Abhängigkeit von verschiedenen Einflußgrößen sind die Seitenkanten des Bremsbelages variabel gestaltbar, so z. B. in der in Fig. 1 wiedergegebenen, leicht gekrümmten Konfiguration, wobei die entsprechende Formgebung der Seitenkanten auch durch den Flächenbedarf des Bemsbelags bestimmt ist.

Bei der in Fig. 3 wiedergegebenen Ausführungsform nach der Erfindung ist in Modifizierung eines Kreisringsektorbelages eine Formgebung gewählt, bei welcher die Bogenlänge an ihrem Umfang groß dimensioniert ist und die Seitenkanten eine leicht nach außen gekrümmte Konfiguration besitzten. Auf diese Weise ist ein beträchtlicher, in der unteren Figurenhälfte durch Schraffierung ersichtlicher Flächengewinn erreicht. Der in Fig. 3 dargestellte Bremsbelag entspricht einer Ausführungform, welche in Bremssattelkonstruktionen verwendet wird. Hierbei ist die am Außenumfang des Bremsbelages zur Verfügung stehende Fläche durch die Öffnungsweite des Gehäuses des Bremssattels bestimmt, da deratige Bremsbeläge senkrecht von oben in den Bremssattel eingeschoben werden. Durch die modifizierte, den Innenumfang vergrößernde Konfiguration der Ausführungsform in Fig. 3 ist ein Flächengewinn des Bremsbelages erreicht, ohne daß bauliche Änderungen im Bremssattelinneren erforderlich wären. Um einen im wesentlichen konstanten Verschleiß auf der gesamten Breite zu erreichen, ist der Kraftangriffspunkt der Anordnung nach Fig. 3 mehr zur Achsmitte hin gerichtet als derjenige, welcher bei einem herkömmlichen Kreisringsektor, d. h. bei einem Belag ohne Zusatzfläche gegeben ist.

Mit Hilfe der erfindungsgemäß gebildeten Bremsbeläge ist wie bei Kreisringsektorbelägen ein im wesentlichen ebener bzw. paralleler Belag- und Scheibenverschleiß erzielbar, was durch die Lage des Kraftangriffspunktes mitbestimmt ist. Es ist auch ein Gewinn an Belag -Verschleißvolumen durch Vergrößerung der Belagfläche bis ca 20% erzielbar, wie die Anordnung nach Fig. 3 verdeutlicht. Schließlich ist es möglich, die Belagform im Rahmen der vorstehenden Erkenntnisse anzupassen, um bei vorgegebener Lage des Kraftangriffspunktes einen Parallelverschleiß an Belag und Scheibe sicherzustellen.

Der in Fig. 1 und 3 dargestelle Bremsbelag von erfindungsmäß modifizierter Form ist in vorteilhafter Ausgestaltung so breit dimensioniert, daß er die gesamte Reibfläche an der Bremsscheibe überdeckt, in der Anordnung nach Fig. 2 also die radiale Erstreckung in horizontaler Richtung; hierdurch ist gewährleistet, daß am Innen- und Außenumfang der Bremsscheibe gleichförmiger Verschleiß vorliegt, d. h. das Problem ungleichförmiger Verschleißkontur von bisher üblichen teilüberdeckenden Belägen ist vermieden.

Claims

1. Bremsbelag, insbesondere für Scheibenbremsen von Schienenfahrzeugen, bestehend aus einem an einem Belagträger befestigten Reibelement, zur Verwendung in einem Bremssattel oder an einer Bremszange, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibfläche des Bremsbelages eine von der Form eines Kreisringsektors abweichende Form aufweist, welche durch ein linear ansteigendes oder abfallendes Verhältnis der Belagbogenlänge 1 (r) zum Reibringumfang 2rπ bestimmt ist.

2. Bremsbelag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die zwischen dem Innenumfang und dem Außenumfang des Bremsbelages verlaufenden Seitenkanten in ihrer Projektion an einem Punkt schneiden, welcher sich zwischen dem Achsmittelpunkt der Bremsscheibe und dem Bremsbelag befindet.

3. Bremsbelag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die zwischen dem Innenumfang und dem Außenumfang des Bremsbelages erstreckenden Seitenkanten in ihrer Projektion an einem Punkt schneiden, welcher radial außerhalb des Bremsbelages liegt.

4. Bremsbelag nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenkanten nach innen gekrümmt sind.

5. Bremsbelag nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenkanten nach außen gekrümmt sind.

6. Bremsbelag nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dieser die gesamte radiale Erstreckung der Reibfläche der Bremsscheibe überdeckt.