DE4326317C1 - Klotzbremse mit Rad- und Zusatzbremsklötzen für Schienenfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Klotzbremse für Schienen­ fahrzeuge mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1, die aus dem DE-GM 17 89 263 bekannt sind. Zur Entlastung der Lauffläche eines Spurkranzrades von mechanischen und thermischen Belastungen beim Bremsen des Schienenfahrzeugs werden dort zu­ sätzliche Bremsflächen in Gestalt von direkt an der Radscheibe befestigten Trommeln beschrieben, auf deren zylindrische Um­ fangsflächen jeweils ein Bremsklotz aufgedrückt werden kann. Die insgesamt drei Bremsklötze pro Rad sind über kurze Aus­ gleichhebel miteinander und mit dem Radbremsgestänge verbunden, das jeweils zwei gegenüberliegende Bremsklotzgruppen an einem Radsatz betätigt.

Eine weitere Klotzbremse mit Rad- und Zusatzbremsklötzen wird in US 3,017,961 beschrieben. Dort ist an jedem Rad für den Rad- und den Zusatzbremsklotz ein eigener Druckluftzylinder vorgese­ hen. Die Verteilung der Bremskräfte und ungleichmäßiger Ver­ schleiß werden durch ein das Spurkranzprofil übergreifendes kurzes Parallelogrammgetriebe ausgeglichen.

Schon bei geringfügig unterschiedlichem Verschleiß der Brems­ klötze stellen sich bei den bekannten Lösungen größere Winkel­ änderungen der relativ kurzen Ausgleichhebel gegenüber dem Antriebsgestänge ein. Hieraus kann in ungünstigen Fällen ein Verkanten des gesamten Gestänges resultieren, dem allenfalls durch eine ballige Verbindung zwischen den Ausgleichhebelenden und den Bremsklotzschuhen begegnet werden kann.

Aus US 2,194,745 ist es für sich bekannt, anstelle von Rad- Klotzbremsen Bremsscheiben oder -trommeln auf der Radsatzwelle anzuordnen, auf deren zylindrische Umfangsflächen Bremsklötze in radialer Richtung aufpreßbar sind.

Gegenüber den insbesondere bei Personenwagen-Drehgestellen ver­ wendeten Scheibenbremsen mit Wellenbremsscheiben und axial an­ legbaren Belägen werden Klotzbremsen der vorstehend erörterten Art für den Einsatz auch in schnellauffähigen Eisenbahn-Güter­ wagen bevorzugt, weil sie in Anschaffung und Unterhalt wesent­ lich billiger sind. Ferner ist der Verschleißzustand eines Bremsklotzes wesentlich einfacher durch eine Sichtkontrolle zu erfassen als der eines großenteils durch die Bremszange verdeck­ ten Scheibenbremsbelags.

Die Erfindung hat daher die Aufgabe, eine gattungsgemäße Klotz­ bremse so weiterzubilden, daß auch ungleichmäßiger Verschleiß von Rad- und Zusatzbremsklötzen nur zu minimalen Winkeländerun­ gen der Ausgleichhebel führt und somit eine gleichblei­ bende Krafteinleitung ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die kennzeichnenden Merkmale der Unteransprüche geben vorteil­ hafte Weiterbildungen der Erfindung an.

Die Ausgleichhebel werden gemäß der Erfindung so lang ausge­ führt, daß jeder von ihnen jeweils einen Radbremsklotz und den von diesem weiter entfernt liegenden Zusatzbremsklotz miteinan­ der verbindet. Da die beiden Bremsscheiben symmetrisch zur Rad­ satzmitte angeordnet sind, erstreckt sich nun jeder Ausgleich­ hebel über die Radsatzmitte hinweg. Die beiden Ausgleichhebel überkreuzen sich in der Radsatzmitte und bilden so ein geteil­ tes Bremsdreieck, in das die Bremskraft des Mittenbremsgestän­ ges über gelenkige Verbindungen nach wie vor zentral eingelei­ tet werden kann. Ein bedeutender Vorteil dieser Anordnung ist ferner, daß man auf eine sphärische oder ballige Anlenkung der Bremsklotzschuhe an die Enden der Ausgleichhebel verzichten kann, da diese sich aufgrund ihrer Länge auch bei ungleichmäßi­ gem Verschleiß nicht verkanten können. Die beiden erfindungsgemäßen Ausgleichhebel werden - über die Bremsklotzschuhe - an Bremsklotzhängeeisen aufgehängt und führen somit bei ihrer Betätigung eine Pendelbewegung aus.

Bevorzugt werden die Zusatzbremsklötze den höheren Anteil an der Bremsleistung zu erbringen haben, indem sie mit höherer Kraft angepreßt werden als die Radbremsklötze oder indem die Abmessungen der Bremsflächen entsprechend unterschiedlich aus­ gebildet werden.

Sie können auch aus einem anderen Material hergestellt sein, z. B. aus Kunststoff oder Sintermetall, als die üblicherweise aus Gußmaterial bestehenden Radbremsklötze. Hiermit wird u. a. auch ein besseres Bremsverhalten bei Nässe erzielt.

Wenn in einer besonders bevorzugten Ausführungsform auch die Radbremsklötze aus Kunststoff hergestellt werden, so wird eine bedeutende Geräuschreduzierung und damit eine höhere Umweltver­ träglichkeit erreicht. Derartige Klotzsohlen sind unter dem Handelsnamen Becorit L 217 erhältlich, sie bestehen aus einem Kunststoffpreßling mit 40 Gewichtsprozenten Grauguß-Spänen. Die auf der Radsatzwelle angeordneten Bremsscheiben können zur Montagevereinfachung aus mehreren Segmenten zusammensetzbar und/oder zwecks guter Wärmeabgabe mit seitlichen Kühlrippen oder ähnlichen, eine gute Wärmeabführung erlaubenden Mitteln verse­ hen werden.

Trotz höherer maximaler Radsatzlasten und höherer Fahrgeschwin­ digkeiten als bisher können durch diese Maßnahmen die von den Rädern aufzunehmenden Bremskräfte gegenüber herkömmlichen Klotzbremsen noch reduziert werden, so daß Radschäden vermieden werden.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Gegenstands ergeben sich aus der Zeichnung von Ausführungsbeispielen und deren folgender detaillierter Beschreibung.

Es zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform, bei der zusätzliche Bremsscheiben an Radscheiben befe­ stigt sind,

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform, bei der die zusätzlichen Bremsscheiben auf der Rad­ satzwelle befestigt sind,

Fig. 3 eine gegenüber Fig. 2 um 90° (Blickrichtung III-III) geklappte Ansicht des geteilten Bremsdreiecks und der für die Krafteinleitung verwendeten Bauteile,

Fig. 4 eine Schnittansicht des geteilten Bremsdreiecks entlang Linie IV-IV in Fig. 3,

Fig. 5 eine Schnittansicht in der Mitte des geteilten Bremsdreiecks entlang Linie V-V in Fig. 3 und

Fig. 6 eine Schnittansicht des geteilten Bremsdreiecks entlang Linie VI-VI in Fig. 3.

An jedem Rad 1 eines durch seine Rotationsachse A angedeuteten Schienenfahrzeug-Radsatzes ist gemäß Fig. 1 in an sich bekann­ ter und daher nicht näher gezeigter Weise je eine Bremsscheibe 2 befestigt. Eine Klotzbremse für diesen Radsatz umfaßt Rad­ bremsklötze 3L und 3R sowie Zusatzbremsklötze 4L und 4R, die jeweils paarweise symmetrisch zur Radsatzmitte angeordnet sind. Der Radbremsklotz 3R ist mittels eines ersten Ausgleichhebels 5 mit dem entfernter von ihm - jenseits der Radsatzmitte - angeord­ neten Zusatzbremsklotz 4L verbunden, während der Radbremsklotz 3L in gleicher Weise durch einen zweiten Ausgleichhebel 6 mit dem Zusatzbremsklotz 4R verbunden ist.

In der Ausführungsvariante nach Fig. 2 sind bei ansonsten gleicher Konfiguration wie in Fig. 1 die zwei Bremsscheiben 2′ nicht an den Rädern 1, sondern auf eigenen Sitzen auf der Rad­ satzwelle befestigt.

In weiterer, hier nicht gezeigter Abwandlung könnten die Brems­ scheiben an den Außenseiten der Radscheiben befestigt werden. Hierbei müssen zwar die Ausgleichhebel länger als der Abstand zwischen den beiden Rädern sein, um ausgehend von einem Rad­ bremsklotz das gegenüberliegende Rad übergreifen und an dem diesem benachbarten Zusatzbremsklotz angelenkt werden zu kön­ nen. Diese Variante hat aber den Vorteil einer besseren Sicht­ barkeit auch der - dann außenliegenden - Zusatzbremsklötze für die Überwachung des Bremsklotzverschleißes.

Zwischen den Enden der Ausgleichhebel und den Bremsklotzschuhen sind Scharniergelenke vorgesehen, deren strichpunktiert ange­ deutete Schwenkachsen mit G bezeichnet sind.

Sphärische Gelenke sind wegen der großen Längen der Ausgleich­ hebel nicht notwendig, da sich letztere auch bei eventuell un­ gleichmäßigem Verschleiß von Rad- und Zusatzbremsklötzen nicht stark schräg stellen können. Ein geringfügig schräger Verschleiß von Bremsklotzsohlen ist dabei tolerierbar.

Es versteht sich, daß die Radbremsklötze 3R und 3L sowie die Zusatzbremsklötze 4R und 4L vorzugsweise jeweils doppelt zu beiden Seiten der Radsatzwelle A vorhanden sein werden und beim Bremsen mittels eines insoweit konventionellen Mittenbremsge­ stänges gegeneinander verspannt werden. Die Aufhängung der Aus­ gleichhebel am Fahrzeug ist hier nicht gezeigt. Sie werden ana­ log zu konventionellen Klotzbremsen über die üblichen Bremshän­ geeisen angelenkt, wobei vorzugsweise für jeden Bremsklotzschuh ein eigenes Hängeeisen vorzusehen ist.

Soll nur je ein Paar Rad- und Zusatzbremsklötze pro Radsatz vorgesehen werden, so können diese auch von oben an die Räder bzw. Bremsscheiben angepreßt werden, wenn dort genügend Einbau­ raum zur Verfügung steht.

In allen genannten Varianten überkreuzen sich die beiden langen Ausgleichhebel 5 und 6 in der sich in der Rollrichtung erstrecken­ den vertikalen Radsatzmittenebene, die durch eine strich­ punktierte Linie M repräsentiert ist, und bilden ein geteiltes Bremsdreieck 7. Zumindest in diesem Bereich liegen die Aus­ gleichhebel folglich in verschiedenen Ebenen parallel überein­ ander.

In der Mittenebene M wird die Bremskraft vom Mittenbremsgestän­ ge, das hier nicht weiter gezeigt ist, zentrisch zum Radsatz über ein Gelenk 8 und Laschen in das geteilte Bremsdreieck 7 eingeleitet. Anhand einer um 90° geklappten Ansicht zeigt Fig. 3, daß die beiden leicht gekröpften Ausgleichhebel 5 und 6 von einem durchgesteckten Gelenkbolzen 9 durchdrungen sind, der in den Fig. 1 und 2 nur in der Draufsicht erkennbar ist. In den zen­ trischen Bohrungen beider Ausgleichhebel hat der Gelenkbolzen 9 radiale Luft. Fig. 3 zeigt auch, daß die Gelenkachsen G der Bremsklotzschuhe in einer gemeinsamen (horizontalen) Ebene liegen.

Der Gelenkbolzen 9 durchdringt ferner mittig einen zweiarmigen, zwischen den beiden übereinanderliegenden, leicht gekröpften Ausgleichhebeln 5 und 6 angeordneten Zwischenhebel 10, in dem er möglichst spielarm drehbar gelagert ist.

Aus seiner Oberseite und seiner Unterseite kragt je ein Gelenk­ zapfen 11 bzw. 12 aus, der in eine Paßbohrung des jeweils an­ grenzenden Ausgleichhebels 5 bzw. 6 spielarm drehbar eingesetzt ist. Die Gelenkzapfen 11 und 12 auf den beiden Armen des Zwi­ schenhebels 10 haben beide den gleichen Abstand von der Mitten­ ebene M bzw. dem Gelenkbolzen 9.

In Querrichtung werden die über Kreuz gelagerten, sich über die Gelenkzapfen 11, 12 und den Zwischenhebel 10 aneinander abstüt­ zenden Ausgleichhebel und deren Bremsklötze 3R, 3L, 4R und 4L durch die Spurkränze der Räder 1 hinreichend sicher geführt. Eine zusätzliche Querführung durch Spurkränze an den Brems­ scheiben 2, 2′ ist möglich, aber nicht unbedingt erforderlich.

Die Bremskraft wird über das in Fig. 1 und 2 sichtbare Gelenk S mittels zweier Laschen 13 und 14 beidseits des Zwischenhebels 10 zunächst in den auf Biegung beanspruchten Gelenkbolzen 9 eingeleitet, um ein Auftreten von Kippmomenten in den Aus­ gleichhebeln 5 und 6 zu minimieren.

Die beiden Laschen 13 und 14 sind Schenkel eines Gabelstücks 15, das die Ausgleichhebel 5 und 6 in vertikaler Richtung zu­ sammenhält und dessen prinzipielle Form noch besser durch die Schnittansichten in Fig. 4 und 5 verdeutlicht wird. Fig. 4 zeigt die Einbausituation im Bereich des Gelenkzapfens 12, wäh­ rend Fig. 5 ein Schnitt in der Mittenebene M ist. Das Gelenk 8 ist im Stegteil des Gabelstücks 15 angeordnet; hier ist ein nur strichpunktiert angedeuteter Bremshebel 16 als Verbindung zu einem Mittenbremsgestänge angelenkt. Vom Gelenkbolzen 9 bzw. den Gelenkzapfen 11 und 12 zentrierte dünne Zwischenlagen 17 verhindern einen direkten, reibungs- und verschleißbehafteten Kontakt zwischen den jeweils benachbarten Laschen, Ausgleichhe­ beln und dem Zwischenhebel des Bremsgestänges.

Der Gelenkbolzen 9 kann zur Demontage des geteilten Bremsdrei­ ecks bzw. zum Abnehmen des Gabelstücks 15 herausgezogen werden. Fig. 5 verdeutlicht, daß er wegen der großen radialen Luft mit den Ausgleichhebeln 5 und 6 nicht in direkten Kontakt kommt. Er ist in geeigneter Weise, z. B. durch einen Stift oder Splint 18, gegen Herausfallen zu sichern.

Schließlich sieht man in Fig. 6 analog zu Fig. 4 die Einbausi­ tuation im Bereich des Gelenkzapfens 11.

Die Paßbohrungen für den Gelenkbolzen und die Gelenkzapfen wer­ den je nach Werkstoff (St 37 oder 52) ausgebuchst; bei Verwen­ dung von legiertem Stahl (C 45) für die Ausgleichhebel, den Zwischenhebel und das Gabelstück kann auf Buchsen auch verzich­ tet werden.

Zur Funktionsweise des geteilten Bremsdreiecks: Der Zwischenhe­ bel 10 stellt sich unter Last bei anliegender Bremskraft um die vom Gelenkbolzen 9 gebildete Achse zwanglos so ein, daß er sich über die auf Biegung und Scherung beanspruchten Gelenkzapfen 11 und 12 gleichmäßig auf beide Ausgleichhebel 5 und 6 abstützt.

Diese wiederum stellen sich - mit den Gelenkzapfen als Achsen - jeweils zwanglos so ein, daß die an ihren beiden Enden befe­ stigten Bremsklötze gleichmäßig an die Räder 1 bzw. Bremsschei­ ben 2 angepreßt werden. Jeder Ausgleichhebel wird dann mit der halben im Gelenk 8 anliegenden Bremskraft beaufschlagt.

Die Abstände zwischen dem Gelenkbolzen 9 und den beiden Gelenk­ zapfen 11 bzw. 12 sind die für die Aufteilung der Bremskraft zwischen Radbremsklotz und Zusatzbremsklotz und damit für die gewünschte Entlastung der Radlaufflächen maßgeblichen Hebel­ arme. Je näher der jeweilige Gelenkzapfen dem Zusatzbremsklotz ist, desto höher ist dessen Anpreßkraft und umgekehrt.

Claims (15)

1. Klotzbremse für Schienenfahrzeuge,

• - mit mindestens zwei mittels eines Achsbremsgestänges syn­ chron auf zugeordnete Laufflächen von Rädern eines Radsatzes aufpreßbaren Radbremsklötzen,
• - mit mindestens zwei mittels desselben Achsbremsgestänges auf Umfangsflächen zweier an dem Radsatz symmetrisch zu dessen Mitte befestigter Bremsscheiben aufpreßbaren Zusatzbrems­ klötzen,
• - wobei jeweils ein Radbremsklotz und ein Zusatzbremsklotz durch einen winkeleinstellbaren Ausgleichhebel des Achsbremsgestänges miteinander verbunden sind,

dadurch gekennzeichnet, daß sich die beiden Ausgleichhebel (5, 6) über die Radsatzmit­ te hinweg erstrecken, so daß jeder Ausgleichhebel (5, 6) einen Radbremsklotz (3R, 3L) mit dem jeweils jenseits der Radsatzmit­ te angeordneten Zusatzbremsklotz (4L, 4R) verbindet.

2. Klotzbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ausgleichhebel (5, 6) gelenkig miteinander und mit einer gemeinsamen Krafteinleitung (8, 16) verbunden sind, wobei die beiden sich im Bereich der Radsatzmitte (M) kreuzen­ den Ausgleichhebel (5, 6) ein geteiltes Bremsdreieck (7) bilden.

3. Klotzbremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Bremskräfte an einer zentralen Achse (Bolzen 9) der Aus­ gleichhebel (5, 6) zunächst in einen Zwischenhebel (10) und vom Zwischenhebel (10) über von dieser Achse beidseits gleich beabstandete Gelenkzapfen (11, 12) in die Ausgleichhebel (5, 6) einleitbar sind.

4. Klotzbremse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Achse durch einen Bolzen (9) gebildet ist, der die beiden Ausgleichhebel (5, 6) mit radialer Luft und den Zwi­ schenhebel (10) möglichst spielarm durchdringt.

5. Klotzbremse nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenhebel (10) im Bereich der Radsatzmitte (M) zwischen den beiden Ausgleichhebeln (5, 6) angeordnet ist und daß die Bremskräfte über Laschen (13, 14) eines Gabelstücks (15) beidseits des Zwischenhebels in die zentrale Achse ein­ leitbar sind.

6. Klotzbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ausgleichhebel (5, 6) so gekröpft sind, daß sie im Bereich der Radsatzmitte (M) in unterschiedlichen Ebenen übereinander parallel laufen, jedoch an ihren Enden angeordnete Gelenkachsen (G) zur Anlenkung der Rad- und Zusatzbremsklötze in einer gemeinsamen Ebene liegen.

7. Klotzbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Bremsscheiben (2) an den Rädern (1) des Radsat­ zes befestigt sind.

8. Klotzbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Bremsscheiben (2′) auf der Radsatzwelle (A) des Radsatzes befestigt sind.

9. Klotzbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Bremsscheibe (2, 2′) und jedem Rad (1) einer Radsatz­ welle (A) jeweils zwei einander gegenüberliegende Bremsklötze zugeordnet sind.

10. Klotzbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzbremsklötze (4R, 4L) und die Radbremsklötze (3R, 3L) aus einem lärmmindernden Material bestehen.

11. Klotzbremse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsklötze als Kunststoffpreßlinge mit einem hohen Gewichtsanteil an Graugußspänen hergestellt sind.

12. Klotzbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsflächen für die Zusatzbremsklötze (4R, 4L) abwei­ chend von den Bremsflächen für die Radbremsklötze (3R, 3L) dimensioniert sind.

13. Klotzbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsscheiben (2, 2′) aus mehreren Segmenten zusammen­ setzbar sind.

14. Klotzbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsscheiben (2, 2′) mit seitlichen Kühlrippen versehen sind.