DE9400562U1 - Brake disc for disc brakes of rail vehicles - Google Patents
Brake disc for disc brakes of rail vehiclesInfo
- Publication number
- DE9400562U1 DE9400562U1 DE9400562U DE9400562U DE9400562U1 DE 9400562 U1 DE9400562 U1 DE 9400562U1 DE 9400562 U DE9400562 U DE 9400562U DE 9400562 U DE9400562 U DE 9400562U DE 9400562 U1 DE9400562 U1 DE 9400562U1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- brake disc
- brake
- disc
- friction ring
- friction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 5
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 claims description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 4
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 2
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 229910018134 Al-Mg Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018467 Al—Mg Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001208 Crucible steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001366 Hypereutectic aluminum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- NJFMNPFATSYWHB-UHFFFAOYSA-N ac1l9hgr Chemical compound [Fe].[Fe] NJFMNPFATSYWHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N alumanylidynesilicon Chemical compound [Al].[Si] CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011856 silicon-based particle Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D65/00—Parts or details
- F16D65/02—Braking members; Mounting thereof
- F16D65/12—Discs; Drums for disc brakes
- F16D65/128—Discs; Drums for disc brakes characterised by means for cooling
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D65/00—Parts or details
- F16D65/02—Braking members; Mounting thereof
- F16D65/12—Discs; Drums for disc brakes
- F16D65/125—Discs; Drums for disc brakes characterised by the material used for the disc body
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Braking Arrangements (AREA)
Description
&iacgr;&ogr; Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremsscheibe für Scheibenbremsen von Schienenfahrzeuge als Monoblockscheibe oder als aus Nabe und Reibring zusammengesetzte Scheibe, die vorzugsweise innenbelüftet ist.&iacgr;&ogr; The invention relates to a brake disc for disc brakes of rail vehicles as a monoblock disc or as a disc composed of a hub and friction ring, which is preferably internally ventilated.
Bremsscheiben für Scheibenbremsen, insbesondere Wellenbremsscheiben für Schienenfahrzeuge bestehen üblicherweise aus Gußeisen mit Lamellengraphit oder Kugelgraphit oder aus Stahlguß.Brake discs for disc brakes, in particular shaft brake discs for rail vehicles, are usually made of cast iron with lamellar graphite or spheroidal graphite or of cast steel.
Bei den heutigen Hochgeschwindigkeitszügen stellt die hohe Anzahl und das erhebliche Gewicht der Bremsscheiben ein Problem dar. Man ist daher bemüht, Bremsscheiben mit hoher Leistung und geringerem Gewicht zu verwenden, insbesondere da die Bremsscheiben ungefederte Massen sind.In today's high-speed trains, the high number and considerable weight of brake discs is a problem. Efforts are therefore being made to use brake discs with high performance and lower weight, especially since the brake discs are unsprung masses.
Aus der EP 0375025 A1 ist ein Gußleichtwerkstoff auf der Basis von Aluminium mit einem Zusatz von 5 bis 25 Masse-% Mg-Silizid bekannt, der sich für die Herstellung von Formkörpern mit verbesserter Warmfestigkeit, Thermoschockfestigkeit und Dauerschwingfestigkeit eignen soll. Dieser Werkstoff ist dabei insbesondere für die Kolben von Verbrennungsmotoren vorgesehen.EP 0375025 A1 discloses a lightweight cast material based on aluminum with an addition of 5 to 25 mass% Mg silicide, which is said to be suitable for the production of molded bodies with improved heat resistance, thermal shock resistance and fatigue strength. This material is intended in particular for the pistons of combustion engines.
in der EP 0351237 ist als Bremsscheibenmateriai für Eisenbahnwagen eine Aluminiumbasislegierung, vorzugsweise Al-Mg, mit härtenden Partikeln aus Aluminiumoxyd, AI2O3 oder SiC vorgeschlagen worden. Einige dieser Werkstoffe wurden für massive Radbremsscheiben mit einer Dicke von 25 bis 30 mm und einem Durchmesserbereich bis 565 mm getestet. Diese Legierungen haben sich allerdings, insbesondere bei größeren Bremsscheiben ais nicht praktikabel erwiesen. Die Einlagerung der härtenden Partikel in die Aluminiumbasislegierung kann Probleme bereiten, da sie nur unter bestimmten Bedingungen möglich ist.In EP 0351237, an aluminum-based alloy, preferably Al-Mg, with hardening particles made of aluminum oxide, Al2O3 or SiC was proposed as a brake disk material for railway carriages. Some of these materials were tested for solid wheel brake disks with a thickness of 25 to 30 mm and a diameter range of up to 565 mm. However, these alloys have not proven to be practical, especially for larger brake disks. The incorporation of the hardening particles in the aluminum-based alloy can cause problems, as it is only possible under certain conditions.
PZ 3551 - 2 -PZ3551 - 2 -
12.01.9412.01.94
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Bremsscheibe der eingangs angegebenen Art mit hoher Leistung und möglichst geringem Gewicht vorzuschlagen, bei der auf die Einlagerung der härtenden Partikel verzichtet werden kann.The invention is therefore based on the object of proposing a brake disc of the type specified at the outset with high performance and the lowest possible weight, in which the incorporation of hardening particles can be dispensed with.
Die Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichen des Anspruches 1 angegeben. Die Unteransprüche 2 bis 6 enthalten sinnvolle Ausführungsformen dazu.The solution to this problem is specified in the characterizing part of claim 1. Subclaims 2 to 6 contain useful embodiments thereof.
&iacgr;&ogr; Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß die übereutektischen Aluminiumsiliziumlegierungen beim Erstarren aus der Schmelze kristalline Siliziumpartikel abscheiden, die wegen ihrer Härte an der Reiboberfiäche verschleißmindernd wirken. Bei dem erfindungsgemäßen Anteil von 15 bis 25 Gew% Si können die erforderlichen Festigkeiten (Wärme-, Thermoschock- und Dauerschwingfestigkeit) erreicht werden, ohne daß keramisch härtende Partikel in der Legierung enthalten sind.&iacgr;&ogr; It has surprisingly been shown that the hypereutectic aluminum silicon alloys separate crystalline silicon particles from the melt when they solidify, which have a wear-reducing effect on the friction surface due to their hardness. With the proportion of 15 to 25 wt.% Si according to the invention, the required strengths (heat, thermal shock and fatigue strength) can be achieved without ceramic-hardening particles being included in the alloy.
Es hat sich gezeigt, daß die von den herkömmlichen Bremsscheiben aus Gußeisen mit Lamellengraphit oder Kugelgraphit an sich bekannten Abmessungen und Gewichtsverhältnisse für die neuartigen Bremsscheiben aus Aluminium nicht übernommen werden können. Zur Erreichung vergleichbarer Leistungswerte, insbesondere eines ausreichenden Wärmespeichervermögens bei Stoppbremsungen wird erfindungsgemäß daher vorgeschlagen, daß die Masse des oder der Reibringe etwa 0,45 bis 0,55 der Masse von bisher üblichen Fe-Legierungen beträgt. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, daß die Dicke der Reibringe wesentlich vergrößert wird. Bei einer innenbelüfteten Bremsscheibe mit einer Gesamtbreite von 60 bis 200 mm, vorzugsweise 80 bis 130 mm kann zweckmäßigerweise die Gurtdicke der Reibringe je 20 bis 50 mm, vorzugsweise 30 bis 40 mm betragen. Im Hinblick auf eine ausreichende Kühlung der Räume zwischen den Reibringen kann außerdem das Verhältnis von Lüftungskanalbreite zur Gurtdicke eines Reibringes 0,5 bis 2, vorzugsweise 0,8 bis 1,4 betragen.It has been shown that the dimensions and weight ratios known from conventional brake discs made of cast iron with lamellar graphite or spheroidal graphite cannot be adopted for the new brake discs made of aluminum. In order to achieve comparable performance values, in particular sufficient heat storage capacity during braking, the invention therefore proposes that the mass of the friction ring or rings be approximately 0.45 to 0.55 of the mass of previously conventional Fe alloys. This can be achieved in particular by significantly increasing the thickness of the friction rings. In the case of an internally ventilated brake disc with a total width of 60 to 200 mm, preferably 80 to 130 mm, the belt thickness of the friction rings can expediently be 20 to 50 mm, preferably 30 to 40 mm. In order to ensure adequate cooling of the spaces between the friction rings, the ratio of ventilation duct width to belt thickness of a friction ring can be 0.5 to 2, preferably 0.8 to 1.4.
Schließlich hat es sich bei einem nicht belüfteten, massiv ausgebildeten Reibring mit einem Durchmesser von 300 bis 1000 mm als günstig erwiesen, wenn das Verhältnis von Durchmesser zur Gurtdicke im Bereich von 8 bis 12, vorzugsweise 10 liegt.Finally, for a non-ventilated, solid friction ring with a diameter of 300 to 1000 mm, it has proven to be advantageous if the ratio of diameter to belt thickness is in the range of 8 to 12, preferably 10.
PZ 3551 12.01.94PZ3551 12.01.94
In das Gußgefüge können außerdem auch an sich bekannte Verstärkungselemenie aus Porenkeramik integriert sein.In addition, known reinforcing elements made of porous ceramics can be integrated into the cast structure.
Es hat sich gezeigt, daß bei Verwendung eines auf den erfindungsgemäßen Werkstoff für die Reibringe angepaßten Werkstoff für die Bremsbeläge sich an der Reibfläche zwischen Reibring und Bremsbelag trotz eines gewissen Abriebs immer wieder eine besonders widerstandsfähige Oberflächenschicht bildet.It has been shown that when using a material for the brake pads that is adapted to the material according to the invention for the friction rings, a particularly resistant surface layer is always formed on the friction surface between the friction ring and the brake pad, despite a certain amount of abrasion.
Zur Vermeidung einer ungünstigen gegenseitigen Beeinflussung der Materialien der Reibpartner Bremsring und Bremsbelag kann auch der Bremsbelag im wesentlichen aus demselben Material bestehen wie der Bremsring oder auch die gesamte Bremsscheibe.To avoid an unfavourable mutual influence of the materials of the friction partners brake ring and brake pad, the brake pad can also consist essentially of the same material as the brake ring or the entire brake disc.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren 1 bis 4 beispielsweise näher erläutert.The invention is explained in more detail using the attached figures 1 to 4.
Fig. 1 zeigt im Querschnitt einen Teil einer aus Nabe und Reibring zusammengesetzten belüfteten Weilenbremsscheibe.Fig. 1 shows a cross-section of part of a ventilated shaft brake disc consisting of a hub and a friction ring.
Fig. 2 zeigt entsprechend Fig. 1 eine nicht belüftete Weilenbremsscheibe. Fig. 3 zeigt entsprechend eine belüftete Monoblockscheibe.Fig. 2 shows a non-ventilated cylindrical brake disc, corresponding to Fig. 1. Fig. 3 shows a ventilated monoblock disc.
Fig. 4 zeigt entsprechend eine nicht belüftete Monoblockscheibe.Fig. 4 shows a non-ventilated monoblock disc.
In den Figuren 1 bis 4 sind Wellenbremsscheiben dargestellt, von denen insbesondere bei Hochgeschwindigkeitszügen mehrere auf einer Achse angeordnet werden können. Nach den Figuren 1 und 2 sind Reibring 1 und Nabe 2 über geeignete Schraub- oder Steckverbindungen miteinander verbunden. In den Figuren 3 und 4 sind sogenannte Monoblockscheiben dargestellt, bei denen Reibring 1 und Nabe 2 aus einem Stück gegossen sind. Die Figuren 1 und 3 zeigen sogenannte innenbelüftete, mit zwei Bremsflächen ausgestattete Reibringe, wobei zwischen den Reibringen Kühlrippen 3 angeordnet sind. Gegenüber üblichen innenbelüfteten WellenbremsscheibenFigures 1 to 4 show shaft brake discs, of which several can be arranged on one axle, particularly in high-speed trains. According to Figures 1 and 2, friction ring 1 and hub 2 are connected to one another via suitable screw or plug connections. Figures 3 and 4 show so-called monoblock discs, in which friction ring 1 and hub 2 are cast in one piece. Figures 1 and 3 show so-called internally ventilated friction rings equipped with two braking surfaces, with cooling fins 3 arranged between the friction rings. Compared to conventional internally ventilated shaft brake discs
PZ 3551 - 4 -PZ3551 - 4 -
12.01.9412.01.94
aus Gußeisen weisen diese Bremsscheiben eine erheblich größere Gurtdicke G auf. Bei einer an sich bekannten Gesamtbreite B einer innenbeiüfteten Bremsscheibe von 60 bis 200 mm, vorzugsweise 80 bis 130 mm wird erfindungsgemäß eine Gurtdicke G der Reibringe von 20 bis 50 mm, vorzugsweise 30 bis 40 mm vorgeschlagen. Es hat sich darüber hinaus als günstig erwiesen, wenn das Verhältnis von Lüftungskanalbreite L zur Gurtdicke G eines Reibringes 0,5 bis 2, vorzugsweise 0,8 bis 1,4 beträgt.made of cast iron, these brake disks have a considerably larger belt thickness G. With a known total width B of an internally ventilated brake disk of 60 to 200 mm, preferably 80 to 130 mm, according to the invention, a belt thickness G of the friction rings of 20 to 50 mm, preferably 30 to 40 mm is proposed. It has also proven to be advantageous if the ratio of ventilation channel width L to belt thickness G of a friction ring is 0.5 to 2, preferably 0.8 to 1.4.
Bei einem nichtbelüfteten Reibring, wie er in den Figuren 2 und 4 dargestellt ist, mit einem an sich bekannten Außendurchmesser D von 300 bis 1000 mm soll erfindungsgemäß das Verhältnis von Durchmesser D zu Gurtdicke G im Bereich von 8 bis 12, vorzgusweise 10 liegen.In the case of a non-ventilated friction ring, as shown in Figures 2 and 4, with a known outer diameter D of 300 to 1000 mm, the ratio of diameter D to belt thickness G should, according to the invention, be in the range of 8 to 12, preferably 10.
Zur Verbindung der Nabe 2 mit dem Reibring 1 nach den Figuren 1 und 2 hat es sich als günstig erwiesen, in der Verbindungsfiäche zwischen Reibring 1 und Nabe 2 in die Aluminiumscheibe Eisenplatten einzugießen, so daß bei einer eventuellen radialen Verschiebung zwischen Reibring 1 und Nabe 2 aufgrund der Temperaturunterschiede die Gleitfläche zwischen diesen beiden aus einer widerstandsfähigeren Eisen-Eisen-Paarung besteht.To connect the hub 2 to the friction ring 1 according to Figures 1 and 2, it has proven to be advantageous to cast iron plates into the aluminum disk in the connecting surface between the friction ring 1 and the hub 2, so that in the event of a possible radial displacement between the friction ring 1 and the hub 2 due to temperature differences, the sliding surface between these two consists of a more resistant iron-iron pairing.
PZ 3551 12.01.94PZ3551 12.01.94
1 Reibring1 friction ring
2 Nabe2 Hub
3 Kühlrippen3 cooling fins
B Gesamtbreite der innen belüfteten BremsscheibeB Total width of the internally ventilated brake disc
G Gurtdicke der BremsscheibeG Belt thickness of the brake disc
L LüftungskanalbreiteL Ventilation duct width
D äußerer Durchmesser des ReibringesD outer diameter of the friction ring
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE9400562U DE9400562U1 (en) | 1994-01-14 | 1994-01-14 | Brake disc for disc brakes of rail vehicles |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE9400562U DE9400562U1 (en) | 1994-01-14 | 1994-01-14 | Brake disc for disc brakes of rail vehicles |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE9400562U1 true DE9400562U1 (en) | 1995-05-18 |
Family
ID=6903196
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE9400562U Expired - Lifetime DE9400562U1 (en) | 1994-01-14 | 1994-01-14 | Brake disc for disc brakes of rail vehicles |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE9400562U1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE29813236U1 (en) | 1997-10-24 | 1998-10-08 | Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH, 80809 München | Brake disc for disc brakes |
| DE102013009096A1 (en) | 2013-05-28 | 2014-12-04 | Audi Ag | Device for arranging a wheel rim |
-
1994
- 1994-01-14 DE DE9400562U patent/DE9400562U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE29813236U1 (en) | 1997-10-24 | 1998-10-08 | Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH, 80809 München | Brake disc for disc brakes |
| DE19747111A1 (en) * | 1997-10-24 | 1999-05-12 | Knorr Bremse Systeme | Brake disc for disc brakes |
| WO1999023394A1 (en) | 1997-10-24 | 1999-05-14 | Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH | Brake disc for a disc braking system |
| US6161661A (en) * | 1997-10-24 | 2000-12-19 | Knorr-Bremse Systeme Fur Nutzfahrzeuge Gmbh | Brake disc for a disc braking system |
| DE102013009096A1 (en) | 2013-05-28 | 2014-12-04 | Audi Ag | Device for arranging a wheel rim |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE102010035816B4 (en) | Two-metal brake rotor | |
| EP0403799B1 (en) | Brake disc for disc brakes | |
| EP0701665B1 (en) | Clutch | |
| EP0941420B1 (en) | Composite cast brake elements, such as brake drum, brake disk or the like, and composite casting process for brake elements | |
| EP0933550A1 (en) | Brake disc | |
| DE3738949A1 (en) | BRAKE FOR ROAD, RAIL AND AIRCRAFT | |
| DE19843399A1 (en) | Brake disc for disc brakes | |
| WO1999023394A1 (en) | Brake disc for a disc braking system | |
| DE4237655B4 (en) | brake disc | |
| DE102009013358A1 (en) | Brake disk for vehicle, has friction ring with opening, and pot molded at friction ring, where friction ring is provided with two ring elements with front ends connected with each other by bar that is projected into opening | |
| DE3515198C2 (en) | ||
| EP0737277B1 (en) | Brake disk for rail vehicles | |
| EP0738376B1 (en) | Brake disk for disk brakes of rail vehicles | |
| DE1961598A1 (en) | Multi-part brake disc for disc brakes of vehicles | |
| EP0933551B1 (en) | Disk brake | |
| EP0366694A1 (en) | Brake disc | |
| DE9400562U1 (en) | Brake disc for disc brakes of rail vehicles | |
| DE2457719B2 (en) | Material for rail wheels | |
| EP3708276B1 (en) | Friction lining | |
| DE102008011842A1 (en) | Ventilated brake disk for motor vehicle, has internal and external friction rings that are separated by intermediate layer that lies between rings as open porous metal foam, where intermediate layer is made of metal foam body | |
| DE9400561U1 (en) | Shaft brake disc for rail vehicles | |
| DE69207781T2 (en) | BRAKE ROTOR WITH LIGHT WEIGHT AND HIGH HEAT CONDUCTIVITY | |
| AT522252B1 (en) | friction assembly | |
| DE19857551A1 (en) | Brake disc or brake drum for a motor vehicle | |
| EP0508423B1 (en) | Multi element sintered friction material for part-lining disc brakes |