EP2880332A1 - Radbremsscheibe - Google Patents

Radbremsscheibe

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Publication number
EP2880332A1
EP2880332A1 EP13739467.2A EP13739467A EP2880332A1 EP 2880332 A1 EP2880332 A1 EP 2880332A1 EP 13739467 A EP13739467 A EP 13739467A EP 2880332 A1 EP2880332 A1 EP 2880332A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
brake disc
wheel brake
wheel
cams
ribs
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.)
Withdrawn
Application number
EP13739467.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Mosbach
Florian Walther
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Original Assignee
Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH filed Critical Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Publication of EP2880332A1 publication Critical patent/EP2880332A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61H—BRAKES OR OTHER RETARDING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR RAIL VEHICLES; ARRANGEMENT OR DISPOSITION THEREOF IN RAIL VEHICLES
    • B61H5/00—Applications or arrangements of brakes with substantially radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes
    • 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
    • F16D65/123—Discs; Drums for disc brakes comprising an annular disc secured to a hub member; Discs characterised by means for mounting
    • F16D65/124—Discs; Drums for disc brakes comprising an annular disc secured to a hub member; Discs characterised by means for mounting adapted for mounting on the wheel of a railway vehicle
    • 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
    • F16D2065/13—Parts or details of discs or drums
    • F16D2065/134—Connection
    • F16D2065/1392—Connection elements
    • 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
    • F16D2065/13—Parts or details of discs or drums
    • F16D2065/134—Connection
    • F16D2065/1392—Connection elements
    • F16D2065/1396—Ancillary resilient elements, e.g. anti-rattle or retraction springs

Definitions

  • the present invention relates to a wheel brake disc according to the preamble of claim 1.
  • Such wheel brake disks as used for example in rail vehicles are known in the prior art.
  • the two friction rings are centered by sliding blocks acting in a form-fitting manner in the radial direction, so that the centering of the friction rings is also maintained by heating during the braking process. So that the deformation of the friction rings due to the thermal load does not affect a conical deformation of the friction rings, cooling ribs are mounted on the friction rings over which the friction rings are supported on the wheel disc of the rail vehicle wheel.
  • the sliding blocks have integrated radial springs in the form of feather keys. The feather keys allow shifts due to the thermal expansion during braking.
  • the screw connections with which the friction rings are fastened to the wheel disk are equipped with tapered clamping disks for increasing the elasticity and reducing the setting amount.
  • the DE 42 1 1 847 is also dedicated to the subject, to compensate for the thermal stresses caused by the braking process due to the heat input.
  • centering rings inserted between the connecting means and the walls of the holes with radial pretension are made of an elastic material which loses its consistency when heated in accordance with the operating temperature of the brake disk.
  • the centering ring are arranged in the component that expands when heated. This is the case with the friction rings.
  • DE 100 47 980 is also on the required radial displaceability of the connecting pin relative to the present invention concentric to the connection tion bolt arranged sliding blocks to compensate for heat-related expansion and contraction.
  • a wheel brake disc in which the wheel brake disc is formed by screwing two friction rings with the Radsteg, wherein the Radsteg is symmetrical between the two friction rings, the screwing of the two friction rings of a wheel brake in the course of braking with a thermal expansion of the Brake disc resulting thermal and mechanical additional force applied.
  • the brake disk can be buried in the wheel or in the wheel web, for example, by the acting contact pressure of the screw and the radial expansion resulting from the thermal load. As a result, there is a risk that this generates a wear on the wheel web in terms of amount, which leads to the complete Vorspannkraftbat the screw, so that the screw can no longer fulfill their function.
  • the screw may permanently break.
  • the invention is therefore based on the object to provide a wheel brake which avoids the aforementioned disadvantages of the prior art.
  • the invention solves this problem by providing a wheel brake disc for a wheel of a rail vehicle, in which each friction ring has a plurality of spring elements arranged respectively on the circumference of the friction rings, wherein the spring elements in the mounted state of the wheel brake between each of the friction rings and the Radsteg are arranged.
  • the invention is therefore based on the idea of designing the wheel brake disc in such a way that the primary screw connections - that is the screw connection with which the friction rings are connected to the wheel web - are free of relative movements resulting from the thermomechanical load and the spring elements thus compensate for the deformation.
  • the spring element is designed in such a way that all occurring relative movements amount in terms of elastic deformation of the spring elements.
  • the primary screw connection of the wheel brake disk and thus also the spring elements do not perform any relative movement in the direction of the wheel web over the region of the connection to the wheel web.
  • the spring elements are designed so that the maximum area moment of inertia can act in the circumferential direction and thus only slightly deform the connecting elements due to the influence of the braking torque, but nevertheless permit radial expansion -also a parallel displacement of the friction surface to the wheel by thermal load , Further advantageous embodiments of the wheel brake disc according to the invention can be found in the dependent claims.
  • FIG. 1 Show it: a front view of a wheel brake disc of the prior art of Figure 1, in which the friction rings are bolted and are inserted for centering sliding blocks.
  • a spatial front view of a friction ring with inserted band-shaped spring elements of a wheel brake disc according to the invention an enlarged detail of the front view of Figure 4 a friction ring with a variant of the inserted band-shaped spring elements of a wheel brake disc according to the invention.
  • a spatial front view of a variant of a band-shaped spring element of a wheel brake disc according to the invention a spatial front view of a friction ring with inserted band-shaped spring elements in a further embodiment of a wheel brake according to the invention; an enlarged detail of the front view of Figure 7 of a friction ring with a further embodiment of the inserted band-shaped spring elements of a wheel brake disc according to the invention.
  • FIG. 9 shows a perspective front view of a further embodiment variant of a band-shaped spring element of a wheel brake disk according to the invention.
  • a friction ring 4, 5 is arranged symmetrically to the symmetry axis of the wheel web 2.
  • the friction ring 4, 5 is supported by ribs 6 on the Radsteg 2 from.
  • the friction rings 4, 5 are screwed to the Radsteg 2 with screws that are designed as expansion bolts.
  • the screw head 7 is supported on a sleeve 8, which is embedded in the friction ring 5 via a countersink.
  • the nut 9 is also designed as a sleeve, which is embedded in a reduction in the friction ring 4.
  • the positive connection of the connection is generated by separate sliding blocks 10.
  • the friction ring 4, 5 has Radsteg character ribs or cams 14, 15, 16, 17, 18, 19 with different geometry, which rise in relation to the Radsteg in the radial direction and extend substantially in the axial direction.
  • the ribs or cams 14, 15, 16, 17, 18, 19 are arranged in two defined, recurring patterns on the friction ring 4, 5 which are arranged several times in an integer pitch-preferably six times-on the circumference of the friction ring 4, 5 are.
  • the first pattern is formed by the ribs 14, 15 and 16, while the second pattern is formed by the cams 17, 18 and 19.
  • the patterns are each separated by the arrangement of a spring element 13, so that when a 6-fold division of the pattern 12 spring elements are arranged uniformly on the circumference of the friction ring 4, 5.
  • the geometry of the ribs or cams 14, 15, 16, 17, 18, 19 is selected so that a deformation of the friction ring 4, 5 due to the introduced by the braking heat in relation to the wheel 3 axial direction in terms of magnitude as evenly as possible.
  • the geometry of the ribs or cams 14, 15, 16, 17, 18, 19 is selected so that upon rotation of the wheel 3 as high as possible.
  • the ribs or cams 14, 15, 16, 17, 18, 19 are fundamentally designed so that they bear on the wheel web 2 only at their respective two ends 20, so that the heat input from the friction rings 4, 5 into the wheel web 2 is reduced to a minimum by the geometric design of the ribs or cams 14, 15, 16, 17, 18, 19.
  • the pattern formed by the ribs 14, 15 and 16 is a symmetrical pattern whose line of symmetry is formed by the symmetry line of the rib 15.
  • Rib 15 is a straight rib that extends in radial direction with respect to the wheel 3.
  • the rib 15 has a lower height in its central portion than at its two ends 20, so that the rib 15 only touches the wheel web 2 via its ends 20.
  • Both ribs 14, 16 have an arcuate central portion, the central portion having a lower height than the respective ends 20 of the ribs 14 and 16.
  • the recessed central portion of the ribs 14, 16 continues in each case in the direction of the ends 20 of the rib 14, 16 still beyond the arc away.
  • the vertex of the arc of the central portion of the ribs 14 and 16 respectively points to the rib 15, so that a symmetrical pattern is formed whose line of symmetry is formed by the symmetry line of the rib 15.
  • the pattern formed by the cams 17, 18 and 19 is a symmetrical pattern whose line of symmetry is formed by the line of symmetry of the rib 18.
  • the rib 18 has a cam-shaped central portion, wherein the rib 18 extends in total in relation to the wheel 3 radial-radial direction.
  • the rib 18 has a lower height in its middle section than at its two ends 20, so that the rib 18 only touches the wheel disc 2 via its ends 20.
  • the recessed central portion of the rib 18 is stepped, so that the central portion in the cam-shaped central part of the rib 18 has a smaller depth than in the two rib parts, which are outside the cam-shaped central portion of the rib 18.
  • the cam-shaped middle part is thereby traversed by the recess groove-shaped, wherein the groove width corresponds to the width of the rib members, which are located outside of the cam-shaped central part of the rib 18 spaced on both sides of the rib 18, the pairs of cams 17 and 19 extend 19.
  • Both cam pairs 17, 19 have a basic geometry of the rib 15 corresponds, wherein the height of the central portion of the cam pairs 17 and 19 coincides with the height of the wheel disc facing plane of the friction rings 4, 5, from which the ribs or cams 14, 15, 16, 17, 18, and 19 rise, so that no continuous ribs, but each two pairs of cams 17 and 19 result.
  • the respectively inner section of the cams of a cam pair 17, 19 has a lower height than the end section 20 of the respective cam, so that only the respective end section 20 of the cam is supported on the wheel web 2 in the mounted state of the friction linings 4, 5.
  • the recessed central portion of the ribs 14, 15, 16, the recessed portion of the two rib portions which lie outside the cam-shaped central portion of the rib 18 and the recessed portions of the cam pairs 17 and 19 each have an identical depth with respect to the contact plane of the friction ring 4, 5 with the Radsteg 2 and an identical width with respect to the width of the friction ring 4, 5 in relation to the wheel 2 radial direction.
  • the recess is in each case symmetrical to the ring width of the friction ring 4, 5 executed, so that the contact surface of the respective ribs or cams 14, 15, 16, 17, 18, 19 is as small as possible, but is large enough to the surface pressure between the friction ring 4, 5 and Radsteg 2 to keep to a tolerable degree.
  • the geometry of the spring element 13 results in an axis of symmetry which extends perpendicularly through the plateau 24 of the spring element 13, whereby embodiments with non-symmetrical design of the spring element 13 are possible.
  • the bore 30, whose axis of symmetry coincides with the symmetry axis of the spring element 13 in the example shown in FIG. 4 or FIG. 5 respectively, engages in the mounted state of the friction rings 4, 5 in each case a screw (not shown) with which the friction rings 4 5 are fixed to the wheel web 2 and forms the primary screw connection of the friction rings 4, 5 with the wheel web 2. Accordingly, the friction rings 4, 5 also have a bore 30 coaxial bore 31.
  • the spring element 13 is designed such that all relative movements that occur are in the range of the elastic deformation of the spring elements 13. As a result, the primary screw connection of the wheel brake disk 1 does not execute a relative movement in the direction parallel to the wheel web 2, which completely prevents wear on the wheel web 2.
  • FIG. 7 shows a further embodiment variant of a friction ring 4, 5 with inserted spring elements 34 of a wheel brake disk 1 according to the invention.
  • the spring element 34 that is also made of a flat or strip material bent part, although also plateaus 24, 25, 26, but the plateau 25 is higher than that Plateaus 24 and 26, so that the spring element 34 rests in the mounted state of the wheel brake disk 1 only with the plateau 25 on the wheel web 2.
  • the plateaus are not separated by valleys 26,27, but by junctions 35,36 connecting the two different height levels of the plateau 25 and the two plateaus 24,26.
  • the plateaus 24 and 26 of the spring element 34 each have at their ends at least two free accordion-shaped turns 37 of the steel strip, which extend in relation to the wheel in the axial direction and act as a spring.
  • the windings 37 open at both ends in each case as a free end 38, 39, wherein the free ends 38, 39 are each cast in the friction ring 4, 5 and are so firmly bonded to the friction ring 4, 5.
  • a separate attachment of the spring element 34 via cams 21, 22 -as in the spring element 13- thereby eliminates.
  • the spring elements 34 can be integrally cast by corresponding cores together with the friction rings 4, 5. This is especially true in the manufacture of the friction rings 4, 5 from a ductile cast material, such as e.g. Cast iron with spheroidal graphite possible.
  • the spring elements 13, 34 according to the invention can also be designed as a double-layered. From the resulting during a braking oscillations of the friction rings 4, 5 and the resulting structure-borne noise is effectively attenuated in the case by the friction of the two spring element layers together. LIST OF REFERENCE NUMBERS

Abstract

Eine Radbremsscheibe für ein Rad eines Schienenfahrzeuges, wobei das Rad einen Radsteg aufweist, an dem sich Reibringe (4, 5) abstützen, die mit Verbindungsmitteln am Radsteg befestigt sind, wobei jeder Reibring (4, 5) mehrere, jeweils am Umfang der Reibringe (4, 5) angeordnete Fe- derelemente (13, 34) aufweist, wobei sich die Federelemente (13) im montierten Zustand der Radbremsscheibe jeweils zwischen den Reibringen (4, 5) und dem Radsteg angeordnet sind.

Description

Radbremsscheibe
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radbremsscheibe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .
Derartige Radbremsscheiben, wie sie beispielsweise bei Schienenfahrzeuge zum Einsatz kommen, sind nach dem Stand der Technik bekannt. In der DE 44 17 813 sind die beiden Reibringe durch in radialer Richtung formschlüssig wirkende Gleitsteine zentriert, so dass die Zentrierung der Reibringe auch durch Erwärmung während des Bremsvorganges erhalten bleibt. Damit sich die Verformung der Reibringe auf Grund der thermischen Belastung nicht in eine konische Deformation der Reibringe auswirkt, sind an den Reibringen Kühlrippen angebracht, über die sich die Reibringe an der Radscheibe des Schienenfahrzeugrades abstützen. Die Gleitsteine weisen integrierte Radialfedern in Form von Passfedern auf. Die Paßfedern lassen Verschiebungen in Folge der Wärmedehnung während eines Bremsvorgangs zu. Die Schraubverbindungen, mit denen die Reibringe an der Radscheibe befestigt sind, sind zur Erhöhung der Elastizität und zur Verringerung des Setzbetrages mit kegelfömigen Spannscheiben ausgestattet.
Auch die DE 42 1 1 847 widmet sich der Thematik, die auf Grund des Wärmeeintrags durch den Bremsvorgangs hervorgerufenen Wärmespannungen zu kompensieren. Dazu wird in der DE 42 1 1 847 vorgeschlagen, dass sich zwischen den Verbin- dungsmitteln und den Wandungen der Bohrungen mit radialer Vorspannung eingesetzte Zentrierringe aus einem elastischen Werkstoff befinden, der bei Erwärmung entsprechend der Betriebstemperatur der Bremsscheibe seine Konsistenz verliert. Dabei sind die Zentrierring in dem Bauteil angeordnet, dass sich bei Erwärmung ausdehnt. Dies ist bei den Reibringen der Fall.
In der DE 100 47 980 wird ebenfalls auf die erforderliche radiale Verschieblichkeit der Verbindungsbolzen relativ zu den erfindungsgemäß konzentrisch zu den Verbin- dungsbolzen angeordneten Gleitsteinen zur Kompensation wärmebedingten Ausdehnens und Zusammenziehens hingewiesen.
Durch die Bauart einer Radbremsscheibe, bei der die Radbremsscheibe durch Ver- schrauben zweier Reibringe mit dem Radsteg gebildet wird, wobei der Radsteg symmetrisch zwischen den beiden Reibringen liegt, wird die Verschraubung der beiden Reibringe einer Radbremsscheibe im Zuge einer Bremsung mit einer aus der Wärmedehnung der Bremsscheibe resultierenden thermischen und mechanischen Zusatzkraft beaufschlagt.
Dadurch wird die Bremsscheibe verformt, sie„beult" sich auf und dehnt dadurch die Schraube um einen entsprechenden Betrag. Zusätzlich rutscht die Bremsscheibe auf dem Radsteg in Radialerrichtung nach außen. Durch diese Zusatzkraft und die damit einhergehende relative Bewegung der Scheibe mit Verschraubung ergeben sich entsprechende Leistungsgrenzen einer entsprechenden Radbremsscheibe hinsichtlich der Bremsintensität und der Bremsleistung. Diese Parameter müssen sich in einem der Lebensdauer der Bremsscheibe angemessenen Rahmen bewegen.
Die Bremsscheibe kann sich beispielsweise durch die wirkende Anpresskraft der Schraube und die aus der thermischen Last resultierende radiale Ausdehnung in das Rad bzw. in den Radsteg eingraben. Dadurch besteht die Gefahr, dass dies betragsmäßig einen Verschleiß am Radsteg erzeugt, der zum vollständigen Vorspann- kraftverlust der Verschraubung führt, so dass die Verschraubung ihre Funktion nicht mehr erfüllen kann.
Des Weiteren kann es durch die zusätzliche, zyklische Längsdehnung der Schraube durch die thermomechanische Beanspruchung der Reibringe zu einem Dauerbruch der Schraube kommen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Radbremsscheibe zu schaffen, das die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik vermeidet. Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, indem sie eine Radbremsscheibe für ein Rad eines Schienenfahrzeuges schafft, bei der jeder Reibring mehrere, jeweils am Umfang der Reibringe angeordnete Federelemente aufweist, wobei die Federelemente im montierten Zustand der Radbremsscheibe jeweils zwischen den Reibrin- gen und dem Radsteg angeordnet sind.
Der Erfindung liegt also der Gedanke zu Grunde, die Radbremsscheibe so zu gestalten, dass die primären Verschraubungen -also diejenige Verschraubung, mit der die Reibringe mit dem Radsteg verbunden sind- frei von Relativbewegungen - resultie- rend aus der thermomechanischen Beanspruchung - sind und die Federelemente somit die Verformung ausgleichen.
Das Federelement ist erfindungsgemäß so ausgeführt, dass alle auftretenden Relativbewegungen betragsmäßig im Bereich der elastischen Verformung der Federele- mente liegen. Dies führt dazu, dass die Primärverschraubung der Radbremsscheibe und damit auch die Federelemente über den Bereich der Anbindung am Radsteg keine Relativbewegung in Richtung Radsteg ausführen.
Weiterhin sind die Federelemente erfindungsgemäß so ausgeführt, dass das maxi- male Flächenträgheitsmoment in Umfangsrichtung wirken kann und so die Anbin- dungselemente durch den Einfluss des Bremsmomentes nur geringfügig verformen aber dennoch eine radiale Ausdehnung -also eine Parallelverschiebung der Reibfläche zum Rad durch thermische Last- zulässt. Weitere vorteilhafte Ausführungen der erfindungsgemäßen Radbremsscheibe sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Radbremsscheibe sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen: eine Vorderansicht einer Radbremsscheibe aus dem Stand der Technik nach Fig. 1 , bei der die Reibringe verschraubt sind und zur Zentrierung Gleitsteine eingesetzt sind; eine Schnittdarstellung einer Radbremsscheibe aus dem Stand der Technik nach Fig. 1 , bei der die Reibringe verschraubt sind und zur Zentrierung Gleitsteine eingesetzt sind; eine weitere Schnittdarstellung einer Radbremsscheibe aus dem Stand der Technik nach Fig .1 , bei der die Reibringe verschraubt sind und zur Zentrierung Gleitsteine eingesetzt sind; eine räumliche Vorderansicht eines Reibringes mit eingesetzten bandförmigen Federelementen einer erfindungsgemäßen Radbremsscheibe; eine Ausschnittsvergrößerung der Vorderansicht aus Fig. 4 eines Reibringes mit einer Ausführungsvariante der eingesetzten bandförmigen Federelemente einer erfindungsgemäßen Radbremsscheibe; eine räumliche Vorderansicht einer Ausführungsvariante eines bandförmigen Federelementes einer erfindungsgemäßen Radbremsscheibe; eine räumliche Vorderansicht eines Reibringes mit eingesetzten bandförmigen Federelementen in einer weiteren Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Radbremsscheibe; eine Ausschnittsvergrößerung der Vorderansicht aus Fig. 7 eines Reibringes mit einer weiteren Ausführungsvariante der eingesetzten bandförmigen Federelemente einer erfindungsgemäßen Radbremsscheibe;
Figur 9: eine räumliche Vorderansicht einer weiteren Ausführungsvariante eines bandförmigen Federelementes einer erfindungsgemäßen Radbremsscheibe; In den Figuren 1 , 2 und 3 ist der prinzipielle Aufbau einer Radbremsscheibe 1 nach dem Stand der Technik gezeigt, wie sie insbesondere bei Schienenfahrzeuge zur Anwendung kommt. Am Radsteg 2 des Rades 3 eines Schienefahrzeuges ist sym- metrisch zur Symmetrieachse des Radsteges 2 jeweils ein Reibring 4, 5 angeordnet. Der Reibring 4, 5 stützt sich dabei über Rippen 6 auf dem Radsteg 2 ab. Die Reibringe 4, 5 sind mit Schrauben, die als Dehnschrauben ausgeführt sind, mit dem Radsteg 2 verschraubt. Um die thermische Ausdehnung der Verschraubung zu minimieren, stützt sich der Schraubenkopf 7 auf einer Hülse 8 ab, die über eine Senkung in den Reibring 5 eingelassen ist. Die Mutter 9 ist ebenso als Hülse gestaltet, die in über eine Senkung in den Reibring 4 eingelassen ist. Der Formschluss der Verbindung wird durch separate Gleitsteine 10 erzeugt.
Figur 4 und 5 zeigen beispielhaft eine räumliche Vorderansicht eines Reibrings 4, 5 mit eingesetzten Federelementen 13 einer erfindungsgemäßen Radbremsscheibe 1 . Der Reibring 4, 5 weist radstegseitig Rippen bzw. Nocken 14, 15, 16, 17, 18, 19 mit unterschiedlicher Geometrie auf, die sich in Bezug auf den Radsteg in radialer Richtung erheben und im Wesentlichen in axialer Richtung verlaufen. Die Rippen bzw. Nocken 14, 15, 16, 17, 18, 19 sind in zwei definierten, wiederkehrenden Mustern auf dem Reibring 4, 5 angeordnet, die mehrfach in ganzzahliger Teilung -vorzugsweise sechs Mal- auf dem Umfang des Reibrings 4, 5 angeordnet sind. Das erste Muster wird dabei von den Rippen 14, 15 und 16 gebildet, während das zweite Muster von den Nocken 17, 18 und 19 gebildet wird. Die Muster sind jeweils durch die Anordnung eines Federelementes 13 voneinander getrennt, so dass bei einer 6-fach- Teilung der Muster 12 Federelemente gleichmäßig auf dem Umfang des Reibringes 4, 5 angeordnet sind. Grundsätzlich ist es erfindungsgemäß auch möglich, weniger oder mehr als zwölf Federelemente 13 auf dem Umfang des Reibringes 4, 5 und damit auch die Muster weniger oder mehr als sechs Mal anzuordnen. Die Geometrie der Rippen bzw. Nocken 14, 15, 16, 17, 18, 19 ist so gewählt, dass eine Verformung des Reibringes 4, 5 auf Grund der durch den Bremsvorgang eingebrachten Wärme in im Bezug auf das Rad 3 axialer Richtung vom Betrag her möglichst gleichmäßig erfolgt. Darüber hinaus ist die Geometrie der Rippen bzw. Nocken 14, 15, 16, 17, 18, 19 so gewählt, dass bei Drehung des Rades 3 eine möglichst ho- he Wärmeabfuhr durch Konvektion erfolgt. Die Rippen bzw. Nocken 14, 15, 16, 17, 18, 19 sind weiterhin grundsätzlich so gestaltet, dass sie nur an ihren jeweiligen beiden Enden 20 am Radsteg 2 anliegen, so dass der Wärmeeintrag von den Reibringen 4, 5 in den Radsteg 2 durch die geometrische Gestaltung der Rippen bzw. No- cken 14, 15, 16, 17, 18, 19 auf ein Minimum reduziert wird.
Das Muster, das durch die Rippen 14, 15 und 16 gebildet wird, ist ein symmetrisches Muster, dessen Symmetrielinie durch die Symmetrielinie der Rippe 15 gebildet wird. Rippe 15 ist eine gerade Rippe, die sich in im Bezug auf das Rad 3 strahlenförmig- radiale Richtung erstreckt. Die Rippe 15 weist in ihrem Mittelabschnitt eine niedrigere Höhe auf als an ihren beiden Enden 20, so dass die Rippe 15 nur über ihre Enden 20 den Radsteg 2 berührt. Beidseitig zur Rippe 15 beabstandet erstrecken sich die Rippen 14 und 16. Beide Rippen 14, 16 weisen einen bogenförmigen Mittelabschnitt auf, wobei der Mittelabschnitt eine niedrigere Höhe aufweist als die jeweiligen Enden 20 der Rippen 14 und 16. Der vertiefte Mittelabschnitt der Rippen 14, 16 setzt sich jeweils in Richtung der Enden 20 der Rippe 14, 16 noch über den Bogen hinaus fort. Der Scheitelpunkt des Bogens des Mittelabschnitts der Rippen 14 bzw. 16 weist dabei jeweils auf die Rippe 15, so das ein symmetrisches Muster entsteht, dessen Symmetrielinie durch die Symmetrielinie der Rippe 15 gebildet wird.
Das Muster, das durch die Nocken bzw. Rippen 17, 18 und 19 gebildet wird, ist ein symmetrisches Muster, dessen Symmetrielinie durch die Symmetrielinie der Rippe 18 gebildet wird. Die Rippe 18 weist einen nockenförmigen Mittelabschnitt auf, wobei sich die Rippe 18 insgesamt in in Bezug auf das Rad 3 strahlenförmig-radiale Rich- tung erstreckt. Die Rippe 18 weist in ihrem Mittelabschnitt eine niedrigere Höhe auf als an ihren beiden Enden 20, so dass die Rippe 18 nur über ihre Enden 20 die Radscheibe 2 berührt. Der vertiefte Mittelabschnitt der Rippe 18 verläuft dabei gestuft, so dass der Mittelabschnitt im nockenförmigen Mittelteil der Rippe 18 eine geringere Tiefe aufweist als in den beiden Rippenteilen, die außerhalb des nockenförmigen Mittelabschnitts der Rippe 18 liegen. Der nockenförmige Mitteleteil wird dabei von der Vertiefung nutförmig durchzogen, wobei die Nutbreite der Breite der der Rippenteile entspricht, die sich außerhalb des nockenförmigen Mittelteiles der Rippe 18 befinden Beidseitig zur Rippe 18 beabstandet erstrecken sich die Nockenpaare 17 und 19. Beide Nockenpaare 17, 19 weisen eine Grundgeometrie auf, die der Rippe 15 entspricht, wobei die Höhe des Mittelabschnitts der Nockenpaare 17 und 19 mit der Höhe der radscheibenzugewandten Ebene der Reibringe 4, 5 zusammenfällt, aus der sich die Rippen bzw. Nocken 14, 15, 16, 17, 18, und 19 erheben, so dass sich keine durchgehende Rippen, sondern jeweils zwei Nockenpaare 17 und 19 ergeben. Der jeweils innenliegende Abschnitt der Nocken eines Nockenpaares 17, 19 weist eine geringere Höhe auf als der Endabschnitt 20 der jeweiligen Nocke, so dass sich nur der jeweilige Endabschnitt 20 der Nocke im montierten Zustand der Reibbeläge 4, 5 auf dem Radsteg 2 abstützt. Der vertiefte Mittelteil der Rippen 14, 15, 16, der vertiefte Abschnitt der beiden Rippenteilen, die außerhalb des nockenförmigen Mittelabschnitts der Rippe 18 liegen sowie die vertieften Abschnitte der Nockenpaare 17 und 19 weisen jeweils eine identische Tiefe in Bezug auf die Kontaktebene des Reibringes 4, 5 mit dem Radsteg 2 und eine identische Breite in Bezug auf die Breite des Reibringes 4, 5 in im Bezug zum Rad 2 radialer Richtung auf. Die Vertiefung ist dabei jeweils symmetrisch zur Ringbreite des Reibringes 4, 5 ausgeführt, so das die Berührungsfläche der jeweiligen Rippen bzw. Nocken 14, 15, 16, 17, 18, 19 möglichst klein ist, jedoch groß genug ist, um die Flächenpressung zwischen Reibring 4, 5 und Radsteg 2 in einem erträglichen Maß zu halten.
Jeweils zwischen den Rippen bzw. Nocken 16 und 17 sowie zwischen den Nocken bzw. Rippen 19 und 14 sind in der in den Figuren 4, 5 und 6 gezeigten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Radbremsscheibe 1 paarweise Nocken 21 und 22 auf den Reibringen 4, 5 angeordnet. Die Nocke 21 ist an ihrer im Bezug auf das Rad 3 radialen Außenseite bearbeitet, während die Nocke 22 an ihrer im Bezug auf das Rad 3 radialen Innenseite bearbeitet ist, wobei die axiale Begrenzung der Bearbeitung durch den massiven Teil des jeweiligen Reibringes 4, 5 gebildet wird, so dass ein entsprechender Absatz der bearbeiteten Fläche in axialer Richtung entsteht. Das Federelement 13 dieser Ausführungsvariante, dass in Figur 6 isoliert dargestellt ist, ist ein aus einem Flach- oder Bandmaterial hergestelltes Biegeteil und weist eine Geometrie auf, die im Wesentlichen aus drei Plateaus 23, 24, 25 gebildet ist, die durch zwei„Täler" 26, 27 verbunden sind, wobei die beiden Enden des Federelements 13 durch zwei Schenkel 28, 29 gebildet werden. Die Plateaus 23, 24, 25 lie- gen alle auf der gleichen horizontalen Ebene und somit im montierten Zustand der Radbremsscheibe 1 am Radsteg 2 an. Die Schenkel 28, 29 schließen sich durch eine 90°-Biegung an den jeweils äußeren Plateaus 23, 25 an und weisen eine Länge in im Bezug auf das Rad 3 axiale Länge auf, die größer ist als die Tiefe t der Täler 26, 27 des Federelements 13. Dadurch liegt der Talgrund jeweils nicht auf den Reibringen 4, 5 auf. Durch die Geometrie des Federelements 13 ergibt sich eine Symmetrieachse, die sich senkrecht durch das Plateau 24 des Federelements 13 erstreckt, wobei auch Ausführungen mit nicht symmerischer Ausbildung des Federlementes 13 möglich sind. Die Bohrung 30, dessen Symmetrieachse im in Fig. 4 bzw. Fig. 5 ge- zeigtem Beispiel mit den Symmetrieachse des Federelementes 13 zusammenfällt, durchgreift im montierten Zustand der Reibringe 4, 5 jeweils eine Schraube (nicht dargestellt), mit denen die Reibringe 4, 5 am Radsteg 2 befestigt sind und die Pri- märverschraubung der Reibringe 4, 5 mit dem Radsteg 2 bildet. Dementsprechend weisen die Reibringe 4, 5 ebenfalls eine zur Bohrung 30 koaxiale Bohrung 31 auf.
Auf den bearbeiteten Flächen der Nocken 21 , 22 stützt sich im Bezug auf das Rad 3 axialer Richtung jeweils ein Schenkel 28, 29 des Federelements 13 ab, der jeweils die äußere Begrenzung des Federelementes 13 in im Bezug auf das Rad 3 radialer Richtung bildet. Das Federelement 13 ist über die Schenkel 28, 29 und entsprechen- de Bohrungen 32, 33 mit geeigneten Verbindungselementen (nicht dargestellt) mit den Nocken 21 , 22 verbunden.
Das Federelement 13 ist erfindungsgemäß so ausgeführt, dass alle auftretenden Relativbewegungen betragsmäßig im Bereich der elastischen Verformung der Fe- derelemente 13 liegen. Dies führt dazu, dass die Primärverschraubung der Radbremsscheibe 1 keine Relativbewegung in Richtung parallel zum Radsteg 2 ausführen, was den Verschleiß am Radsteg 2 gänzlich verhindert.
Darüber hinaus sind die Federelemente 13 erfindungsgemäß so ausgeführt, dass deren maximales Flächenträgheitsmoment in Umfangsrichtung wirken kann und so die Federelemente 13 durch den Einfluss des Bremsmomentes nur geringfügig verformt werden aber dennoch eine radiale Ausdehnung -also eine Parallelverschiebung der Reibfläche zum Rad durch thermische Last- zulassen. In Figur 7 ist eine weitere Ausführungsvariante eines Reibringes 4, 5 mit eingesetzten Federelementen 34 einer erfindungsgemäßen Radbremsscheibe 1 dargestellt.
Abweichend zu der in den Figuren 4, 5 und 6 dargestellten Ausführungsvariante des Federelementes 13, weist das Federelement 34, dass ebenfalls aus einem Flachoder Bandmaterial hergestelltes Biegeteil ist, zwar auch Plateaus 24, 25 ,26 auf, jedoch liegt das Plateau 25 höher als die Plateaus 24 und 26, so dass das Federelement 34 im montierten Zustand der Radbremsscheibe 1 nur mit dem Plateau 25 am Radsteg 2 anliegt. Darüber hinaus sind die Plateaus nicht durch Täler 26, 27 vonei- nander getrennt, sondern durch Übergänge 35, 36, die die beiden unterschiedliche Höhenniveaus des Plateau 25 und der beiden Plateaus 24 und 26 verbinden.
Die Plateaus 24 und 26 des Federelement 34 weisen jeweils an ihren Enden wenigstens zwei freie ziehharmonikaförmige Windungen 37 des Bandstahls auf, die sich im Bezug auf das Rad in axialer Richtung erstrecken und als Feder wirken. Die Windungen 37 münden an beiden Enden jeweils als freies Ende 38, 39 aus, wobei die freien Enden 38, 39 jeweils in den Reibring 4, 5 eingegossen sind und so mit dem Reibring 4, 5 stoffschlüssig verbunden sind. Eine separate Befestigung des Federelementes 34 über Nocken 21 , 22 -wie beim Federelement 13- entfällt dadurch.
In einer weiteren, nicht dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungsvariante könnend die Federelemente 34 durch entsprechende Kerne gemeinsam mit den Reibringen 4, 5 einstückig gegossen sein. Dies ist insbesondere bei der Herstellung der Reibringe 4, 5 aus einem duktilen Gusswerkstoff, wie z.B. Gusseisen mit Kugelgra- phit möglich.
Um die Schalldämpfungseigenschaften der Reibringe 4, 5 zu verbessern, können die Federelemente 13, 34 erfindungsgemäß auch doppellagig ausgeführt werden. Aus den während eines Bremsvorgangs resultierenden Schwingungen der Reibringe 4, 5 und dem daraus entstehenden Körperschall, wird in dem Fall durch die Reibung der zwei Federelementlagen aneinander wirksam gedämpft. Bezugszeichenliste
1 Radbremsscheibe
2 Radsteg
3 Rad
4 Reibring
5 Reibring
6 Rippe
7 Schraubenkopf
8 Hülse
9 Mutter
10 Gleitstein
1 1 Nut
12 Ring
13 Federelement
14 Rippe
15 Rippe
16 Rippe
17 Nockenpaar
18 Rippe
19 Nockenpaar
20 Ende
21 Nocke
22 Nocke
23 Plateau
24 Plateau
25 Plateau
26 Tal
27 Tal
28 Schenkel
29 Schenkel
30 Bohrung
31 Bohrung
32 Bohrung
33 Bohrung
34 Federelement
35 Übergang
36 Übergang
37 Windung
38 Freies Ende
39 Freies Ende

Claims

Ansprüche
1 . Radbremsscheibe (1 ) für ein Rad (3) eines Schienenfahrzeuges, wobei das Rad (3) einen Radsteg (2) aufweist, an dem sich Reibringe (4, 5) abstützen, die mit Verbindungsmitteln am Radsteg (2) befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Reibring (4, 5) mehrere, jeweils am Umfang der Reibringe (4, 5) angeordnete Federelemente (13, 34) aufweist, wobei die Federelemente (13, 34) im montierten Zustand der Radbremsscheibe (1 ) jeweils zwischen den Reibringen (4, 5) und dem Radsteg (2) angeordnet sind.
2. Radbremsscheibe (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (13, 34) an den Stellen angeordnet sind, an denen der mindestens eine Reibring (4, 5) durch Verbindungselemente mit dem Radsteg (2) verbunden ist.
3. Radbremsscheibe (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (13, 34) eine bandförmige Grundgeometrie aufweisen.
4. Radbremsscheibe (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (13, 34) gleichmäßig auf dem Umfang des mindestens einen Reibringes (4, 5) angeordnet sind.
5. Radbremsscheibe (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Federelemente (13, 34) zwölfmal auf dem Umfang des mindestens einen Reibringes (4, 5) angeordnet sind.
6. Radbremsscheibe (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Federelemente (13, 34), die auf dem Umfang des mindestens einen Reibringes (4, 5) angeordnet sind, einer Primzahl entspricht.
7. Radbremsscheibe (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (13, 34) jeweils mit einem Reibring (4, 5) im montierten Zustand der Radbremsscheibe (1 ) kraftschlüssig verbunden sind.
8. Radbremsscheibe (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (13, 34) auf Nocken (21 , 22) abgestützt sind.
9. Radbremsscheibe (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (13, 34) auf Nocken (21 , 22) abgestützt sind, die jeweils auf dem Reibring (4, 5) angeordnet sind.
10. Radbremsscheibe (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Nocken (21 , 22), die jeweils auf dem Reibring (4, 5) angeordnet sind, einstückig mit dem Reibring (4, 5) verbunden sind.
1 1 . Radbremsscheibe (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (13, 34) mit jeweils einem Reibring (4, 5) stoffschlüssig verbunden sind.
12. Radbremsscheibe (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (13, 34) mit jeweils einem Reibring (4, 5) durch einen Gießprozess stoffschlüssig verbunden sind.
13. Radbremsscheibe (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibringe (4, 5) jeweils mindestens ein Muster von Rippen bzw. Nocken (14, 15, 16, 17, 18, 19) aufweisen.
14. Radbremsscheibe (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens ein Muster von Rippen bzw. Nocken (14, 15, 16, 17, 18, 19) jeweils gleichmäßig auf dem Umfang eines Reibrings (4, 5) verteilt ist.
15. Radbremsscheibe (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Muster von Rippen bzw. Nocken (14, 15, 16, 17, 18, 19) jeweils zwölf Mal auf dem Umfang eines Reibrings (4, 5) verteilt ist.
16. Radbremsscheibe (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl des mindestens einen Musters von Rippen bzw. Nocken (14, 15, 16, 17, 18, 19), das jeweils auf dem Umfang eines Reibnnges (4, 5) angeordnet ist, einer Primzahl entspricht.
17. Radbremsscheibe (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass das mindestens eine Muster von Rippen bzw. Nocken (14, 15, 16, 17, 18, 19) eine Symmetrie aufweist.
18. Radbremsscheibe (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibringe (4, 5) jeweils zwei unterschiedliche Muster von Rippen bzw. Nocken (14, 15, 16, 17, 18, 19) aufweisen.
19. Radbremsscheibe (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Muster von Rippen bzw. Nocken (14, 15, 16, 17, 18, 19) jeweils sechs Mal auf dem Umfang eines Reibrings (4, 5) ver- teilt ist.
20. Radbremsscheibe (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung der zwei unterschiedlichen Muster von Rippen und Nocken (14, 15, 16, 17, 18, 19) auf dem Umfang der Reibringe (4, 5) je- weils vor bzw. nach der Position eines Federelementes (13, 34) abwechselt.
21 . Radbremsscheibe (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen und Nocken (14, 15, 16, 17, 18, 19) auf dem Umfang der Reibringe (4, 5) jeweils in im Bezug auf das Rad (3) radialen Richtung angeordnet sind.
22. Radbremsscheibe (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen und Nocken (14, 15, 16, 17, 18, 19) auf dem Umfang der Reibringe (4, 5) jeweils in im Bezug auf das Rad (3) strahlenförmig radia- len Richtung angeordnet sind.
23. Radbremsscheibe (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen und Nocken (14, 15, 16, 17, 18, 19) auf dem Umfang der Reibringe (4, 5) jeweils symmetrisch zur Breite der Reibringe (4, 5) an- geordnet sind.
24. Radbremsscheibe (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen und Nocken (14, 15, 16, 17, 18, 19) auf dem Umfang der Reibringe (4, 5) durch einen Urformprozess einstückig mit jeweils einem Reibring (4, 5) hergestellt sind.
25. Radbremsscheibe (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen und Nocken (14, 15, 16, 17, 18, 19) eine einheitliche Höhe an ihren Enden (20) aufweisen.
26. Radbremsscheibe (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen und Nocken (14, 15, 16, 17, 18, 19) zwischen ihren jeweiligen Enden (20) eine Höhe aufweisen, die geringer ist als die Höhe an ihren jeweiligen Enden (20).
27. Radbremsscheibe (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibringe (4, 5) jeweils über die Enden (20) der Rippen und Nocken (14, 15, 16, 17, 18, 19) am Radsteg (2) des Rades (1 ) anliegen.
28. Radbremsscheibe (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Federelemente (13, 34) doppellagig ausgeführt sind.
29. Radbremsscheibe (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (34) wenigstens eine freie Windung (37) aufweist.
30. Radbremsscheibe (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (13, 34) im montierten Zustand der Radbremsscheibe (1 ) über wenigstens ein Plateau (23, 24, 25) am Radsteg (2) anliegt.
31 . Radbremsscheibe (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (13, 34) so ausgeführt ist, dass dessen maximales Flächenträgheitsmoment in Umfangsrichtung der Radbremsscheibe (1 ) wirkt.
32. Rad (3) mit einer Radbremsscheibe (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche.
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