EP4473225A1 - Radbremsscheibe für schienenfahrzeuge - Google Patents

Radbremsscheibe für schienenfahrzeuge

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Publication number
EP4473225A1
EP4473225A1 EP23702418.7A EP23702418A EP4473225A1 EP 4473225 A1 EP4473225 A1 EP 4473225A1 EP 23702418 A EP23702418 A EP 23702418A EP 4473225 A1 EP4473225 A1 EP 4473225A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
brake disc
round
annular rib
wheel brake
wheel
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.)
Pending
Application number
EP23702418.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bernhard Hämmerl
Marc-Gregory Elstorpff
Jury MESHENBERG
Michael Mathieu
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 EP4473225A1 publication Critical patent/EP4473225A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T5/00—Vehicle modifications to facilitate cooling of 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
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    • F16D65/02—Braking members; Mounting thereof
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    • F16D65/128—Discs; Drums for disc brakes characterised by means for cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16D65/847—Features relating to cooling for disc brakes with open cooling system, e.g. cooled by air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
    • F16D65/78—Features relating to cooling
    • F16D2065/788—Internal cooling channels

Definitions

  • the invention relates to a wheel brake disc for rail vehicles according to the preamble of claim 1.
  • Such a wheel brake disc of rail vehicles is usually attached to a wheel body of a rail wheel.
  • FIG. 3 shows a schematic top view of a rear side R of a friction disk 2a, 2b of the wheel brake disk 2 according to FIGS. 1 to 2 according to the prior art.
  • the wheel brake disc 2 has two friction discs 2a, 2b with a respective friction surface RF.
  • fastening domes 4 distributed regularly over a diameter, protrude with a respective bearing surface AF and a respective through hole 4a parallel to the direction of the axis 1b.
  • the two friction disks 2a, 2b are clamped together against a wheel disk or against the web 1a of the wheel body 1 with fastening elements 4b, here through-bolts which extend through the through-holes 4a.
  • Twisting of the friction discs 2a, 2b on the wheel disc or on the web 1a is usually prevented by radially arranged sliding blocks (not shown) in radial grooves 19. These also absorb all forces on the wheel disc in the tangential direction, such as the frictional force between the brake pad (not shown, but easy to imagine) and the friction disc 2a, 2b and transfer them to the wheel body 1 of the associated wheel.
  • the wheel brake disc 2 is provided with cooling fins 3, which increase the cooling surface in cooling channels K between the cooling fins 3 and between the cooling fins 3 and the dome 4 and at the same time have a high ventilation effect when the wheel brake disc 2 rotates, which generally leads to a high and effective cooling effect.
  • the ventilation effect of the cooling ribs 3 ventilates the air, which is sucked into the cooling ducts K through air inlets 7 at a respective inner diameter 5 of the friction disks 2a, 2b and, as a result of the centrifugal force caused by rotation, as air flows 7a at an outer diameter 6 of the cooling duct or the Friction disc 2a, 2b exits radially through air outlets 8 as air flow 8a.
  • FIG. 3 This is shown in FIG. 3 together with a distribution of the cooling fins 3 and fastening domes 4 on the rear side R of the friction disk 2a, 2b.
  • the cooling ribs 3 run essentially in the radial direction from the inner diameter 5 to the outer diameter 6 .
  • the cooling ribs 3 are divided into two parts by the respective fastening dome 4 .
  • the cooling fins 3 are arranged with contact surfaces for contact with the web 1a.
  • the attachment domes 4 with contact surfaces are also arranged on a medium diameter for contact with the web 1a.
  • FIGS. 4 and 5 Further examples of friction disks 2a, 2b with different cooling fins 3, 3a-3e from the prior art are shown in FIGS. 4 and 5.
  • the cooling fins 3 extend in a straight line in the radial direction of the friction disk 2a, 2b and are not interrupted by the fastening domes 4.
  • FIG. 5 shows cooling fins 3a-3e, which are distributed as circular arc sections with different arc lengths on five coaxial circles between the inner diameter 5 and the outer diameter 6 of the friction disk 2a, 2b.
  • FIG. 6 shows a schematic perspective view of a shaft brake disk 2 according to the prior art, which has what are known as round webs 9 .
  • FIG. 7 shows a partial detail of the shaft brake disk 2.
  • the round ribs 9 here have a double-cone shape, the smaller diameters of which are arranged in the middle of each round rib 9.
  • Air outlets 8 for the exiting air flows 8a form gaps SP and are each formed by two round webs 9 between the friction discs 2a, 2b on their outer diameters 6, with a length of the gap SP being the distance between the rear sides R of the friction discs 2a, 2b.
  • One idea of the invention is that the surface of the friction disc in the cooling channel is maximized and at the same time the air conveying effect of these surface-enlarging elements is kept low.
  • a wheel brake disk according to the invention comprises at least two friction disks, which are arranged on both sides of a web of a wheel body of a rail wheel and are fastened by means of fastening elements, the at least two friction disks having cooling ribs and fastening domes, the fastening elements extending through the fastening domes of both friction disks and the bridge.
  • the at least two friction disks have round webs and at least one annular rib as cooling ribs.
  • the wheel brake disk according to the invention thus has the advantage of a combination of design features.
  • the ventilation of the air, which is sucked into the cooling channel at the inner diameter of the friction disc and exits radially at the outer diameter of the cooling channel as a result of the centrifugal force caused by rotation, is throttled and at the same time it is advantageous that the ventilated amount of air efficiently cools the friction disc, which is heated during braking.
  • the surface of the friction disc in the cooling channel can be maximized by means of the round webs, while at the same time the air conveying effect of these surface-enlarging elements can be kept low.
  • the round ridges are arranged on circles with different diameters on the at least two friction discs, with the at least one annular rib being arranged as a circumferential annular rib on a circle with a diameter which lies on an outer diameter of each of the at least two friction discs.
  • these round webs cause a turbulence in the radially flowing air, which, with regard to the amount of air conveyed, generates a very efficient thermodynamic heat transfer to the turbulent air flow generated in this way.
  • the annular rib was chosen for the advantageous throttling of the conveyed air volume. At the same time, the annular rib offers the further advantage that it also causes a further enlargement of the cooling surface in the cooling channel.
  • a further embodiment provides that the at least two friction disks have further round webs which are connected by the annular rib. This is advantageous because the cooling surface is increased and the annular rib is also stiffened.
  • the round webs connected by the annular rib are arranged at regular angular distances from one another, the angular distance having an angular value in the range of 3° to 15°, preferably 5° to 10° or preferably 5°. This results in an advantageous stable structure.
  • the round webs connected by the annular rib can have a circular-cylindrical cross-section in order to enable an advantageous simple construction.
  • other cross sections are also conceivable.
  • the round webs connected by the annular rib protrude further in axial length from a rear side of the friction disk than the annular rib by a certain, previously definable amount. In this way, the air outlet can be advantageously influenced.
  • a respective section of the annular rib forms an opening section as a gap for an air outlet between two round webs and the web of the wheel body to be assigned.
  • the main function lies in the formation of a gap between the friction discs and the web of the rail wheel. This gap at the air outlet from the cooling channel can Can be made wider or narrower depending on the needs of different projects.
  • the round webs which are connected by the annular rib, each have bearing surfaces for resting on the web of the wheel body to be assigned. This results in an advantageously stable structure.
  • first circular ribs have bearing surfaces for resting on the rib of the wheel body to be assigned, with the second and third circular ribs being designed to be a certain amount shorter than the first circular ribs in the axial direction, it is advantageous that a stable structure with air conveyance and turbulence of the air flows is possible are.
  • the first circular webs which have the bearing surfaces, are arranged on a first circle with a first diameter, the first circle lying on an inner diameter of the respective friction disk.
  • the round bars have a conical shape, the largest diameter of which is located on the surface of the rear side of the at least two friction disks. In this way, the conveying of air and the turbulence of the air flows can be advantageously influenced
  • FIG. 1 shows a schematic plan view of a rear side of a friction disk of the wheel brake disk according to FIGS. 1 to 2 according to the prior art;
  • Figure 4-5 schematic plan views of wheel brake discs according to the prior art
  • FIG. 6-7 schematic views of a shaft brake disc according to the prior art
  • FIG. 8-9 schematic perspective views of a rear side of a friction disk of a wheel brake disk according to the invention.
  • FIG. 10 shows a schematic partial detail of a schematic radial sectional view of a wheel body with the wheel brake disc according to the invention according to FIGS. 8-9;
  • FIG. 11 shows a schematic partial side view of the wheel brake disc according to the invention according to FIGS. 8-10.
  • Figure 8 shows a schematic perspective view of a rear side R of a friction disk 2a, 2b of a wheel brake disk 2 according to the invention.
  • Figure 9 shows an enlarged partial section of the friction disk 2a, 2b according to Figure 8.
  • Figure 10 is a schematic partial section of a schematic radial sectional view of a wheel body 1 with the wheel brake disc 2 according to the invention is shown.
  • FIG. 11 shows a schematic partial side view of a friction disc 2a, 2b of the wheel brake disc 2 according to the invention according to FIGS. 8 to 10.
  • the friction disk 2a, 2b in FIG. 8 is divided into four circles with diameters 14, 15, 16, 17 in the radial direction for a better overview and is delimited by the inner diameter 5 and the outer diameter 6.
  • the smallest diameter is the inner diameter 5 and then the four diameters 14, 15, 16, 17 follow in ascending order up to the outer diameter 6.
  • the first circle with the first diameter 14 lies on the inner diameter 5.
  • Circular sectors 20, 20a are distributed over the friction disk 2a, 2b, of which only two are designated here as examples.
  • Each circular sector 20, 20a is defined by two imaginary radial dividing lines.
  • a fastening dome 4 of a number of twelve fastening domes 4, which is an example here, is arranged on each dividing line.
  • An angle between two dividing lines of each circular sector 20, 20a is 30° here.
  • the circular sectors 20, 20a differ first of all in that radial grooves 19 are arranged between the 4 in the circular sectors 20a.
  • the fastening domes 4 are arranged at equal angular distances from one another on a diameter 18 which is approximately an average diameter of the friction disk 2a, 2b.
  • the round webs 10, 10a, 10b are attached or formed on the circles with the different diameters 14, 15, 16, 17 on the back R of the friction disc 2a, 2b. They protrude in the axial direction from the rear side R of the friction disc 2a, 2b.
  • First round ridges 10 are arranged on the first diameter 14, second round ridges 10a on the second diameter 15 and third round ridges 10b on the third diameter 16.
  • the first round webs 10 are arranged on the first diameter 14 in the circle sectors 20 in groups of three and in the circle sectors 20a in groups of two.
  • the second round webs 10a are present in the second diameter 15 only in the circular sectors 20 between two fastening domes 4 .
  • the third circular webs 10b are arranged in groups of three in the circle sectors 20 and in groups of two in the circle sectors 20a.
  • the round webs 10, 10a, 10b here have a conical shape, the largest diameter of which is located on the surface of the rear R.
  • the axial lengths of the round webs 10, 10a, 10b are of different lengths here.
  • the first round webs 10 have contact surfaces AF with which they rest against the web 1a of the wheel body 1 .
  • the second and third circular webs 10a, 10b are shorter than this and have a distance between their tops and the web 1a. This can be seen in FIG. 11.
  • An annular rib 12 was selected for throttling the amount of air conveyed, which is arranged circumferentially on the fourth diameter 17 close to the outer diameter 6 of the friction disk 2a, 2b.
  • the annular rib 12 has an outside 12a facing the outer diameter 6 and an inside 12b.
  • the annular rib 12 connects a number of round webs 11 which have a circular-cylindrical cross-section.
  • there are sixty-six round ridges 1 1 one round ridge 1 1 being left out in each of the circular sectors 20a because of the radial groove.
  • the round bars 1 1 are arranged at regular angular distances from one another.
  • the angular spacing between the round webs is 5°.
  • the angular distance can have an angular value which is in a range of, for example, 3° to 15°, preferably 5° to 10°.
  • the round ridges 11 are axially longer to a certain extent, which is predetermined, further from the rear side R of the friction disc 2a, 2b than the annular rib 12 and each have contact surfaces AF to rest against the ridge 1a. In this way, a respective section of the annular rib 12 forms an opening section 13 between two round webs 11 and the web 1a.
  • This annular rib 12 in turn also causes a further enlargement of the cooling surface in the cooling channels K, the main function being the formation of a gap SP between the friction disks 2a, 2b and the web 1a of the wheel body 1.
  • This gap SP can be clearly seen in FIG. 10.
  • the gap SP is the distance between the opening section 13 of the annular rib 12 between two round webs 11 at the air outlet 8 from the cooling channel K and can be made wider or narrower depending on the needs of different applications.
  • the throttling of the air quantity or air flow 7a is shown in FIG. 9 on an enlarged scale.
  • the air flow 7a from the air inlet 7 flows against the annular rib 12 and is on the one hand deflected axially upwards via the annular rib 12 through the opening section 13 as an air flow 8a into the air outlet 8 .
  • the air flow 7a is divided tangentially to the left and right into further air flows 8b when it hits the inside 12b of the annular rib 12 .
  • the wheel brake disc 2 has a low fan power loss as a result of air ventilation in the area of the cooling channel K between the friction disc 2a, 2b and the wheel body 1 with the highest possible cooling effect of the friction disc 2a, 2b.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Eine Radbremsscheibe (2) umfasst mindestens zwei Reibscheiben (2a, 2b), die beiderseits eines Steges (1a) eines Radkörpers (1) eines Schienenrades angeordnet und mittels Befestigungselementen (4b) befestigt sind, wobei die mindestens zwei Reibscheiben (2a, 2b) Kühlrippen und Befestigungsdome (4) aufweisen, wobei sich die Befestigungselemente (4b) durch die Befestigungsdome (4) beider Reibscheiben (2a, 2b) und den Steg (1a) erstrecken. Die mindestens zwei Reibscheiben (2a, 2b) weisen Rundstege (10, 10a, 10b) und mindestens eine Ringrippe (12) als Kühlrippen auf.

Description

Radbremsscheibe für Schienenfahrzeuge
Die Erfindung betrifft eine Radbremsscheibe für Schienenfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .
Eine derartige Radbremsscheibe von Schienenfahrzeugen ist üblicherweise an einem Radkörper eines Schienenrades angebracht.
Dies ist in Figur 1 - 2 in schematischen Teilausschnitten einer schematischen Radialschnittansicht eines Radkörpers 1 mit einem Steg 1 a , einer Achse 1 b und mit einer Radbremsscheibe 2 nach dem Stand der Technik dargestellt. Figur 3 zeigt dazu eine schematische Draufsicht einer Rückseite R einer Reibscheibe 2a, 2b der Radbremsscheibe 2 nach Figur 1 bis 2 nach dem Stand der Technik.
Die Radbremsscheibe 2 weist zwei Reibscheiben 2a, 2b mit einer jeweiligen Reibfläche RF auf. An Rückseiten R der Reibscheiben 2a, 2b stehen regelmäßig auf einem Durchmesser verteilt Befestigungsdome 4 mit einer jeweiligen Auflagefläche AF und jeweiligen Durchgangsbohrung 4a parallel zu der Richtung der Achse 1 b hervor. Die beiden Reibscheiben 2a, 2b werden mit Befestigungselementen 4b, hier Durchgangsschrauben, die sich durch die Durchgangsbohrungen 4a erstrecken, zusammen gegen einen Radscheibe bzw. gegen den Steg 1 a des Radkörpers 1 verspannt.
Eine Verdrehung der Reibscheiben 2a, 2b auf der Radscheibe bzw. auf dem Steg 1 a wird dabei üblicherweise durch radial angeordnete Gleitsteine (nicht gezeigt) in Radialnuten 19 verhindert. Diese nehmen auch sämtliche Kräfte auf die Radscheibe in tangentialer Richtung wie z.B. die Reibkraft zwischen Bremsbelag (nicht gezeigt, aber leicht vorstellbar) und Reibscheibe 2a, 2b auf und übertragen sie in den Radkörper 1 des zugehörigen Rades.
Die Radbremsscheibe 2 ist mit Kühlrippen 3 versehen, welche die kühlende Oberfläche in Kühlkanälen K zwischen den Kühlrippen 3 und zwischen den Kühlrippen 3 und den Domen 4 vergrößern und gleichzeitig bei Drehung der Radbremsscheibe 2 eine hohe Ventilationswirkung aufweisen, welche generell zu einer hohen und effektiven Kühlwirkung führt. Die Ventilationswirkung der Kühlrippen 3 bewirkt eine Ventilation der Luft, die an einem jeweiligen Innendurchmesser 5 der Reibscheiben 2a, 2b durch Lufteintritte 7 in die Kühlkanäle K eingesaugt wird und infolge der durch Rotation bedingten Fliehkraft als Luftströmungen 7a an einem Außendurchmesser 6 des Kühlkanales bzw. der Reibscheibe 2a, 2b durch Luftaustritte 8 radial als Luftströmung 8a austritt.
Dies zeigt Figur 3 zusammen mit einer Verteilung der Kühlrippen 3 und Befestigungsdome 4 auf der Rückseite R der Reibscheibe 2a, 2b. Die Kühlrippen 3 verlaufen im Wesentlichen in radialer Richtung vom Innendurchmesser 5 zum Außendurchmesser 6. Im Bereich der Befestigungsdome 4 sind die Kühlrippen 3 in zwei Teile durch den jeweiligen Befestigungsdom 4 geteilt.
Dabei sind die Kühlrippen 3 mit Auflageflächen für einen Kontakt mit dem Steg 1 a angeordnet. Auf einem mittleren Durchmesser sind die Befestigungsdome 4 mit Auflageflächen ebenfalls für einen Kontakt mit dem Steg 1 a angeordnet.
Weitere Beispiele für Reibscheiben 2a, 2b mit unterschiedlichen Kühlrippen 3, 3a - 3e aus dem Stand der Technik zeigen die Figuren 4 und 5.
In Figur 4 erstrecken sich die Kühlrippen 3 geradlinig in radialer Richtung der Reibscheibe 2a, 2b und sind nicht durch die Befestigungsdome 4 unterbrochen.
Figur 5 stellt Kühlrippen 3a - 3e dar, welche als Kreisbogenabschnitte mit jeweiligen unterschiedlichen Bogenlängen auf fünf koaxialen Kreisen zwischen Innendurchmesser 5 und Außendurchmesser 6 der Reibscheibe 2a, 2b verteilt angeordnet sind.
Figur 6 zeigt eine schematische Perspektivansicht einer Wellenbremsscheibe 2 nach dem Stand der Technik, die so genannte Rundstege 9 aufweist.
Figur 7 stellt dazu einen Teilausschnitt der Wellenbremsscheibe 2 dar. Die Rundstege 9 weisen hier eine Doppelkonusform auf, deren kleinere Durchmesser in der Mitte eines jeden Rundstegs 9 angeordnet sind. Luftaustritte 8 für die austretenden Luftströmungen 8a bilden Spalte SP und werden jeweils durch zwei Rundstege 9 zwischen den Reibscheiben 2a, 2b an deren Außendurchmessern 6 gebildet, wobei eine Länge des Spaltes SP der Abstand der Rückseiten R der Reibscheiben 2a, 2b ist. Als nachteilig wird angesehen, dass im Hinblick auf eine erzeugte hohe Lüfterverlustleistung nicht von einer effizienten Kühlwirkung gesprochen werden kann.
Daher ist es die Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Radbremsscheibe mit reduzierter Lüfterverlustleistung und erhöhter Kühlwirkung der Radbremsscheibe zu schaffen
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
Ein Erfindungsgedanke besteht darin, dass die Oberfläche der Reibscheibe im Kühlkanal maximiert und gleichzeitig die Luftförderwirkung dieser oberflächenvergrößernden Elemente gering gehalten wird.
Eine erfindungsgemäße Radbremsscheibe umfasst mindestens zwei Reibscheiben, die beiderseits eines Steges eines Radkörpers eines Schienenrades angeordnet und mittels Befestigungselementen befestigt sind, wobei die mindestens zwei Reibscheiben Kühlrippen und Befestigungsdome aufweisen, wobei sich die Befestigungselemente durch die Befestigungsdome beider Reibscheiben und den Steg erstrecken. Die mindestens zwei Reibscheiben weisen Rundstege und mindestens eine Ringrippe als Kühlrippen auf.
Damit weist die erfindungsgemäße Radbremsscheibe den Vorteil einer Kombination von Designmerkmalen auf. Die Ventilation der Luft, die am Innendurchmesser der Reibscheibe in den Kühlkanal eingesaugt wird und infolge der durch Rotation bedingten Fliehkraft am Außendurchmesser des Kühlkanales radial austritt, wird gedrosselt und gleichzeitig ergibt es sich vorteilhaft, dass die ventilierte Luftmenge die beim Bremsen erhitzte Reibscheibe effizient kühlt.
Auf diese Weise kann die Oberfläche der Reibscheibe im Kühlkanal mittels der Rundstege maximiert werden, wobei gleichzeitig die Luftförderwirkung dieser oberflächenvergrößernden Elemente gering gehalten werden kann.
In einer Ausführung sind die Rundstege auf Kreisen mit unterschiedlichen Durchmessern auf den mindestens zwei Reibscheiben angeordnet, wobei die mindestens eine Ringrippe als eine umlaufende Ringrippe auf einem Kreis mit einem Durchmesser angeordnet ist, welcher an einem Außendurchmesser einer jeden der mindestens zwei Reibscheiben liegt. Diese Rundstege bewirken strömungstechnisch eine Verwirbelung der radial strömenden Luft, wodurch im Hinblick auf die geförderte Luftmenge eine sehr effiziente thermodynamische Wärmeübertragung an die so erzeugte turbulente Luftströmung erzeugt wird.
Für die vorteilhafte Drosselung der geförderten Luftmenge wurde die Ringrippe gewählt. Die Ringrippe bietet gleichzeitig den weiteren Vorteil, dass sie ihrerseits ebenfalls eine weitere Vergrößerung der kühlwirksamen Oberfläche im Kühlkanal bewirkt.
Eine weitere Ausführung sieht vor, dass die mindestens zwei Reibscheiben weitere Rundstege aufweisen, welche von der Ringrippe verbunden sind. Dies ist vorteilhaft, da so die kühlwirksame Oberfläche vergrößert und die Ringrippe zudem versteift wird.
Dabei ist es vorgesehen, dass die von der Ringrippe verbundenen Rundstege in regelmäßigen Winkelabständen zueinander angeordnet sind, wobei der Winkelabstand einen Winkelwert aufweist, der in einem Bereich von 3° bis 15°, vorzugsweise 5° bis 10° liegt oder bevorzugt 5° beträgt. Damit ergibt sich ein vorteilhafter stabiler Aufbau.
In weiterer Ausführung können die von der Ringrippe verbundenen Rundstege einen kreiszylinderförmigen Querschnitt aufweisen, um einen vorteilhaften einfachen Aufbau zu ermöglichen. Andere Querschnitte sind natürlich auch denkbar.
In einer noch weiteren Ausführung stehen die von der Ringrippe verbundenen Rundstege in axialer Länge in einem bestimmten, vorher festlegbaren Maß weiter von einer Rückseite der Reibscheibe hervor als die Ringrippe. Auf diese Weise kann der Luftaustritt vorteilhaft beeinflusst werden.
Dazu ist in einer weiteren Ausführung vorgesehen, dass ein jeweiliger Abschnitt der Ringrippe zwischen jeweils zwei Rundstegen und dem Steg des zuzuordnenden Radkörpers einen Öffnungsabschnitt als ein Spalt für einen Luftaustritt bildet. Hierbei besteht ein besonderer Vorteil darin, dass die Hauptfunktion in der Bildung eines Spaltes zwischen den Reibscheiben und dem Steg des Schienenrades liegt. Dieser Spalt am Luftaustritt aus dem Kühlkanal kann indi- viduell je nach Bedürfnissen verschiedener Projekte breiter oder schmäler ausgeführt werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
In einer noch weiteren Ausführung weisen die Rundstege, welche durch die Ringrippe verbunden sind, jeweils Auflageflächen zur Anlage an dem Steg des zuzuordnenden Radkörpers auf. Dies ergibt einen vorteilhaft stabilen Aufbau .
Wenn erste Rundstege Auflageflächen zur Anlage an dem Steg des zuzuordnenden Radkörpers aufweisen, wobei zweite und dritte Rundstege in axialer Richtung um ein bestimmtes Maß kürzer als die ersten Rundstege ausgebildet sind, ergibt es sich vorteilhaft, dass ein stabiler Aufbau mit Luftförderung und Verwirbelung der Luftströmungen möglich sind.
In einer noch weiteren Ausführung sind die ersten Rundstege, welche die Auflageflächen aufweisen, auf einem ersten Kreis mit einem ersten Durchmesser angeordnet, wobei der erste Kreis an einem Innendurchmesser der jeweiligen Reibscheibe liegt.
Es ist in einer anderen Ausführung vorgesehen, dass die Rundstege eine konische Form aufweisen, deren größter Durchmesser sich an der Oberfläche der Rückseite der mindestens zwei Reibscheiben befindet. Damit kann die Luftförderung und die Verwirbelung der Luftströmungen vorteilhaft beeinflusst werden
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Diese Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Veranschaulichung der Erfindung anhand bevorzugter Konstruktionen, welche aber die Erfindung nicht abschließend darstellen. Es sind insofern im Rahmen der Ansprüche auch andere Ausführungsbeispiele sowie Modifikationen und Äquivalente der dargestellten Ausführungsbeispiele realisierbar.
Es zeigen:
Figur 1 -2 schematische Teilausschnitte einer schematische Radialschnittansicht eines Radkörpers mit einer Radbremsscheibe nach dem Stand der Technik; Figur 3 eine schematische Draufsicht einer Rückseite einer Reibscheibe der Radbremsscheibe nach Figur 1 bis 2 nach dem Stand der Technik;
Figur 4-5 schematische Draufsichten auf Radbremsscheiben nach dem Stand der Technik,
Figur 6-7 schematische Ansichten einer Wellenbremsscheibe nach dem Stand der Technik;
Figur 8-9 schematische perspektivische Ansichten einer Rückseite einer Reibscheibe einer erfindungsgemäßen Radbremsscheibe;
Figur 10 ein schematischer Teilausschnitt einer schematische Radialschnittansicht eines Radkörpers mit der erfindungsgemäßen Radbremsscheibe nach Figur 8-9; und
Figur 1 1 eine schematische Teilseitenansicht der erfindungsgemäßen Radbremsscheibe nach Figur 8-10.
Figuren 1-7 sind oben bereits beschrieben.
Figur 8 stellt eine schematische perspektivische Ansicht einer Rückseite R einer Reibscheibe 2a, 2b einer erfindungsgemäßen Radbremsscheibe 2 dar. Figur 9 zeigt einen vergrößerten Teilausschnitt der Reibscheibe 2a, 2b nach Figur 8. In Figur 10 ist ein schematischer Teilausschnitt einer schematischen Radialschnittansicht eines Radkörpers 1 mit der erfindungsgemäßen Radbremsscheibe 2 gezeigt. Figur 11 zeigt eine schematische Teilseitenansicht einer Reibscheibe 2a, 2b der erfindungsgemäßen Radbremsscheibe 2 nach Figur 8 bis 10.
Die Reibscheibe 2a, 2b in Figur 8 ist in radialer Richtung zur besseren Übersicht in vier Kreise mit Durchmessern 14, 15, 16, 17 aufgeteilt und vom Innendurchmesser 5 und Außendurchmesser 6 begrenzt. Der kleinste Durchmesser ist der Innendurchmesser 5 und dann folgen aufsteigend die vier Durchmesser 14, 15, 16, 17 bis zum Außendurchmesser 6. Der erste Kreis mit dem ersten Durchmesser 14 liegt an dem Innendurchmesser 5. Kreissektoren 20, 20a sind über die Reibscheibe 2a, 2b verteilt angeordnet, von denen hier nur zwei beispielhaft bezeichnet sind. Jeder Kreissektor 20, 20a ist durch zwei gedachte radiale Trennlinien festgelegt. Auf jeder Trennlinie ist ein Befestigungsdom 4 von einer hier beispielhaften Anzahl von zwölf Befestigungsdomen 4 angeordnet. Ein Winkel zwischen zwei Trennlinien eines jeden Kreissektors 20, 20a beträgt hier 30°. Die Kreissektoren 20, 20a unterscheiden sich zunächst darin, dass in den Kreissektoren 20a Radialnuten 19 zwischen den 4 angeordnet sind.
Die Befestigungsdome 4 sind in gleichen Winkelabständen zueinander auf einem Durchmesser 18 angeordnet, der etwa ein mittlerer Durchmesser der Reibscheibe 2a, 2b ist.
Für die Gestaltung der oberflächenvergrößernden Elemente in den Kühlkanälen K (siehe Figur 9) sind hier so genannte Rundstege 10, 10a, 10b gewählt.
Diese Rundstege 10, 10a, 10b bewirken strömungstechnisch eine Verwirbelung der radial strömenden Luft, wodurch im Hinblick auf die geförderte Luftmenge eine sehr effiziente thermodynamische Wärmeübertragung an die Luft erzeugt wird. Mit anderen Worten, es wird eine turbulente Luftströmung erzeugt, deren Wärmeübertragung höher als bei laminarer Luftströmung ist.
Die Rundstege 10, 10a, 10b sind auf den Kreisen mit den unterschiedlichen Durchmessern 14, 15, 16, 17 auf der Rückseite R der Reibscheibe 2a, 2b angebracht bzw. angeformt. Sie stehen in axialer Richtung von der Rückseite R der Reibscheibe 2a, 2b hervor.
Erste Rundstege 10 sind auf dem ersten Durchmesser 14, zweite Rundstege 10a auf den zweiten Durchmesser 15 und dritte Rundstege 10b auf dem dritten Durchmesser 16 angeordnet.
Die ersten Rundstege 10 sind auf dem ersten Durchmesser 14 in den Kreissektoren 20 in Dreiergruppen und in den Kreissektoren 20a in Zweiergruppen angeordnet.
Die zweiten Rundstege 10a sind in dem zweiten Durchmesser 15 nur in den Kreissektoren 20 zwischen zwei Befestigungsdomen 4 vorhanden. Und auf dem dritten Durchmesser 16 sind die dritten Rundstege 10b in den Kreissektoren 20 in Dreiergruppen und in den Kreissektoren 20a in Zweiergruppen angeordnet.
Die Rundstege 10, 10a, 10b weisen hier eine konische Form auf, deren größter Durchmesser sich an der Oberfläche der Rückseite R befindet. Die axialen Längen der Rundstege 10, 10a, 10b sind hier unterschiedlich lang. So weisen die ersten Rundstege 10 Auflageflächen AF auf, mit denen sie an dem Steg 1 a des Radkörpers 1 anliegen. Die zweiten und dritten Rundstege 10a, 10b sind kürzer als diese und weisen einen Abstand zwischen ihren Oberseiten und dem Steg 1 a auf. Das ist in Figur 1 1 zu erkennen.
Für die Drosselung der geförderten Luftmenge wurde eine Ringrippe 12 gewählt, welche nahe am Außendurchmesser 6 der Reibscheibe 2a, 2b umlaufend auf dem vierten Durchmesser 17 angeordnet ist.
Die Ringrippe 12 weist eine Außenseite 12a, die zum Außendurchmesser 6 weist, und eine Innenseite 12b auf. Die Ringrippe 12 verbindet eine Anzahl von Rundstegen 11 , die einen kreiszylinderförmigen Querschnitt aufweisen. In dem gezeigten Beispiel sind es sechsundsechzig Rundstege 1 1 , wobei in den Kreissektoren 20a jeweils ein Rundsteg 1 1 aufgrund der Radialnut ausgelassen ist. Die Rundstege 1 1 sind in regelmäßigen Winkelabständen zueinander angeordnet. So beträgt in diesem Beispiel ein Winkelabstand zwischen den Rundstegen 5°. Der Winkelabstand kann einen Winkelwert aufweisen, der in einem Bereich von beispielsweise 3° bis 15°, vorzugsweise 5° bis 10° liegt.
Die Rundstege 1 1 stehen in axialer Länge in einem bestimmten Maß, das vorher festgelegt ist, weiter von der Rückseite R der Reibscheibe 2a, 2b hervor als die Ringrippe 12 und weisen jeweils Auflageflächen AF zur Anlage an dem Steg 1 a auf. Auf diese Weise bildet ein jeweiliger Abschnitt der Ringrippe 12 zwischen jeweils zwei Rundstegen 1 1 und dem Steg 1 a einen Öffnungsab- schnitt 13.
Diese Ringrippe 12 bewirkt ihrerseits ebenfalls eine weitere Vergrößerung der kühlwirksamen Oberfläche in den Kühlkanälen K, wobei die Hauptfunktion in der Bildung eines Spaltes SP zwischen den Reibscheiben 2a, 2b und dem Steg 1 a des Radkörpers 1 liegt. Dieser Spalt SP ist in Figur 10 deutlich erkennbar Der Spalt SP ist der Abstand zwischen dem Öffnungsabschnitt 13 der Ringrippe 12 zwischen zwei Rundstegen 1 1 an dem Luftaustritt 8 aus dem Kühlkanal K und kann individuell je nach Bedürfnissen verschiedener Einsatzfälle breiter oder schmäler ausgeführt werden.
Die Drosselung der Luftmenge bzw. Luftströmung 7a ist in Figur 9 vergrößert dargestellt. Die Luftströmung 7a vom Lufteintritt 7 strömt gegen die Ringrippe 12 und wird einerseits axial nach oben über die Ringrippe 12 durch den Öff- nungsabschnitt 13 als Luftströmung 8a in den Luftaustritt 8 abgelenkt. Andererseits wird die Luftströmung 7a beim Auftreffen auf die Innenseite 12b der Ringrippe 12 tangential nach links und rechts in weitere Luftströmungen 8b aufge- teilt.
So weist die Radbremsscheibe 2 eine geringe Lüfterverlustleistung infolge Luftventilation im Bereich des Kühlkanals K zwischen der Reibscheibe 2a, 2b und dem Radkörper 1 bei möglichst hoher Kühlwirkung der Reibscheibe 2a, 2b auf.
Die Erfindung ist durch das oben angegebene Ausführungsbeispiel nicht eingeschränkt, sondern im Rahmen der Ansprüche modifizierbar.
Bezugszeichenliste
1 Radkörper
1 a Steg
1 b Achse
2 Radbremsscheibe
2a, 2b Reibscheibe
3, 3a, 3b, 3c, 3d, 3e Kühlrippe
4 Befestigungsdom
4a Durchgangsbohrung
4b Befestigungselement
5 Innendurchmesser
6 Außendurchmesser
7 Lufteintritt
7a Luftströmung
8 Luftaustritt
8a, 8b Luftströmung
9; 10, 10a, 10b; 1 1 Rundsteg
1 1 a Oberseite
12 Ringrippe
12a Außenseite
12b Innenseite
13 Öffnungsabschnitt
14, 15, 16, 17, 18 Durchmesser
19 Radialnut
20, 20a Kreissektor
AF Auflagefläche
K Kühlkanal
R Rückseite
RF Reibfläche
SP Spalt

Claims

Ansprüche
1 . Radbremsscheibe (2) aufweisend mindestens zwei Reibscheiben (2a, 2b), die beiderseits eines Steges (1 a) eines Radkörpers (1 ) eines Schienenrades angeordnet und mittels Befestigungselementen (4b) befestigt sind, wobei die mindestens zwei Reibscheiben (2a, 2b) Kühlrippen und Befestigungsdome (4) aufweisen, wobei sich die Befestigungselemente (4b) durch die Befestigungsdome (4) beider Reibscheiben (2a, 2b) und den Steg (1 a) erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Reibscheiben (2a, 2b) Rundstege (10, 10a, 10b) und mindestens eine Ringrippe (12) als Kühlrippen aufweisen.
2. Radbremsscheibe (2) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Rundstege (10, 10a, 10b) auf Kreisen mit unterschiedlichen Durchmessern (14, 15, 16) auf den mindestens zwei Reibscheiben (2a, 2b) angeordnet sind, wobei die mindestens eine Ringrippe (12) als eine umlaufende Ringrippe (12) auf einem Kreis mit einem Durchmesser (17) angeordnet ist, welcher an einem Außendurchmesser (6) einer jeden der mindestens zwei Reibscheiben (2a, 2b) liegt.
3. Radbremsscheibe (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Reibscheiben (2a, 2b) weitere Rundstege (1 1 ) aufweisen, welche von der Ringrippe (12) verbunden sind.
4. Radbremsscheibe (2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Ringrippe (12) verbundenen Rundstege (1 1 ) in regelmäßigen Winkelabständen zueinander angeordnet sind, wobei der Winkelabstand einen Winkelwert aufweist, der in einem Bereich von 3° bis 15°, vorzugsweise 5° bis 10° liegt oder bevorzugt 5° beträgt.
5. Radbremsscheibe (2) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Ringrippe (12) verbundenen Rundstege (1 1 ) einen kreiszylinderförmigen Querschnitt aufweisen.
6. Radbremsscheibe (2) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die die von der Ringrippe verbundenen Rundstege (11 ) in axialer Länge in einem bestimmten, vorher festlegbaren Maß weiter von einer Rückseite (R) der Reibscheibe (2a, 2b) hervorstehen als die Ringrippe (12).
7. Radbremsscheibe (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein jeweiliger Abschnitt der Ringrippe (12) zwischen jeweils zwei Rundstegen (11 ) und dem Steg (1 a) des zuzuordnenden Radkörpers (1 ) einen Öffnungsab- schnitt (13) als ein Spalt (SP) für einen Luftaustritt (8) bildet.
8. Radbremsscheibe (2) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rundstege (11 ), welche durch die Ringrippe (12) verbunden sind, jeweils Auflageflächen (AF) zur Anlage an dem Steg (1 a) des zuzuordnenden Radkörpers (1 ) aufweisen.
9. Radbremsscheibe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass erste Rundstege (10) Auflageflächen (AF) zur Anlage an dem Steg (1 a) des zuzuordnenden Radkörpers (1 ) aufweisen, wobei zweite und dritte Rundstege (10a, 10b) in axialer Richtung um ein bestimmtes Maß kürzer als die ersten Rundstege (10) ausgebildet sind.
10. Radbremsscheibe (2) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Rundstege (10), welche die Auflageflächen (AF) aufweisen, auf einem ersten Kreis mit einem ersten Durchmesser (14) angeordnet sind, wobei der erste Kreis an einem Innendurchmesser (5) der jeweiligen Reibscheibe (2a, 2b) liegt.
11 . Radbremsscheibe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rundstege (10, 10a, 10b) eine konische Form aufweisen, deren größter Durchmesser sich an der Oberfläche der Rückseite (R) der mindestens zwei Reibscheiben (2a, 2b) befindet.
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