NO301036B1 - Bremseskive for skivebremser av skinnegående kjöretöy - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en bremseskive for skivebremser for skinnegående kjøretøy som enkeltklosskive eller som av nav og friksjonsring sammensatt skive, som fortrinnsvis er innvendig ventilert.

Bremseskiver for skivebremser, spesielt akselbremseskiver for skinnekjøretøy, består vanligvis av støpejern med lamellgrafitt eller kulegrafitt, eller av stålstøpegods.

I dagens høyhastighetstog utgjør det store antall bremseskiver og deres betraktelige vekt et problem. Man går derfor inn for å anvende bremseskiver med høy ytelse og lavere vekt, spesielt siden bremseskivene er ufjærede mas-ser.

Fra EP 0.375.025 Al er det kjent et lett materiale for støping basert på aluminium med en tilsetning av 5-25 vekt% Mg-silisid, som skal'egne seg spesielt for fremstilling av formgods med forbedret varmebestandighet, termisk sjokk-bestandighet og varig utmatningsbestandighet. Dette materiale er bestemt spesielt for stempler i forbrenningsmotorer.

I EP 0.351.237 beskrives som bremseskivemateriale for jernbanevogner en aluminiumgrunnlegering, fortrinnvis Al-Mg, med herdende partikler av aluminiumoksyd, Al203 eller SiC. Enkelte av disse materialer ble testet for massive hjulbremseskiver med en tykkelse på 25-30 mm og en diameter i området inntil 565 mm. Disse legeringer har imidlertid - spesielt ved større bremseskiver - vist seg være uprakti-kable. Innlemmingen av de herdende partikler i aluminium-grunnlegeringen kan volde problemer, siden dette kun er mulig under bestemte betingelser.

Oppfinnelsen legger derfor den oppgave til grunn å frem-bringe en bremseskive av ovennevnte type med høy ytelse og lavest mulig vekt, hvor det kan avstås fra å innlemme de herdende partikler.

Løsningen på denne oppgave er angitt i den karakteriserende del av krav 1.

Underkravene 2-6 inneholder hensiktsmessige utførelses-former av krav 1. Det har overraskende vist seg at de overeutektiske aluminiumsilisiumlegeringer under stivningen avsondrer krystallinske silisiumpartikler fra smeiten, som grunnet sin hardhet virker slitasjereduserende på frik-sjonsoverflaten. I en andel ifølge oppfinnelsen på 15-25 vekt% Si kan det oppnås den nødvendige bestandighet (varme-, termisk sjokk- og varig utmatningsbestandighet) , uten at det forekommer keramisk herdende partikler i lege-ringen .

Det har vist seg at de i og for seg kjente dimensjoner og vektforhold for vanlige bremseskiver av støpejern med lamellgrafitt eller kulegrafitt, ikke kan overføres på de nye bremseskiver av aluminium. For å oppnå sammenlignbare ytelsesverdier, spesielt en tilstrekkelig varmeakkumule-ringsevne ved stoppebremsing, foreslås det derfor ifølge oppfinnelsen at massen av friksjonsringen eller -ringene er ca. 0,45-0,55 av hittil vanlige Fe-legeringers masse. Dette kan spesielt oppnås ved å øke friksjonsringenes tykkelse betraktelig. Ved en innvendig ventilert bremseskive med en total bredde på 60-200 mm, fortrinnsvis 80-130 mm, kan flenstykkelsen av friksjonsringene hver være 20-50 mm, fortrinnsvis 30-40 mm. For å gi en tilstrekkelig kjøling av rommene mellom friksjonsringene kan dessuten forholdet mellom ventilasjonskanalbredden og flenstykkelsen av en friksjonsring være 0,5-2, fortrinnsvis 0,8-1,4.

Endelig har det ved en uventilert, massivt utformet friksjonsring med en diameter på 300-1000 mm vist seg være fordelaktig at forholdet mellom diameteren og flenstykkelsen ligger i området 8-12, fortrinnsvis 10. 1 støpegodsstrukturen kan det dessuten integreres i og for seg kjente forsterkningselementer av poreforsynt keramisk materiale.

Det har vist seg at ved anvendelse av et bremsebelegg-materiale som er tilpasset materialet for friksjonsringene ifølge oppfinnelsen, vil det til tross for en viss avslit-ning, stadig dannes et spesielt motstandsdyktig overflate-sjikt på sliteflaten mellom friksjonsringen og bremsebelegget. For å forhindre en ugunstig gjensidig innvirkning av materialene i friksjonspartnerne bremsering og bremsebe-legg, kan bremsebelegget også i alt vesentlig bestå av det samme materiale som bremseringen eller også hele bremse-skiven.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere, som eksempler, under henvisning til de vedlagte figurer 1-4. Figur 1 viser et tverriss av en del av en ventilert akselbremseskive sammensatt av nav og friksjonsring. Figur 2 viser tilsvarende figur 1 en uventilert akselbremseskive . Figur 3 viser tilsvarende en ventilert enkeltklosskive. Figur 4 viser tilsvarende en uventilert enkeltklosskive.

På figurene 1 til 4 vises det akselbremseskiver, av hvilke det spesielt i høyhastighetstog kan anordnes flere på en aksel. Ifølge figurene 1 og 2 er friksjonsringen 1 og navet 2 forbundet med hverandre via egnede skru- eller stikk-forbindelser. På figurene 3 og 4 er det vist såkalte enkeltklosskiver, hvor friksjonsringen 1 og navet 2 er støpt i ett stykke. Figurene 1 og 3 viser såkalte innvendig ventilerte friksjonsringer utstyrt med to bremseflater, idet det mellom friksjonsringene er anbragt kjøleribber 3. I forhold til vanlige innvendig ventilerte akselbremseskiver av støpejern oppviser disse bremseskiver en vesentlig større flenstykkelse G. Ved en i og for seg kjent total bredde B av en innvendig ventilert bremseskive på 60-200 mm, fortrinnsvis 80-130 mm, foreslås ifølge oppfinnelsen en flenstykkelse G av friksjonsringene på 20-50 mm, fortrinnsvis 30-40 mm. Det har i tillegg vist seg å være fordelaktig at forholdet mellom ventilasjonskanalbredden L og flenstykkelsen G av en friksjonsring er 0,5-2, fortrinnsvis 0,8-1,4.

I tilfellet av en uventilert friksjonsring, som vist på figurene 2 og 4, med en i og for seg kjent ytre diameter D på 300-1000 mm, skal ifølge oppfinnelsen forholdet mellom diameteren D og flenstykkelsen G være i området 8-12, fortrinnsvis 10.

For å forbinde navet 2 med friksjonsringen 1 ifølge figurene 1 og 2, har det vist seg være fordelaktig å støpe inn jernplater i aluminiumskiven i forbindelsesoverflaten mellom friksjonsringen 1 og navet 2, slik at ved en eventu-ell radial forskyvning mellom friksjonsringen 1 og navet 2 på grunn av temperaturforskjeller, vil glidflaten mellom disse bestå av et mer bestandig jem-jern-par.

Claims (6)

1. Bremseskive for skivebremser for skinnegående kjøretøy som enkeltklosskive eller som av nav og friksjonsringer sammensatt skive, karakterisert ved at enkeltklosskiven eller - i tilfellet av den sammensatte skive - i det minste friksjonsringen (1) består av en slitasjebestandig AlSi-grunnlegering med 15-25 vekt% Si.

2. Bremseskive ifølge krav 1, karakterisert ved at i en av nav (2) og friksjonsring (1) sammensatt bremseskive, kjøleribbene (3) og/eller navet (2) består av AlSi-grunnlegeringen.

3. Bremseskive ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det i støpegodsstrukturen er inte-grert forsterkningselementer av poreforsynt keramisk materiale .

4. Bremseskive ifølge krav 1, 2 eller 3 med innvendig ventilasjon, karakterisert ved at ved en total bredde (B) på 60-200 mm, fortrinnsvis 80-130 mm, flensbredden (G) av friksjonsringene er 20-50 mm, fortrinnsvis 30-40 mm.

5. Bremseskive ifølge krav 4, karakterisert ved at forholdet mellom ventilasjonskanalbredden (L) og flenstykkelsen (G) av en friksjonsring er 0,5-2, fortrinnsvis 0,8-1,4.

6. Bremseskive ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at ved en uventilert friksjonsring med en ytre diameter (D) på 300-1000 mm, ligger forholdet mellom diameteren (D) og flenstykkelsen (G) i området 8-12, fortrinnsvis 10.