DE1179239B

DE1179239B - Disc brake for rail vehicle wheels

Info

Publication number: DE1179239B
Application number: DEK49926A
Authority: DE
Inventors: Dr Ernst Moeller
Original assignee: Knorr Bremse GmbH
Current assignee: Knorr Bremse GmbH
Priority date: 1963-06-07
Filing date: 1963-06-07
Publication date: 1964-10-08

Description

Scheibenbremse für Schienenfahrzeugräder Die Erfindung betrifft eine Scheibenbremse für Schienenfahrzeugräder mit zumindest einem innerhalb eines die Radscheibe umgebenden, im wesentlichen zylindrischen Teiles des Schienenfahrzeugrades durch Schweißung befestigten, vom genannten Teil radial nach innen ragenden und aus Grauguß bestehenden Bremsring, dessen axial äußere Radialfläche in einer Ebene mit einer radialen Seitenflanke des vorgenannten Teiles liegt.Disc brake for rail vehicle wheels The invention relates to a Disc brake for rail vehicle wheels with at least one within a die The substantially cylindrical part of the rail vehicle wheel surrounding the wheel disk fastened by welding, protruding radially inward from said part and Brake ring made of gray cast iron, its axially outer radial surface in one plane with a radial side flank of the aforementioned part.

Bei einer derartigen, bereits bekannten Scheibenbremse ist der Bremsring mit der Felge bzw. dem Radreifen des Schienenfahrzeugrades verschweißt. In der Praxis hat sich jedoch herausgestellt, daß die Schweißnaht zwischen dem aus Grauguß bestehenden Bremsring und dem aus Stahlguß bestehenden Schienenfahrzeugrad infolge der Werkstoffunterschiede nur unter hohem, nicht vertretbarem Aufwand mit der erforderlichen Festigkeit ausgeführt werden kann. Ein weiterer Nachteil dieser Scheibenbremse ist darin zu erblicken, daß der Bremsring zur weitgehenden Entlastung der Schweißnaht von während des Betriebes der Scheibenbremse auftretenden Wärmespannungen genau in den zylindrischen Radteil eingepaßt werden muß; als Folge wird dieser Radteil jedoch zusätzlich zu seinen betriebsüblichen Belastungen von den auf ihn übergeleiteten Wärmespannungen des Bremsringes beansprucht.In such an already known disc brake, the brake ring is welded to the rim or tire of the rail vehicle wheel. In practice However, it has been found that the weld seam between the existing gray cast iron Brake ring and the cast steel rail vehicle wheel due to the material differences only carried out with high, unreasonable effort with the required strength can be. Another disadvantage of this disc brake can be seen in the fact that that the brake ring for extensive relief of the weld seam during operation the disc brake occurring thermal stresses exactly in the cylindrical wheel part must be fitted; as a result, however, this part of the wheel becomes in addition to his normal operational loads from the thermal stresses of the Brake ring claimed.

Es ist auch bereits eine Scheibenbremse bekannt, bei welcher an der Nabe des Schienenfahrzeugrades mittels axial gerichteter Schrauben ein Blechring angeschraubt ist, dessen anderer, radial äußerer Umfang in einen Bremsring eingegossen ist. Der Blechring weist bei dieser Scheibenbremse etwa in der Mitte seiner radialen Erstreckung einen radial elastischen Ringabschnitt auf, so daß er die Wärmedehnungen des Bremsringes aufnehmen kann. Die Verschraubung mit der Radnabe erfordert jedoch eine besondere, aufwendige Ausbildung der Nabe des Schienenfahrzeugrades, behindert dessen Aufschrumpfen auf die Achswelle und ist außerdem aus räumlichen Gründen nur bei Schienenfahrzeugrädern mit großem Durchmesser unterzubringen.It is also already known a disc brake in which at the The hub of the rail vehicle wheel is a sheet metal ring by means of axially directed screws is screwed, the other, radially outer circumference of which is cast in a brake ring is. In this disc brake, the sheet metal ring points approximately in the middle of its radial Extension of a radially elastic ring section, so that it absorbs the thermal expansions of the brake ring can accommodate. However, the screw connection with the wheel hub requires a special, complex design of the hub of the rail vehicle wheel, hinders its shrinking onto the axle shaft and is also only for spatial reasons to be accommodated in the case of rail vehicle wheels with a large diameter.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Scheibenbremse der eingangs angeführten Art zu schaffen, die billig ist, bei ihrem Anbringen keine schwerwiegenden Änderungen am Schienenfahrzeugrad erfordert, auf das Schienenfahrzeugrad höchstens geringe Wärmespannungen überträgt und auch für Schienenfahrzeugräder kleinen Durchmessers geeignet ist.The invention is based on the object of providing a disc brake To create the type mentioned at the beginning that is cheap, none when it comes to attaching it requires serious changes to the rail vehicle wheel on the rail vehicle wheel transfers at most low thermal stresses and also small for rail vehicle wheels Diameter is suitable.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß in den Bremsring in an sich bekannter Weise ein Blechring eingegossen ist, dessen über eine zylindrische Begrenzungsfläche des Bremsringes vorstehender Rand mit dem Schienenfahrzeugrad verschweißt ist.This object is achieved according to the invention in that in the Brake ring is cast in a known manner, a sheet metal ring, the over a cylindrical boundary surface of the brake ring protruding edge with the rail vehicle wheel is welded.

Falls bei dieser Scheibenbremse das Schienenfahrzeugrad von aus dem Betrieb der Scheibenbremse resultierenden Wärmespannungen völlig frei gehalten werden soll, so kann der Blechring in an sich bekannter Weise einen in radialer Richtung besonders elastischen Ringabschnitt aufweisen.If with this disc brake the rail vehicle wheel from the Operation of the disc brake resulting thermal stresses can be kept completely free should, the sheet metal ring can in a manner known per se in a radial direction have particularly elastic ring section.

Zur Entlastung des Blechringes von der Anpreßkraft der Bremsbacke an den Bremsring kann der letztere in axialer Richtung am Schienenfahrzeugrad abgestützt sein.To relieve the sheet metal ring from the pressure of the brake shoe the latter can be supported on the brake ring in the axial direction on the rail vehicle wheel be.

In den Zeichnungen F i g. 1 bis 4 sind unterschiedliche Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung dargestellt, wobei gleichartige Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.In the drawings F i g. 1 to 4 are different exemplary embodiments shown according to the invention, wherein similar components with the same reference numerals are provided.

Bei einem Schienenfahrzeugrad, das eine Nabe 1, eine Radscheibe 3 und einen Radreifen 5 aufweist, ist gemäß F i g. 1 der Radreifen 5 an seiner radial inneren Begrenzung seiner einen Seitenflanke 7 mit einem Blechring 9 verschweißt. Der Blechring 9 liegt etwa bis zur Mitte der axialen Erstreckung der zumindest annähernd zylindrischen Innenbegrenzung des Radreifens 5 an diesem an und verläuft sodann radial nach innen abgebogen. Das abgebogene Ende des Blechringes 9 ist starr in einen aus Grauguß bestehenden Bremsring 11 eingegossen, der sich gänzlich innerhalb des vom Radreifen 5 umschlossenen Raumes befindet. Die axial äußere Radialfläche 13 des Bremsringes 11 liegt in einer Ebene mit der Seitenflanke 7. Der Außenumfang des Bremsringes 11 befindet sich dicht innerhalb des zylindrischen Teiles des Blechringes 9 bzw. dicht innerhalb der Innenbegrenzung des Radreifens 5; der Spalt zwischen dem Bremsring 11 und dem Blechring 9 bzw. dem Radreifen 5 ist mit einer Graphitschicht 15 bzw. 17 ausgefüllt. Die Seitenflanke 7 und die Radialfläche 13 bilden eine gemeinsame Reibfläche, an die eine Bremsbacke 19 anpreßbar ist.In the case of a rail vehicle wheel that has a hub 1, a wheel disk 3 and a wheel tire 5 is shown in FIG. 1 of the wheel tire 5 on its radial inner boundary of its one side flank 7 is welded to a sheet metal ring 9. The sheet metal ring 9 lies approximately up to the middle of the axial extent of the at least approximately cylindrical inner boundary of the wheel tire 5 on this and then runs bent radially inwards. The bent end of the sheet metal ring 9 is rigid in a cast iron brake ring 11, which is entirely within of the space enclosed by the wheel tire 5. The axially outer radial surface 13 of the brake ring 11 lies in one plane with the side flank 7. The outer circumference the brake ring 11 is located tightly within the cylindrical part of the sheet metal ring 9 or close within the inner boundary of the wheel tire 5; the gap between the brake ring 11 and the sheet metal ring 9 or the wheel tire 5 is coated with a graphite layer 15 or 17 filled out. The side flank 7 and the radial surface 13 form a common friction surface against which a brake shoe 19 can be pressed.

Während des Betriebes der Scheibenbremse nimmt der Blechring 9 die Differenzen in der Wärmedehnung des Bremsringes 11 und des Radreifens 5 auf. Die Graphitschichten 15 und 17, die in ihrer Struktur verhältnismäßig weich sind und die einen guten Wärmeübergang von dem Bremsring 11 auf den Radreifen 5 gewährleisten, so daß keine Wärmestauungen auftreten können, werden dabei unter geringer Krafteinwirkung verformt. Es kann also keine nennenswerte, aus Wärmedehnungen resultierende Kraft vom Bremsring 11 auf den Radreifen 5 übertragen werden. Das Bremsmoment des Bremsringes 11 wird von dem in Umfangsrichtung sehr steifen Blechring 9 auf den Radreifen 5 übertragen.During the operation of the disc brake, the sheet metal ring 9 absorbs the differences in the thermal expansion of the brake ring 11 and the wheel tire 5. The graphite layers 15 and 17, which are relatively soft in structure and which ensure good heat transfer from the brake ring 11 to the wheel tire 5, so that no heat build-up can occur, are deformed under the influence of little force. No significant force resulting from thermal expansion can therefore be transmitted from the brake ring 11 to the wheel tire 5. The braking torque of the brake ring 11 is transmitted from the sheet metal ring 9 , which is very stiff in the circumferential direction, to the wheel tire 5.

Nach F i g. 2 kann der Ringspalt zwischen dem zylindrischen Teil des Blechringes 9 und dem Außenumfang des Bremsringes 11 auch verhältnismäßig groß ausgebildet sein und frei von Graphit bleiben. Diese Ausführung eignet sich besonders für Schienenfahrzeugräder, welche eine mit der Radscheibe 3 einstückige Felge 21 und einen auf diesen aufgeschrumpften Radreifen 5 aufweisen, da der Wärmefluß von der Bremsscheibe 11 auf die Felge 21 bzw. den Radreifen 5 stark eingedämmt ist und somit eine Schonung des Schrumpfsitzes zwischen der Felge 21 und dem Radreifen 5 bewirkt wird. Allerdings kann eine hohe Temperatur im Bremsring 11 auftreten, wenn nicht eine der bekannten und hier nicht näher zu erläuternden, besonderen Kühlvorrichtungen vorgesehen wird. Zum Durchtritt eines Kühlluftstromes zwischen der Radscheibe 3 und dem Bremsring 11 kann der Blechring 9 in seinem freien, radial verlaufenden Abschnitt zwischen dem Außenumfang des Bremsringes 11 und der Felge 21 nicht dargestellte Durchbrechungen aufweisen. Weiterhin ist bei der Ausführung nach F i g. 2 zweckmäßig, an der Radscheibe 3 eine in axialer Richtung wirksame Abstützung anzuordnen, die aus einem ringförmigen Vorsprung 23 besteht, der für den Durchtritt eines Kühlluftstromes von radialen, nicht dargestellten Nuten unterbrochen sein kann. Am Vorsprung 23 liegt die axial innere Radialfläche des Bremsringes 11 an, so daß während Bremsungen die Anpreßkraft der Bremsbacke 19 direkt von dem Bremsring 11 auf die Radscheibe 3 übergeleitet wird.According to FIG. 2, the annular gap between the cylindrical part of the sheet metal ring 9 and the outer circumference of the brake ring 11 can also be made relatively large and remain free of graphite. This design is particularly suitable for rail vehicle wheels which have a rim 21 integral with the wheel disk 3 and a wheel tire 5 shrunk onto it, since the heat flow from the brake disk 11 to the rim 21 or the wheel tire 5 is strongly restricted and thus a protection of the Shrink fit between the rim 21 and the wheel tire 5 is effected. However, a high temperature can occur in the brake ring 11 if one of the known special cooling devices, which are not to be explained in more detail here, is not provided. For a flow of cooling air to pass between the wheel disk 3 and the brake ring 11, the sheet metal ring 9 can have openings (not shown) in its free, radially extending section between the outer circumference of the brake ring 11 and the rim 21. Furthermore, in the embodiment according to FIG. 2 expedient to arrange a support effective in the axial direction on the wheel disk 3, which support consists of an annular projection 23 which can be interrupted by radial grooves, not shown, for the passage of a cooling air flow. On the projection 23, the axially inner radial surface is situated on the brake ring 11, so that during braking the pressing force of the brake shoe 19 is transferred directly from the brake ring 11 on the wheel disc. 3

Es ist auch möglich, den Blechring 9 gemäß F i g. 3 derart in den Bremsring 11 einzugießen, daß er diesen radial nach innen überragt und mit der Nabe 1 des Schienenfahrzeugrades verschweißt werden kann. Der Vorsprung 23 zur axialen Abstützung befindet sich dann zweckmäßig nahe dem Übergang von der Radscheibe 3 in den Radreifen 5. Auch bei dieser Ausführung kann zum Zulassen eines Kühlluftstromes der Blechring 9 in seinem freien, radialen Abschnitt Durchbrechungen und der Vorsprung 23 axial gerichtete Nuten aufweisen.It is also possible to use the sheet metal ring 9 according to FIG. 3 to be poured into the brake ring 11 in such a way that it protrudes radially inwardly beyond it and can be welded to the hub 1 of the rail vehicle wheel. The projection 23 for axial support is then conveniently located near the transition from the wheel disk 3 to the wheel tire 5. In this embodiment too, the sheet metal ring 9 can have openings in its free, radial section and the projection 23 can have axially directed grooves to allow a flow of cooling air.

Um das Schienenfahrzeugrad besonders weitgehend von aus dem Betrieb der Scheibenbremse stammenden Wärmespannungen zu entlasten, kann der freie Abschnitt des Blechringes 9 eine dessen radiale Elastizität besonders fördernde Ausbildung, beispielsweise gemäß F i g. 4 eine ringförmige Wellung 25 innerhalb seines im wesentlichen radialen Abschnittes, aufweisen.In order to relieve the rail vehicle wheel particularly largely of thermal stresses originating from the operation of the disc brake, the free section of the sheet metal ring 9 can have a design that particularly promotes its radial elasticity, for example according to FIG. 4 an annular corrugation 25 within its substantially radial portion.

Claims

Claims: 1. Disc brake for rail vehicle wheels with at least one within a substantially cylindrical part of the rail vehicle wheel surrounding the wheel disc, fastened by welding, protruding radially inward from said part and made of gray cast iron, the axially outer radial surface of which is in a plane with a radial side flank of the aforementioned part is characterized in that a sheet metal ring (9) is cast in the brake ring (11) in a manner known per se, the edge of which protruding beyond a cylindrical boundary surface of the brake ring (11) is welded to the rail vehicle wheel.

2. Disc brake according to claim 1, characterized in that the sheet metal ring (9) has a particularly elastic ring section (corrugation 25) in a manner known per se in the radial direction.

3. Disc brake according to claim 1 or 2, characterized in that the brake ring (11) is supported in the axial direction on the rail vehicle wheel (projection 23).