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Bremsscheibe, insbesondere für Schienenfahrzeuge, mit auswechselbaren
Bremsringen Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibe, insbesondere für Schienenfahrzeuge
mit auswechselbaren Bremsringen, die auf einer mit der Achse verbundenen Tragscheibe
oder an den Stirnflächen der Radscheibe der Schienenräder lösbar und drehmomentschlüssig
angeordnet sind, wobei sowohl die Trag-bzw. Radscheibe als auch die Bremsringe konzentrisch
angeordnete und ineinandergreifende Verbindungen aufweisen.
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Bremsscheiben müssen einerseits vollkommen drehfest mit dem Schienenrad
oder einer Trägerscheibe verbunden sein, ohne daß sie sich im fortlaufenden Betrieb
lösen und daher ausschlagen, und sich andererseits jedoch im unbraucharen Zustand
relativ leicht vom Rad oder dem Träger entfernen und gegen neue Bremsringe auswechseln
lassen.
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Die eingangs genannte Einrichtung weist mit den auswechselbaren Ringen
zusammenwirkende, an den Rädern angeordnete Erhöhungen und Paßbolzen auf. Die Paßbolzenverbindung
ist in der Herstellung nicht einfach.
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Es ist bereits bekannt, Bremsscheiben mit dem inneren Umfang der Radfelge
bzw. des Radkörpers durch Schweißen zu verbinden. Dieser Anordnung haftet jedoch
der Mangel des unkontrollierbaren Verhaltens der Schweißnähte an, die durch die
unterschiedliche Wärmedehnung von Felge und Bremsscheibe bedingt erheblichen Spannungen
unterliegt, welche bei starken Bremsleistungen zu Anrissen und schließlich zu Brüchen
führen können.
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Es sind auch schon Bremsringe bekanntgeworden, welche mit radial angeordneten
Dehnschrauben auf einer Nabe befestigt sind. Im praktischen Betrieb hat sich allerdings
herausgestellt, daß die Dehnschrauben der Wechselbeanspruchung auf Grund häufiger
Erhitzung beim Bremsen und nachfolgenden Abkühlen nicht im gewünschten Maße standhalten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile
zu vermeiden und eine Bremsscheibe zu schaffen, welche den gestellten Anforderungen
voll entspricht und trotzdem relativ einfach aufgebaut ist, wobei durch die Befestigung
der Bremsringe am Träger oder an der Radscheibe diese möglichst nicht durch durchgehende
Bohrungen geschwächt werden sollen.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung darin, daß die
Verbindungen beim Befestigen der Bremsringe an den Scheiben bajonettverschlußartig
ineinandergreifen.
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Vorteilhaft werden die Verbindungen nut- und federartig ausgebildet
und weisen einen ein- oder zweiseitigen rechteckigen prismatischen oder schwalbenschwanzförmigen
Querschnitt auf.
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Zweckmäßig erhalten die Trag- bzw. Rad>cheibe konzentrisch angeordnete
unterbrochene nutartige Vertiefungen und die Bremsringe entsprechend ausgebildete
federartige Erhöhungen.
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In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt F i g. 1 einen Schnitt durch eine Trägerscheibe mit Bremsringen,
F i g. 2 einen Schnitt durch am Schienenrad angeordnete Bremsscheibenringe nach
der Linie II-11 der F i g. 3, F i g. 3 eine Ansicht auf die Rückseite eines Bremsringes
nach F i g. 2, F i g. 4 eine weitere Möglichkeit der Anordnung der Befestigungsschraube
nach F i g. 2, F i g. 5 Schnitte
durch ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung, F i g. 6 eine Ansicht
der Trägerscheibe nach Fig.5. F i g. 7 eine Ansicht der Rückseite der Bremsscheibe
nach F i g. 8, F i g. 8 einen Schnitt durch ein Schienenrad mit Bremsscheibe und
F
i g. 9 eine weitere Ausbildung der Befestigung der Bremsringe am Rad.
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Auf einer Achswelle 11 ist beispielsweise eine Trägerscheibe
12 aufgeschrumpft. Die Verbindung zwischen der Achswelle 11 und der Trägerscheibe
12 kann auch durch Aufpressen oder mittels eines Keiles erfolgen. Die Trägerscheibe
12 hat in ihrem äußeren Bereich schwalbenschwanzförmige hutartige Vertiefungen 13,
welche konzentrisch zur Drehachse der Welle 11 auf der Trägerscheibe angeordnet
sind. Bremsringe 14 tragen auf ihrer Rückseite schwalbenschwanzförmige federartige
Erhöhungen 15, welche in die schwalbenschwanzförmigen hutartigen Vertiefungen 13
der Trägerscheibe 12 eingreifen. Damit sich die Bremsringe 14 nicht beim Bremsen
gegenüber der Trägerscheibe 12 verdrehen, sind an sich bekannte Mittel zum Befestigen
der Bremsringe 14 auf der Trägerscheibe 12 vorgesehen.
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Die schwalbenschwanzförmigen federartigen Erhöhungen und hutartigen
Vertiefungen sind in der Anordnung nach F i g. 2 im Gegensatz zur F i g. 1 im umgekehrten
Sinne ausgebildet. Auf der Radscheibe eines Rades 21 sind konzentrische schwalbenschwanzförmige
federartige Erhöhungen 22 angeordnet, welche beispielsweise mit dem Radkörper aus
einem Stück hergestellt werden können. In den Bremsringen 23 sind entsprechend den
federartigen Erhöhungen 22 schwalbenschwanzförmige hutartige Vertiefungen 24 vorgesehen,
und zwar in Segmenten nach F i g. 3. Die Bremsringe 23 tragen dabei radial nach
innen gerichtete Fortsätze 25, in die Schrauben 26 eingeschraubt werden, und zwar
derart, daß die Schrauben bis in eine Bohrung 27 in der Radscheibe reichen. Mit
Hilfe dieser Schrauben 26 wird eine konzentrische Drehung der Bremsringe 23 gegenüber
dem Rad 21 verhindert. 91 Zur Zentrierung der Bremsringe auf dem Rad ist die innere
Fläche 28 der federartigen Erhöhungen 22 mit geringem Spiel ausgeführt. Die äußeren
Mantelflächen 29 weisen dagegen ein gewisses Spiel auf, um die Wärmeausdehnung der
Bremsringe gegenüber dem Rad 21 zu ermöglichen. Zwischen den federartigen Erhöhungen
22 und der gegenüberliegenden Fläche in der hutartigen Vertiefung 24 des Bremsringes
23 kann ein wärmedämmender Werkstoff in Form einer Scheibe 30 eingelegt sein. Diese
Scheibe setzt den Wärmeübergang von den beim Bremsen erwärmten Bremsringen 23 auf
die Radscheibe 21 herab.
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Nach F i g. 3 ist die Rückseite der Bremsringe 23 noch zusätzlich
mit Rippen 31 versehen, um die Abstrahlfläche der Bremsringe zu vergrößern. Wie
dieser Darstellung zu entnehmen ist, sind die hutartigen Vertiefungen 24 segmentartig
ausgebildet, so daß bei entsprechender segmentartiger Ausbildung der federartigen
Erhöhungen 22 auf der Radscheibe 21 ein bajonettverschlußartiges Ineinandergreifen
beim Befestigen der Bremsscheibenringe am Rad erfolgt.
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Die federartige Erhöhung 22 auf der Radscheibe hat eine etwa der Öffnung
32 auf der Rückseite der Bremsringe 23 entsprechende Länge in Umfangsrichtung gesehen.
Die Bremsringe können also bei auf der Welle befestigtem Rad 21 auf die federartige
Erhöhung 22 mit ihren Öffnungen 32 aufgeschoben werden. Bei konzentrischem Drehen
der Bremsringe 23 beispielsweise um den Winkel a (F i g. 3) greifen die federartigen
Erhöhungen 22 und die hutartigen Vertiefungen 24 ineinander und halten die Bremsringe
23 in axialer Richtung am Rad fest. Damit ein Rückdrehen und Lösen der Bremsringe
verhindert wird, ist die Schraube 26 in den Ansatz 25 des Bremsringes 23 eingeschraubt
und greift in eine Bohrung 27 in der Radscheibe 21.
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Da infolge Fertigungstoleranzen im allgemeinen nicht alle Schrauben
26 in konzentrischer Richtung gleichmäßig an den Seitenwänden der Bohrungen 27 anliegen,
ist vorgesehen, in den Ansätzen 25 der Bremsringe 23, die Schrauben 26 exzentrisch
in drehbaren Büchsen 41 anzuordnen (F i g. 4). Die Exzenterbüchse 41 wird dabei
zweckmäßig mit einem Bund 42 versehen, welcher ein Herausziehen der Büchse 41 aus
dem Ansatz 25 der Bremsringe verhindert. Sind also beispielsweise vier Schrauben
26 über den Umfang eines Bremsringes verteilt angeordnet, so wird eine gleichmäßige
Übertragung der Bremskraft in konzentrischer Richtung dadurch erreicht, daß zuerst
die Schrauben 26 vollständig in die Bohrungen 27 eingeschraubt werden. Dann werden
die Exzenterbüchsen 41 so lange gedreht, bis die in die Bohrung 27 hineinragenden
Schrauben an einer Seite, und zwar in konzentrischer Richtung gesehen, der Bohrung
27 anliegen. Wird jetzt gebremst, so wird die Bremskraft vom Bremsring gleichmäßig
über alle vier Schrauben 26 auf die Trägerscheibe übertragen. Ein Drehen der Bremsringe
relativ zum Rad ist dadurch verhindert.
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Nach F i g. 5 sind die hutartigen Vertiefungen und federartigen Erhöhungen
in abgeänderter Form ausgebildet. Die hutartigen Vertiefungen 52 der Träger-Scheibe
51 sind nur einseitig hinterschnitten, und zwar an ihrem äußeren Rand 53. Der innere
Rand 54 der Vertiefung 52 ist in Form einer achsparallelen zylindrischen Fläche
ausgebildet. Die Bremsringe 55 tragen entsprechend ausgebildete federartige Erhöhungen
56. Die Bremsringe 55 werden hierbei an der inneren Mantelfläche 54 der hutartigen
Vertiefung im Zusammenwirken mit der Erhöhung 56 zentriert. Gehalten werden sie
von der äußeren Hinterschneidung 53, so daß sie in axialer Richtung an der Trägerscheibe
51 festgehalten werden.
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Wie aus F i g. 6 zu entnehmen ist, sind die hutartigen Vertiefungen
52 auf der Trägerscheibe 51 ebenfalls segmentartig verteilt. Dementsprechend sind
auch die federartigen Erhöhungen 56 auf den Bremsringen angeordnet. Die Sicherung
der Bremsringe gegen Verdrehen in konzentrischer Richtung erfolgt hierbei durch
ein Schloß. Das Schloß besteht aus einem Keil 61, welcher mittels zweier Schrauben
62 an den Bremsringen 55 befestigt wird.
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Dazu ist nach F i g. 7 ein Fortsatz 71 am inneren Umfang der Bremsringe
vorgesehen. Nach F i g. 6 ist der innere Rand 64 eines Segmentes mit einer radial
gerichteten Aussparung 65 versehen, welche dieselbe Breite wie der Keil 61 hat.
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Zum Befestigen der Bremsringe 55 auf der Trägerscheibe 51 werden die
Bremsringe so auf die Trägerscheibe gesetzt, daß ihre federartigen Erhöhungen 56
in die offenen Teile 63 der hutartigen Vertiefungen 52 auf der Trägerscheibe 51
hineinpassen. Erfolgt nun ein konzentrisches Drehen der Bremsringe 55 zur Trägerscheibe
51, so setzen sich die Ränder 72 der Erhöhung 56 in die Hinterschneidung 53 der
Vertiefung 52 an der Trägerscheibe 51 und halten dadurch die Bremsringe in axialer
Richtung fest. Die Bremsringe 55 werden nun so weit gedreht, bis die Öffnung 65
in dem Rand 64 der Trägerscheibe mit
der entsprechenden Aussparung
73 in den Bremsringen übereinstimmt. Sodann wird der Keil 61 in diese beiden Öffnungen
eingeführt und mit den beiden Schrauben 62 an dem Fortsatz 71 des Bremsringes 55
befestigt. Hierdurch wird ein Rückdrehen der Bremsringe 55 gegenüber der Trägerscheibe
51 verhindert. Der Keil 61 überträgt dann die Bremskraft von dem einen auf das andere
Teil.
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Zur besseren Kühlung der Bremsringe sind auf ihrer Rückseite auch
im Bereich der federartigen Erhöhungen 56 radiale Rippen 74 angeordnet, um die Abstrahlungsfläche
der Bremsringe zu vergrößern.
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Nach F i g. 8 sind in derselben Art und Weise wie nach den F i g.
5 bis 7 Bremsringe 81 auf der Radscheibe 82 eines Schienenrades befestigt. Die Radscheibe
trägt den üblichen Radreifen 90. Die Bremsringe 81 tragen auf ihrer Rückseite federartige
Erhöhungen 83, welche an ihrem äußeren Rand mit der entsprechenden Hinterschneidung
der hutartigen Vertiefung 84 auf der Radscheibe 82 übereinstimmen, wodurch die Bremsringe
81 gegen Bewegung in axialer Richtung am Rad festgehalten werden. Ein Drehen der
Bremsringe 81 in konzentrischer Richtung relativ zur Radscheibe 82 wird durch den
Keil 85 verhindert, welcher mit den Schrauben 86 an den Bremsringen 81 festgeschraubt
ist, und sich durch die Öffnungen 87 eines Segmentes erstreckt. Die Rückseiten der
Bremsringe 81 sind mit Kühlrippen 88 versehen. Das Befestigen der Bremsringe
81 an der Radscheibe 82 erfolgt in der zu Ausführungen gemäß den F i g. 5
bis 7 beschriebenen Art. Zentriert werden die Bremsringe an der inneren Mantelfläche
89 der Vertiefungen 84.
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In der Ausführung nach F i g. 9 ist die hutartige Vertiefung 91 an
der Radscheibe 92 mit Radreifen 101 dadurch vergrößert worden, daß die beiden
äußeren Abschnitte der Nabe 93 die inneren Begrenzungen für die Vertiefungen 91
bilden. Die äußeren Ränder 94 für die Vertiefungen sind wieder hinterschnitten und
halten die Bremsringe 95, welche entsprechend geformte Erhöhungen 96 tragen, in
axialer Richtung an der Radscheibe 92 fest. Der innere Durchmesser der Bremsringe
95 ist in Form eines Flansches 97 ausgebildet, welcher sich gegen die Nabenabschnitte
93 anlegt. Die Befestigung der Bremsringe zum Verhindern der Rückdrehung gegenüber
der Radscheibe 92 erfolgt hierbei durch radial angeordnete Spannbüchsen 98 oder
ähnliche Elemente, welche den inneren Flansch 97 der Bremsringe 95 durchdringen
und in eine entsprechende Bohrung 99 in der Nabe eingesetzt sind. Zwecks besserer
Kühlung sind auf der Rückseite der Bremsringe 95 große radiale angeordnete
Kühlrippen 100 vorgesehen.
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In allen Fällen erfolgt das Zentrieren der Bremsringe durch das Zusammenwirken
der inneren Mantelfläche zwischen Vertiefung und Erhöhung, wobei zwischen der äußeren
Mantelfläche zwischen Vertiefung und Erhöhung Spielraum gelassen ist, um ein ungehindertes
Ausdehnen der Bremsringe infolge der beim Bremsen autretenden Erwärmung zu ermöglichen.
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Es ist auch möglich, die an den Schienenrädern angeordneten Bremsscheiben
so nach außen hin zu vergrößern und die Bremsebene in die auf der Seitenfläche des
Radreifens gebildete Fläche zu legen, daß diese Seitenfläche des Radreifens mit
der Bremsfläche der Bremsringe eine zusammengesetzte Fläche bildet, welche insgesamt
als Bremsfläche benutzt wird. Dadurch wird erreicht, daß eine größere Bremsfläche
bei gleichem Raddurchmesser zur Verfügung steht und daß der Abstand des Schwerpunktes
der Bremsbeläge von der Drehachse der Welle vergrößert wird. Dadurch ergeben sich
verbesserte Bremseigenschaften für diese Räder.