DE2449043B2 - Bremsscheibenanordnung, insbesondere für Gleisfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibenanordnung mit mindestens einer Bremsscheibe am Rad, insbesondere für Gleisfahrzeuge, wobei das Rad eine Radscheibe mit mindestens einer etwa radial liegenden Ringfläche und die Bremsscheibe eine zum Eingriff mit einem Bremsschuh bestimmte Bremsfläche sowie auf der zur Bremsfläche in Axialrichtung entgegengesetzten Seite eine Reibfläche aufweisen, die an der Ringfläche anliegt, mit einer Zentriereinrichtung für die Bremsscheibe und in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilten elastischen Elementen an einem am Rad befestigten Ring, die die Bremsscheibe gegen die Radscheibe drücken.

Aus der DE-OS 15 30 241 ist eine Bremsscheibenanordnung bekannt, bei der zwischen der Radscheibe und der Bremsscheibe eine Verankerung vorgesehen ist, die das Rad und die Bremsscheibe gegen relative Winkelbewegungen sichert und aus einem die Radscheibe durchdringenden Paßstift sowie einer Aussparung auf der Innenseite der Bremsscheibe besteht, in die der

Paßstift eingreift. Da diese Verankerung die Bremsscheibe nicht in Axialrichtung sichert, sind bei der bekannten Anordnung elastische Mittel vorgesehen, die die Bremsscheibe gegen die Radscheibe drücken. Diese elastischen Mittel bestehen aus einem gewölbten federnden Haltering, der mit einem Rand gegen die Bremsscheibe drückt und seinerseits am Rad festgeschraubt ist. Ein Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß die Radscheibe zur Aufnahme des Paßstiftes durchbohrt werden muß. Dies bringt einerseits Arbeitsaufwand mit sich und führt andererseits zu einer Schwächung der Radscheibe. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß durch den Haltering zumindest an einem radialen Ende der Bremsscheibe deren Kühlung durch Umgebungsluft behindert wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Bremsscheibenanordnung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß Bohrungen o. dgl. zur drehfesten Verbindung zwischen Rad und Bremsscheibe vermieden und dadurch beide Elemente weniger geschwächt werden.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß zwischen Bremsscheibe und Radscheibe eine Zwischenschicht aus einem Werkstoff mit hohem Reibungskoeffizienten angeordnet ist, der größer ist als der Reibungskoeffizient zwischen Bremsscheibe und Bremsschuh, und daß die elastischen Elemente aus Schraubenfedern bestehen.

Durch diese Ausbildung wird erreicht, daß auf formschlüssige Mittel zur drehfesten Verbindung von Bremsscheibe und Rad verzichtet werden kann, da für drehfeste Verbindungen zwischen Radscheibe und Rad durch Reibungsschluß an der Reibfläche gesorgt ist. Damit erübrigen sich Bohrungen oder Aussparungen und Stifte, Teile, Schrauben o. dgl., die sonst zur drehfesten Verbindung von Bremsscheibe und Rad benötigt werden.

Außerdem führt die Art und Anordnung der elastischen Elemente dazu, daß die Bremsscheibe sowohl an ihrem radial äußeren Rand als auch an ihrem radial inneren Rand von Luft umströmt und dadurch gekühlt werden kann.

In der DT-OS 15 30 241 ist zwar angegeben, daß die Reibung zwischen Bremsscheibe und Rad eine Mitnehmerkraft erzeugt, jedoch ist keine Anregung dazu enthalten, zur drehfesten Verbindung zwischen Bremsscheibe und Rad ausschließlich diese Reibung auszunutzen.

Die Erfindung ist anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert worden. Es zeigen:

F i g. 1 einen radialen Halbschnitt durch das Rad eines Gleisfahrzeuges (einige Teile wurden fortgelassen), das zu beiden Seiten seiner Radscheibe zwei Bremsscheiben F i g. 2 den Teilschnitt längs der Linie 2-2 in F; g. 1,

F i g. 3 einen Halbschnitt ähnlich F i g. 1 durch eine weitere Ausführungsform iind

F i g. 4 den Schnitt längs der Linie 4-4 in F i g. 3.

Das Gleisfahrzeugrad besteht aus Stahl und weist eine Nabe 1, eine radiale Radscheibe mit planen Flächen 2 und einen Radreifen 3 auf, der zu beiden Seiten der Radscheibe zwei zylindrische Innenflächen 4 bildet. Zu beiden Seiten der Radscheibe 2 und im Innern der durch letzteres und den Radreifen begrenzten Ringhohlräume sind zwei Bremsscheiben 5 aus Gußeisen angeordnet. Jede dieser Scheiben besteht aus zwei Bremsscheibenringen 6 und 7, die in parallelen Radialebenen angeordnet und über Rippen 8 miteinander verbunden sind, wobei die Rippen in axialen Radialebenen angeordnet sind. Die Außenilächen der lnnenringe 7 der Scheiben sind mit einer Schicht 9 überzogen, die aus einem Werkstoff besteht, dessen Reibungskoeffizient auf Stahl (des Rades) höher als der des Gußeisens der Bremsscheibe auf den Reibbelägen der Bremsscheibe ist die dieser Anordnung zugeordnet werden müssen.

Jede Scheibe umfaßt eine Zentriervorrichtung 10, die im Ringraum zwischen der Scheibe und der entsprechenden Zylinderfläche 4 des Radreifens angeordnet ist. Jede Vorrichtung besteht aus elastischen Metallbuchsen 11, die in Aussparungen 12 lagern, welche in Vorsprüngen 13 angeordnet sind, die am radialen äußeren Ende einiger Rippen 8a angeordnet sind; diese Rippen Sa sind gleich über den Umfang der Scheibe verteilt angeordnet und weisen einen größeren Querschnitt als die anderen auf.

Die Aussparungen 12 haben eine allgemein zylindrische Gestalt mit einem Querschnitt, der in etwa ²h eines Kreises entspricht und sie sind axial auf der Außenseite der Scheibe offen, während sie auf der gegenüberliegenden Seite einen Boden 14 aufweisen. Der Teil der Buchsen 11 außerhalb der Vorsprünge 13 stützt sich in Vertiefungen 15 der Zylinderfläche oder Ringfläche 4 des Radreifens ab. Die Vertiefungen haben im Querschnitt eine Kreisschnittsform. Diese elastischen Buchsen 11 nehmen in radialer Richtung die Ausdehnungen auf, welche die Scheiben 5 während des Bremsens bezüglich des Radstreifens 3 des Rades erfahren, wobei das Rad in relativ kälterem Zustand verbleibt. Innerhalb jeder Buchse 11 ist eine Schraubenfeder 16 gelagert, die sich an einem Ende auf dem Boden 14 der entsprechenden Aussparung 12 und am anderen Ende gegen einen geschlossenen Ring 17 abstützt, dessen Außendurchmesser dem der Oberfläche 4 des Radstreifens entspricht und die als Gegenlager für die Buchsen 11 dient, wobei dieser Ring in dieser Lage durch einen elastischen offenen Federring 18 gehalten ist; der Federring 18 liegt in einer Nut 19, die in der Ringfläche 4 des Radreifens ausgespart ist. Die radiale Abmessung des Ringes 17 ist über ihren größeren Teil relativ gering; sie erweitert sich jedoch in Höhe der starken Rippen 8a, derart, daß er über den größten Teil seines Querschnittes die Buchsen 11 und die Federn 16 abdeckt. Das Zwischenschalten dieses Ringes zwischen die Buchsen und den Federring 18 ermöglicht es, letzterem eine relativ geringe Radialabmessung zu geben, wobei hierdurch die Montage erleichtert wird.

Die Achsen der Buchsen 11, Federn 16 und Aussparungen 12 sind parallel zur Achse der Radanordnung angeordnet.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist wie folgt:
Bei einem Bremsvorgang wirkt eine axiale Bremskraft Fauf jeden der Bremsscheibenringe 6. Diese Kraft läßt dank der Schichten aus Reibwerkstoff 9 die Scheiben 5 drehfest mit dem Rad werden. Die Kraft F hat dann in Höhe dieser Verbindung der Scheiben mit der Radscheibe des Rades eine Tangentialkraft und eine Normalkraft zur Folge, wobei diese Tangentialkraft größer als die ist, welche durch den Kontakt der Bremsscheiben 6 mit den Bremsschuhen, (nicht dargestellt) hervorgerufen wird; ein Drehen der Scheiben 5 gegenüber dem Rad erfolgt nicht.

Im übrigen bewirkt bei der Erwärmung der Bremsscheiben 5 während des Bremsvorgangs die Dehnung dieser Scheiben für ein radiales Spannen oder Anpressen der elastischen Buchsen 11 gegen die Fläche

4 des Radreifens.

Die gleichmäßigen Schicht 9 aus Reibwerkstoff kann durch über den Umfang mit Abstand angeordnete Abschnitte ersetzt werden.

Selbstverständlich kann auch die Oberfläche der Radscheibe durch eine Schicht eines Reibwerkstoffs mit starkem Reibungskoeffizienten gebildet sein.

Das in den Fig. 3 und 4 dargestellte Rad mit der Achse X-X besteht ebenfalls aus Stahl und enthält eine Nabe 21, eine Radscheibe 22 mit planen Flächen, die in der Mittelzone 23 der Radscheibe überhöht ausgebildet sind, derart, daß eine Ringschulter 24 gebildet wird, die radial nach außen weist; ein Radstreifen 25 hat an beiden Seiten der Radscheibe zwei Innenflächen 26 im wesentlichen zylindrischer Gestalt. Auf beiden Seiten der Radscheibe 22 und im Innern der ringförmigen durch letztere und diesen Flansch begrenzten Hohlräume sind zwei Bremsscheiben 27 aus Gußeisen angeordnet. Jede dieser Scheiben besteht aus zwei Bremsscheibenringen 28 und 29, die in parallelen Radialebenen aneordnet und miteinander über in axialen Radialebcnen angeordneten Rippen 30 verbunden sind. Die Außenflächen der Bremsscheibeninnenringe 29 der beiden Scheiben sind mit einer Schicht 31 bedeckt, die aus einem Reibungswerkstoff bestehen, dessen Reibungskoeffizient gegen den Stahl des Rades größer als der des Gußeisens gegen die Bremsbeläge ist, welche dieser Anordnung zugeordnet sein müssen.

Jede Scheibe 27 weist eine bestimmte Anzahl von Rippen 30a von einem Querschnitt auf, der größer als der der anderen Rippen 30 ist; die breiteren Rippen enden außen in einem Vorsprung 32, in dem eine Aussparung 33 vorgesehen ist, der die Form eines radial nach außen offenen Halbzylinders hat und zu beiden Seiten in dieser Richtung durch zwei kleine, im wesentlichen radiale, plane und parallele Flächen 34 verlängert ist. Die Aussparungen 33 sind in Axialrichtung nach der Außenseite der Scheibe hin offen, während sie auf der gegenüberliegenden Seite einen Boden 35 haben. In der dargestellten Anordnung sind die Rippen im Winkel 30° versetzt auf dem Scheibenumfang verteilt.

In jeder Aussparung 33, abgesehen von drei gegeneinander unter Abstand im Winkel von 120° angeordneten, eine Schraubenfeder 36 von einem Durchmesser angeordnet, der geringfügig kleiner als der Durchmesser der Aussparung ist; die Feder 36 wird durch einen verbreiterten Teil 37 eines Halterings 38 im gespannten Zustand gehalten.

Der Ring 38 ist von geringer Radialabmessung und weist den verbreiterten Teil 37 im Bereich jeder starken Rippen 30a auf; er ist außen kreisförmig und hat einen Durchmesser, der geringfügig kleiner als die Ringfläche 26 des Radstreifens 25 ist. Ein offener Federring 39 ist in einer Nut 40 der Ringfläche 26 gelagert und hält den Ring 38 gegen die Kraft der Federn 36, die dadurch die Bremsscheiben dauernd gegen die Radscheibe abstützen.

Eine Vertiefung 41 zylindrischen Querschnitts ist in der Ringfläche 26 im Bereich jeder Aussparung 33 vorgesehen. Der radial äußere Teil der Federn 36 lagert in den entsprechenden Vertiefungen 41.

Die drei nicht mit einer Feder 36 versehenen Aussparungen 33 dienen jeweils als Lager für eine Rolle 42, deren Achse durch eine Schraube 43 gebildet ist, welche den entspiechenden Teil des Ringes 38 durchsetzt. Die radiale Lage der geometrischen Achse der Schraube 43 entspricht dem Ende der Vorsprünge

32 und der Durchmesser der Rolle 42 ist gleich dem der Aussparung 33, derart, daß diese Rolle fest bezüglich des Rades ist und dauernd in Kontakt mit der entsprechenden Vertiefung 41 und mit den planen Flächen 34 des Vorsprungs 32 steht; im kalten Zustand besteht ein Radialspiel nach innen mit dem raidal innen gelegenen Teil ihrer Aussparung 33. Die Dimensionierung der Rolle 42 ist derart, daß dieses Spiel durch die relative Ausdehnung der Scheibe beim Bremsvorgang kompensiert wird, derart, daß die drei Rollen eine Zentriervorrichtung der Scheibe im warmen Zustand bilden.

Jede Scheibe weist auch eine Zentriereinrichtung für den Nichtbremszustand auf, die durch einen axialen Ringbund 44 gebildet ist, der gegen den Innenring 29 der Radscheibe vorsteht, wobei sich dieser Bund radial gegen die entsprechende Schulter 24 der Radscheibe abstützt.

Das Zwischenschalten der Ringscheibe 38 zwischen die Rollen und Federn und dem Federring 39 ermöglicht es, letzterem eine relativ geringe radiale Abmessung zu geben, wodurch dessen Montage erleichtert wird. Die Achsen der Rollen 42, der Federn 36 und der Aussparungen 33 sind parallel zur Achse X-X der Anordnung des Rades orientiert.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist wie folgt:

Bei einem Bremsvorgang wirkt eine Axialkraft F gegen jeden der Außenringe 28 der Bremsscheiben. Diese Kraft führt dank des Reibwerkstoffs der Schicht 31 die zu einer drehfesten Verbindung der Bremsscheiben 27 mit dem Rad. Da nämlich der die Schichten 31 bildende Werkstoff gegenüber Stahl einen Reibungskoeffizienten aufweist, der größer als der der Bremsbeläge gegen die Bremsscheibenringe 28 ist, stellt sich hier ein Drehen der Scheiben gegenüber der Radscheibe nicht ein. Bei einer allmählichen Erwärmung der Bremsscheiben 27 beim Bremsen sorgt im übrigen die radiale Ausdehnung dieser Scheiben für eine Verminderung des Spiels zwischen den Rollen und den Aussparungen 33, derart, daß ein Zentrieren der Scheibe durch dieses Rollen herbeigeführt wird. Diese Rollen und die planen Flächen 34 sorgen im kalten Zustand ebenfalls für eine angenäherte Zentrierung der Bremsscheiben.

Im halben Zustand der Bremsscheiben außerhalb der Bremsperioden erfolgt das Zentrieren durch Zusammenwirken der Schultern 24 der Radscheibe mit dem Bund 44 der Innenringe 29. Dieses Zusammenwirken läßt während des Bremsvorganges nach. Die Bremsscheiben werden gegen die Radscheibe einerseits durch den durch die Zentriereinrichtungen herbeigeführten Spannvorgang, andererseits mit Hilfe von Federn 36 gehalten, die zwischen den Böden 35 der Aussparungen

33 und der Ringscheibe 38 eingespannt sind. Im übrigen addiert sich beim Bremsen die axiale Kompressionskraft der Federn zur Kraft F und verstärkt die Verbindung Scheibe-Rad.

Die Rollen 42 übertragen auch die Druckbewegung des Rades auf die Bremsscheiben, wodurch eine zufällige unzureichende Mitnahme bzw. ein zufälliger unzureichender Antrieb durch das Reibmaterial 31 aufgewogen wird.

Bei der in F i g. 3 und 4 dargestellten Anordnung sind die Rollen enthaltenden Aussparungen 33 im Winkel von einer Scheibe zur nächsten versetzt angeordnet, so daß sich gegenüber einer mit Rolle versehenen Aussparung eine Aussparung 33 befindet, die eine Feder 36 enthält. Diese Anordnung ist jedoch nicht für eine günstige Funktionsweise der Anordnung notwendig.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Gremsscheibenanordnung mit mindestens einer Bremsscheibe am Rad, insbesondere für Gleisfahrzeuge, wobei das Rad eine Radscheibe mit mindestens einer etwa radial liegenden Ringfläche und die Bremsscheibe eine zum Eingriff mit einem Bremsschub bestimmte Bremsfläche sowie auf der zur Bremsfläche in Axialrichtung entgegengesetzten Seite eine Reibfläche aufweisen, die an der Ringfläche anliegt, mit einer Zentriereinrichtung für die Bremsscheibe und in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilten elastischen Elementen an einem am Rad befestigten Ring, die die Bremsscheibe gegen die Radscheibe drücken, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Bremsscheibe (5 bzw. 27) und Radscheibe (2 bzw. 22) eine Zwischenschicht (9 bzw. 31) aus einem Werkstoff mit hohem Reibungskoeffizienten angeordnet ist, der größer ist als der Reibungskoeffizient zwischen Bremsscheibe und Bremsschuh, und daß die elastischen Elemente aus Schraubenfedern (16 bzw. 36) bestehen.

2. Bremsscheibenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (9 bzw. 31) an der Bremsscheibe (5 bzw. 27) angeordnet ist.

3. Bremsscheibenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (9 bzw. 31) an der Radscheibe (2 bzw. 22) angeordnet ist.

4. Bremsscheibenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfedern (16) in elastischen Buchsen (11) gelagert sind, deren Achse parallel zur Radachse verläuft und die jeweils zwischen einer radialen Endfläche der Bremsscheibe (5) und einer etwa axialen Ringfläche (4) des Rades angeordnet sind.

5. Bremsscheibenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchsen (11) in Ausspannungen (12) gelagert sind, die in der radialen Endfläche der Bremsscheibe (5) ausgebildet sind.

6. Bremsscheibenanordnung nach 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsscheibe (5) von zwei durch Rippen (8) verbundenen Bremsscheibenringen (6 und 7) gebildet ist, und daß die Ausspannungen (12) für die Buchsen (11) in Vorsprüngen (13) angeordnet sind, die sich an den radialen Enden eines Teils der Rippen (8ajbefinden.

7. Bremsscheibenanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Buchsen (11) mit einem Ende am Boden (14) der Ausspannungen (12) und mit ihrem anderen Ende, an dem die Ausspannungen offen sind, auf einem Ring (17) abstützen, der sich seinerseits an einem Sicherungsring (18) abstützt, der in einer Nut (19) des Rades liegt.

8. Bremsscheibenanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Buchsen (11) ferner an Vertiefungen (15) abstützen, die in der etwa axialen Ringfläche (4) des Rades ausgebildet sind.

9. Bremsscheibenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringfläche des Rades einen nach außen weisenden und 'mit einem axialen Ringbund (44) der Bremsscheibe (27) zusammenwirkenden ersten Abschnitt (24) und einen nach innen weisenden zweiten Abschnitt (26)

aufweist, der koaxial zum ersten Abschnitt ist.

10. Bremsscheibenanordnung nach den Ansprüchen 5 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß Rollen (42), angeordnet sind, deren Achsen parallel zur Radachse verlaufen und die sich zwischen dem zweiten Abschnitt (26) der Ringfläche und dem Außenumfang der Bremsscheibe (27) befinden.

11. Bremsscheibenanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsscheibe (27) aus zwei durch Rippen (30) verbundenen Ringen (28 und 29) besteht, daß die Achsen (43) der Rollen (42) am einen Ring (38) befestigt sind, der sich an einem Sicherungsring (39) abstützt, der in einer Nut (40) des Rades liegt, daß sich die Rollen im kalten Zustand mit Spiel in den Ausspannungen (33) befinden, die in Vorsprüngen (32) an den radial äußeren Enden einiger die beiden Bremsscheibenringe (28, 29) verbindender Rippen (3OaJ ausgebildet sind, und daß die Aussparungen (33) radial und axial nach außen offen sind und in Axialrichtung von dem einen Ring (38) begrenzt sind.

12. Bremsscheibenanordnung nach Anspruch 6 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (8a bzw. 3OaJt deren Vorsprünge (13 bzw. 32) die Ausspaningen (12 bzw. 33) aufweisen, eine größere Querschnittsfläche als die übrigen Rippen (8 bzw. 30) haben.

13. Bremsscheibenanordnung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schraubenfedern (36) in den Aussparungen in drei gleichmäßige über den Umfang einer Bremsscheibe verteilten Aussparungen (33) befinden, die den Ausparungen der Rollen (42) entsprechen und an den radial äußeren Enden der anderen Rippen (30a,) ausgebildet sind, wobei die Schraubenfedern zwischen dem Boden (35) ihrer Aussparungen und dem Befestigungsring (38) der Rollen eingespannt sind.

14. Bremsscheibenanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, gekennzeichnet durch Vertiefungen (41) im zweiten Abschnitt (26) der axialen Ringfläche des Rades gegenüber den mit den Aussparungen (33) versehenen Rippen (3OaJ, wobei die Rollen (42) an der Wandfläche der Vertiefungen anliegen.