DE102014107229A1

DE102014107229A1 - Bremsscheibe eines Schienenfahrzeugs

Info

Publication number: DE102014107229A1
Application number: DE102014107229.4A
Authority: DE
Inventors: Torsten Grunwald; Nicolas Lange
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date: 2014-05-22
Filing date: 2014-05-22
Publication date: 2015-11-26
Also published as: US20170167551A1; WO2015177250A1; CN106460971A

Abstract

Ein aus Stahl oder Gusseisen bestehende, einteilige Bremsscheibe (1) eines Schienenfahrzeuges, mit mindestens einer Nutzfläche (2), an der bei einer Bremsung ein Reibkörper anliegt, ist so ausgebildet, dass die Nutzfläche (2) mit einer Mehrzahl von Sacköffnungen versehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibe eines Schienenfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Vor allem aus Funktions-, aber auch aus Kostengründen werden solche Bremsscheiben einteilig ausgebildet, mit einer durchgehend planen Nutzfläche, an die bei einer Bremsung ein Reibkörper angepresst wird.
Vor allem bei Schienenfahrzeugen, die im Hochgeschwindigkeitsverkehr zum Einsatz kommen, ergeben sich vielfach Probleme durch den beim Bremsen entstehenden Abrieb, aus dem sich Ansammlungen, sogenannte "Metal-Pickups" bilden, die mit dem Bremsscheibenmaterial der Nutzfläche verschweißen.
In unmittelbarer Folge werden diese verschweißten Ansammlungen abgerissen, wodurch eine Beschädigung der Nutzfläche bis hin zur Zerstörung eintritt.
Wesentliche Einflussparameter auf die Ausbildung der Ansammlungen sind die Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs, d.h. die Drehgeschwindigkeit des Rades, Umgebungsbedingungen wie Nässe oder dergleichen, der Anpressdruck des Reibkörpers an die Bremsscheibe, die Dauer des Reibkontaktes sowie die Beschaffenheit der Nutzfläche der Bremsscheibe.
Da eine Bremsscheibe ein sicherheitsrelevantes Bauteil darstellt, muss daher die Bremsscheibe entweder nachgearbeitet oder ausgetauscht werden. Naturgemäß ist dies nur mit einem erheblichen Arbeits- und mithin auch Kostenaufwand möglich, wobei hierzu nicht nur die eigentlichen Reparaturarbeiten zählen, sondern auch die quasi erzwungenen Stillstandszeiten, in denen das Schienenfahrzeug nicht genutzt werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bremsscheibe der gattungsgemäßen Art so weiterzuentwickeln, dass ihre Standzeit und ihre Funktionssicherheit mit geringem konstruktiven und fertigungstechnischen Aufwand verbessert wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Bremsscheibe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Wie sich gezeigt hat, wird durch die Erfindung, nach der die Nutzfläche der Bremsscheibe mit einer Mehrzahl von Sacköffnungen versehen ist, insoweit verbessert, als nunmehr wirksam die Entstehung von im Sinne einer Verschweißung anhaftenden Ansammlungen des gelösten Abriebs verhindert wird.
Dabei entspricht die Tiefe der Sacköffnungen bevorzugt der maximalen Verschleißtiefe, die bei solchen Bremsscheiben üblicherweise 7 mm beträgt.
Hierdurch wird gewährleistet, dass keine Materialschwächung eintritt, die das Betriebsverhalten der Bremsscheibe nachteilig beeinflussen würde.
Die Verhinderung der genannten Verschweißungen führt zu einer deutlichen Verlängerung der Standzeit, ebenso wie zu einer Verbesserung der Betriebssicherheit.
Dadurch ergeben sich in durchaus bemerkenswertem Umfang Kosteneinsparungen, durch die nicht mehr erforderliche Nachbearbeitung bzw. Neubeschaffung der Bremsscheibe vor einer durch betriebsbedingten sozusagen normalen Verschleiß gegebenen Abnutzung.
Da in diesem Zusammenhang auch keine Stillstandszeiten des Schienenfahrzeugs anfallen, wie zum Stand der Technik beschrieben, ergeben sich auch hieraus Kostenvorteile, die insgesamt eine deutliche Verbesserung darstellen.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung können die Sacköffnungen hinsichtlich ihrer Ausbildung unterschiedlich konfiguriert sein. Denkbar ist beispielsweise, in die Nutzfläche Sackbohrungen einzubringen, die geordnet, d.h. in einem bestimmten Muster, beispielsweise radial und/oder konzentrisch oder ungeordnet positioniert sein können.
Dies gilt gleichermaßen für eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung, nach der in die Nutzfläche Rillen eingebracht sind, die chaotisch oder geordnet, beispielsweise radial ausgerichtet eingebracht sein können.
Die Herstellung der neuen Bremsscheibe gestaltet sich gegenüber einer nach dem Stand der Technik im Wesentlichen kostenneutral, wobei die Sacköffnungen bei einer Bremsscheibe aus Stahl spanend eingebracht sind, bei einer gegossenen Bremsscheibe hingegen mit eingegossen werden. Eine Nachbearbeitung dieser Sacköffnungen bei der aus Gusseisen bestehenden Bremsscheibe ist insoweit nicht erforderlich.
Die Erfindung ist sowohl bei Bremsscheiben mit einer Nutzfläche realisierbar wie auch bei sogenannten Wellenbremsscheiben mit zwei sich gegenüberliegenden Nutzflächen.
Unabhängig von den Betriebsbedingungen, die, wie erwähnt, das Abriebsverhalten der Bremsscheibe beeinflussen können, wozu Geschwindigkeit, Umgebungsbedingungen, wie Nässe oder Schmutz, Anpressdruck des Reibkörpers, sowie die Dauer des Reibkontaktes zählen, ist die Standzeit der Bremsscheibe nunmehr optimiert.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bremsscheibe in einer Draufsicht
2 die Bremsscheibe nach 1 in einer teilweise aufgebrochenen Seitenansicht
3 eine weitere Ausführungsvariante der Bremsscheibe gemäß der Erfindung, gleichfalls in einer Draufsicht
4 die Bremsscheibe nach 3, in einer Seitenansicht, teilweise aufgebrochen.
In den Figuren ist eine aus Stahl oder Gusseisen bestehende, einteilige Bremsscheibe 1 eines Schienenfahrzeuges dargestellt, mit einer Nutzfläche 2, an der bei einer Bremsung ein Reibkörper anliegt.
Erfindungsgemäß ist die Nutzfläche 2 mit einer Mehrzahl von Sacköffnungen versehen, die bei dem in den 1 und 2 gezeigten Beispiel aus Sackbohrungen 3 bestehen.
In der 1 ist eine im Wesentlichen chaotische Anordnung der Sackbohrungen 3 als eine Möglichkeit der Platzierung dargestellt und zwar im oberen linken Viertel der Kreisfläche.
Im unteren rechten Viertel der Kreisfläche ist eine geordnete Positionierung der Sackbohrungen 3 erkennbar, bei der diese sowohl radial wie auch mehrfach konzentrisch ausgerichtet liegen.
Die Tiefe T der Sackbohrungen 3 entspricht hierbei dem maximal zulässigen Verschleißmaß der Nutzfläche 2.
Dies ist auch bei dem in den 3 und 4 gezeigten Beispiel der Erfindung gegeben, bei dem die Sacköffnungen als Rillen 4 ausgebildet sind, die, wie die obere Hälfte der 3 erkennen lässt, chaotisch ausgerichtet sein können oder, entsprechend dem unteren rechten Viertel der Kreisfläche, radial ausgerichtet bzw., entsprechend dem linken unteren Viertel der Kreisfläche tangential, wobei dann die Rillen 4 parallel und abständig zueinander verlaufen.
Im Übrigen ist sowohl die Umfangskontur der Rillen 4 wie auch deren Querschnittskontur frei wählbar und entsprechend den günstigsten Funktions- und Fertigungsbedingungen anzupassen.
D.h., statt einer rechteckigen Form können die Rillen 4 auch im Sinne eines Langloches ausgebildet sein, mit gerundeten Enden.
Auch die Querschnittskontur der Rillen 4 kann jede beliebige geeignete Form annehmen, d.h. beispielsweise U-förmig, mit gerundetem Boden oder dreieckig.
Die in der 3 gezeigten Sackbohrungen 3 sind in ihrem Grundriss ebenfalls frei wählbar, d.h., sie können eine andere Kontur aufweisen, ebenso wie sie trichterförmig nach innen sich verjüngen können.
Prinzipiell ist die Wahl der Sacköffnungen, hinsichtlich ihrer Anzahl, Form und Anordnung frei und, wie erwähnt, abhängig von den Forderungen an die Funktion und eine Kostenminimierung.

Claims

Aus Stahl oder Gusseisen bestehende, einteilige Bremsscheibe (1) eines Schienenfahrzeuges, mit mindestens einer Nutzfläche (2), an der bei einer Bremsung ein Reibkörper anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutzfläche (2) mit einer Mehrzahl von Sacköffnungen versehen ist.
Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sacköffnungen in ihrer Tiefe (T) etwa der maximal zulässigen Verschleißtiefe der Bremsscheibe (1) entsprechen.
Bremsscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sacköffnungen in einem geordneten oder ungeordneten Muster vorliegen.
Bremsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sacköffnungen als Sackbohrungen (3) oder Rillen (4) ausgebildet sind.
Bremsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sackbohrungen (3) einen runden oder ovalen Grundriss aufweisen.
Bremsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sackbohrungen (3) zylindrisch oder trichterförmig ausgebildet sind.
Bremsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sackbohrungen (3) konzentrisch und/oder radial angeordnet sind.
Bremsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen (4) radial oder tangential angeordnet sind.
Bremsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sacköffnungen spanend eingebracht sind oder beim Gießen.