DE2552105A1

DE2552105A1 - Bremsscheibenanordnung, insbesondere fuer schienenfahrzeuge

Info

Publication number: DE2552105A1
Application number: DE19752552105
Authority: DE
Inventors: Colin John Frederick Tickle
Original assignee: Girling Ltd
Current assignee: Girling Ltd
Priority date: 1974-12-06
Filing date: 1975-11-20
Publication date: 1976-06-10
Also published as: GB1526204A; ZA756809B; IT1052464B; FR2293349A1; FI753158A; FR2293349B1; AU8611375A

Description

Girling Limited
Kings Road, Tyseley,
Birmingham 11, West Midlands, England

Bremsscheibenanordnung, insbesondere für Schienenfahrzeuge

Die Erfindung betrifft die Befestigung einer ringförmigen Bremsscheibe oder eines ringsektorförmxgen Bremsscheibenelements an einem Rotor, beispielsweise an einem Laufrad eines Eisenbahnfahrzeugs.

Es ist bekannt, ringförmige Bremsscheiben an einem Schienenfahrzeugrad mit Mutterschrauben zu befestigen, die Löcher im Rad mit beträchtlichem Spiel durchdringen. Die Mutterschrauben werden stark genug angezogen, um bei normalen Bremsbelastungen Bewegungen der Bremsscheibe relativ zum Rad durch den Reibeingriff zwischen Bremsscheibe und Rad zu verhindern, jedoch gleichzeitig Relativbewegung zwischen Bremsscheibe und Rad unter dem Einfluß der Kräfte zu gestatten, die sich aus der unterschiedlichen thermischen Ausdehnung und Kontraktion der Bremsscheibe und des Rades ergeben. Bedingt durch das Anlegen der Bremse können im Betrieb zwischen Bremsscheibe und Rad einer Bremsenanordnung große Temperaturunterschiede auftreten, die in Bremsscheibe und Rad unerwünschte Spannungen hervorrufen, wenn die Bremsscheibe gegen jegliche Bewegung relativ am Rand starr festgehalten wird. Obgleich der beschriebene bekannte Bremsenaufbau für diese notwendige Bewegung sorgt, hat sich herausgestellt, daß die Bremsscheibe unter Belastungen durch

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thermische Ausdehnung an einigen der Schraubenbefestigungspunkten gegenüber dem Rad hängen bleiben und an anderen sich verstellen kann, während die Bremsscheibe bei nachfolgenden Belastungen infolge thermischer Kontraktion an den zuletzt genannten Stellen hängen bleiben und sich gegenüber dem Rad an den zuerst genannten Stellen verstellen kann. Daraus ergibt sich eine resultierende Verstellung der Bremsscheibe gegenüber dem Rad, die das Bestreben hat, die Zentrierung und damit die Auswuchtung der Bremsscheibe aufzuheben.

Als Lösung für dieses Problem wurde vorgeschlagen, halbkreisringförmige Bremsscheibenelemente und, zusätzlich zu den erwähnten Durchsteckschrauben zum Festhalten jedes Bremsscheibenelements zwei Paßschrauben zu verwenden, die sich mit Feinpassung durch Löcher im Rad erstrecken und an den entgegengesetzten Bogenenden des Bremsscheibenelements angeordnet werden. Obwohl diese konstruktive Gestaltung die Schwierigkeiten hinsichtlich der Wuchtung im wesentlichen überwindet, konnte sie nicht völlig zufriedenstellen, da die mit thermischer Bewegung zusammenhängenden Beanspruchungen in solchem Maße verstärkt werden, daß beim Auseinandernehmen benutzter Bremsenanordnungen Verformungen an den Paßschrauben festgestellt wurden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der eingangs beschriebenen Bremsscheibenanordnungen dadurch zu vermeiden, daß die - ringförmige Bremsscheibe am Rad zentrisch gehalten wird und daß thermischen Belastungen, die auf eine Verstellung der Bremsscheibe relativ zum Rad hinwirken, im keine wesentliche hemmende Kraft entgegengesetzt wird.

Erfindungsgemäß weist eine BremsScheibenanordnung, insbesondere für Schienenfahrzeuge, einen Rotor, ein am Rotor angebrachtes und relativ zu diesem bei thermischer Ausdehnung und Kontraktion bewegliches ringsektorförmiges Bremsscheibenelement und eine Positioniervorrichtung für das BremsScheibenelement auf, die in dieses und in den Rotor eingreift, um das Bremsscheibenelement an einer ersten Stelle gegen translä^orische Bewegung relativ zum Rotor festzuhalten

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und Drehung des Bremsscheibenelementes um die erste Stelle zu verhindern, in der Weise, daß unterschiedlicher thermischer Ausdehnung und Kontraktion zwischen dem Bremsscheibenelement und dem Rotor über im wesentlichen dem gesamten BremsScheibenelement von der Positioniervorrichtung nicht entgegengewirkt wird.

Das Bremsscheibenelement kann gegen translatorische Bewegung von einer Paßschraube und gegen Drehung um diese Paßschraube von einer zweiten Paßschraube festgehalten sein, die in engem Abstand von der ersten Paßschraube angeordnet ist. Der Abstand zwischen den Paßschrauben sollte vorzugsweise nicht größer sein als die radiale Breite des BremsScheibenelements.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird translatorische Bewegung ebenfalls von einer Paßschraube verhindert. Eine zu dieser in radialer Richtung fluchtende zweite Schraube verhindert Drehung des Bremsscheibenelements um die Paßschraube. Diese zweite Schraube erstreckt sich durch ein radiales Langloch im Rotor und ist zwischen den Längsseitenwänden des Langlochs mit Feinpassung aufgenommen. Alternativ kann Drehung desBremsscheibenelements um die Paßschraube mit Stiften verhindert werden, welche die Bogenenden des Bremsscheibenelements mit einem in ümfangsrichtung benachbarten Element der Bremsscheibe verbinden.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird sowohl translatorische Bewegung des Bremsscheibenelements relativ zum Rotor als auch Drehung des Bremsscheibenelements von einem Bauteil in Form einer Platte von nicht kreisrunder Konfiguration verhindert, das am Rotor befestigt ist und in eine entsprechend gestaltete Vertiefung im Bremsscheibenelement mit Feinpassung eindringt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen bevorzugter Ausführungsformen mit weiteren Einzelheiten erläutert, es zeigt:

Fig.1 eine Seitenansicht eines an einem Rotor befestigten ringsektorförmigen BremsScheibenelements,

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Fig.2 einen Schnitt längs der Linie A-A in Fig.1, Fig.2a einen Schnitt durch eine Durchsteckschrauben-Anordnung als Alternative zu der in Fig.2 gezeigen Anordnung,

Fig.3 eine Fig.1 ähnliche Ansicht einer verschiedenen Ausführungsform der Befestigung zwischen dem Bremsscheibenelement und dem Rotor,

Fig.4 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, zur Erläuterung einer alternativen Befestigung eines Bremsscheibenelements an einem Rotor,

Fig.5 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig.3,

Fig.6 eine Fig.4 ähnliche Ansicht einer anderen Befestigungsanordnung,

Fig.7 einen Schnitt längs der Linie VI-VI in Fig.6 und

Fig.8 eine Fig.4 und 6 ähnliche Ansicht einer anderen Bremsscheibenelement-Rotor-Baugruppe .

Das in Fig.1 und 2 dargestellte Bremsscheibenelement 1 ist eine halbringförmige Scheibenhälfte, die an einem Rotor, wie z.B. einer Radscheibe 2 eines Schienenfahrzeug-Laufrades, zusammen mit einem zweiten gleichen Bremsscheibenelement 1' an der entgegengesetzten Seite der Radscheibe 2 und einem ähnlichen Elementen-Paar an der anderen Hälfte des Rades anbringbar ist. Die Bremsscheibenelemente 1 und 1' sind am Rad mit einer großen Anzahl von Durchsteekschrauben 3 befestigt, von denen nur einige gezeichnet sind und die sich mit beträchtlichem Spiel durch Aussparungen in der Radscheibe 2 erstrecken. Die Durchsteekschrauben 3 können auch, wie in Fig.2 gezeigt. Löcher in den Bremsscheibenelementen 1 und 1' mit Spiel durchdringen oder in diesen mit Feinpassung aufgenommen sein, wie in Fig.2a dargestellt, in beiden Fällen jedoch sind die Schraubenköpfe und die Muttern in Vertiefungen in den Bremsscheibenelementen 1 und 1¹ aufgenommen.

Die Durchsteekschrauben 3 werden gespannt, indem sie so stark angezogen werden, daß der Reibeingriff zwischen den Bremsscheiben-

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elementen und dem Rad genügt, um die Bremskräfte voll zu übertragen, jedoch nicht ausreicht, einen beträchtlichen Teil der durch thermische Ausdehnung und Kontraktion hervorgerufenen Bewegung der Bremsscheibenelemente gegenüber dem Rad zu verhindern, wobei die zuletzt genannte Relativbewegung von den Spielen an den Durchsteckschrauben 3 aufgenommen wird.

Zusätzlich zu den Durchsteckschrauben 3 sind zwei Paßschrauben 4 vorhanden, die sich mit Feinpassung durch entsprechende Aussparungen im Rad erstrecken. Die Paßschrauben 4 verhindern jegliche translatorische Bewegung der Brem&seheibenelemente 1 und 1¹ relativ zum Rad und jede verhindert Drehung des Bremsscheibenelements 1 bzw.1' um die andere. Die Paßschrauben 4 sind in radialer Richtung zueinander fluchtend und am Bogenzentrum der Bremsscheibenelemente angeordnet, um thermisch bedingte Bewegung der Bremsscheibenelemente relativ zum Rad auf ein Geringstmaß herabzusetzen und dadurch die für die Abmessungen und die Lage der Löcher für die Durchsteckschrauben 3 erforderlichen Toleranzen einzuengen, und um die aus solcher Bewegung sich ergebenden Umwuchtkräfte auf ein Mindestmaß herabzusetzen. Die einzigen thermischen Spannungen, die in den Bremsscheibenelementen 1 und 1' und im Rad auftreten, sind zwischen den beiden Paßschrauben 4 radial gerichtet, wobei diese Spannungen durch Anordnen der Paßschrauben 4 mit engem Zwischenabstand klein gehalten werden. Zudem sind radiale Spannungen als weniger gefährlich für den Zusammenhalt des Rades anzusehen als in Umfangsrichtung verlaufende Spannungen.

Dort, wo bei den Ausfuhrungsformen gemäß Fig.3 bis 8 ähnliche Durchsteckschrauben 3 und Paßschrauben 4 verwendet sind, sind diese mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig.3 sind die beiden Paßschrauben 4 in Umfangsrichtung zueinander fluchtend und zur größtmöglichen Verringerung thermischer Bewegung mit gleichem Abstand beiderseits des Bogenzentrums des Bremsscheibenelements 1 angeordnet. Die zwischen den Paßschrauben 4 auftretende thermische Spannung wird in diesem Falle in Umfangsrichtung verlaufen. Jedoch ist diese Anordnung anwendbar, wenn es die Ausbildung des Rotors zuläßt.

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Die in Fig.4 und 5 gezeigte Befestigungsanordnung für die Bremscheibenelemente 1 und V ist grundsätzlich derjenigen gemäß Fig.1 ähnlich, mit Ausnahme daß die radial innenliegende Paßschraube durch eine Schraube 5 ersetzt ist, welche ein radiales Langloch 6 in den Bremsscheibenelementen 1 und 1' durchdringt. Die Schraube 5 ist zwischen den Längswänden des Langlochs 6 mit Feinpassung aufgenommen,um Drehung der Bremsscheibenelemente 1 und V um die Paßschraube 4 zu verhindern. Das Langloch 6 gestattet Ausdehnung und Kontraktion der Bremsscheibenelemente 1 und 1' relativ zum Rad in radialer Richtung. Wesentliche thermische Spannungsunterschiede zwischen den Bremsscheibenelementen 1,1' und dem Rad treten nicht auf. Die Schrauben 5 könnten in den Bremsscheibenelementen 1 und 1' mit Feinpassung aufgenommen sein und sich durch einen Schlitz im Rotor erstrecken.

Bei der in Fig.6 und 7 dargestellten Anordnung sind die Bremsscheibenelemente 1 und 1' am Rad mit Durchsteckschrauben 3 befestigt, gegenüber dem Rad mit einem Paar quadratischer Platten 7 positioniert, die mit einem Paar Schrauben 8 an einander abgewandten Flächen des Rades befestigt und in entsprechend gestalteten Quadratischen Vertiefungen 9 in den Bremsscheibenelementen aufgenommen sind. Bei dieser Anordnung verhindern die Platten 7 sowohl translatorische Bewegung als auch Drehung der Bremsscheibenelemente der Art, die die Bremscheibenelemente ständig aus der Zentrums- und Auswuchtungslage herausdrängen würde. Die Ecken der quadratischen Vertiefungen 9 sind so gestaltet, daß Berührung mit den Ecken der Platten 7 vermieden ist.

Die quadratische Ausbildung der Platten 7 ist nicht wesentlich. Jede nicht kreisrunde Konfiguration wäre geeignet.

Bei der in Fig.8 gezeigten Bremsscheibenanordnung wird Drehung der Brems Scheibenelemente 1 und 1' um die einzelne Paßschraube 4 von Stiften, beispielsweise von Schwerspannstiften 10, verhindert, die sich zwischen den einander benachbarten Bogenenden der beiden an derselben Seite des Rades angebrachten Bremsscheibenelemente erstrecken und diese miteinander verbinden. Die Stifte 10 sind mit Feinpassung in Sackbohrungen 11 eingesetzt, die in die Stirn-

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flächen der Bremsscheibenelemente 1 und 1' eingearbeitet sind, und dringen inÜie Sackbohrungen 11 so weit ein, daß sie Drehung der Bremsscheibenelemente um die zugehörige Paßschraube 4 verhindern können.

Durch die Anordnung der Paßschraube 4 oder der Platte 7 in einer am BremsScheibenelement 1 zentral gelegenen Stelle, wie bei den Ausführungsformen gemäß Fig.4 bis 8, wird, wie im Zusammenhang mit Fig.1 erläutert, die Relativbewegung zwischen der Bremsscheibe und dem Rad aufgrund von Temperaturveränderungen auf ein Geringstmaß herabgesetzt.

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Claims

Patentansprüche

1./ Brems Scheibenanordnung, insbesondere für Schienenfahrzeuge, t einem Rotor, einem am Rotor angebrachten und relativ zu diesem bei thermischer Ausdehnung und Kontraktion beweglichen ringsektorförmigen BremsScheibenelement und einer Positioniervorrichtung für das Bremsscheibenelement, die in dieses und in den Rotor eingreift, um das BremsScheibenelement an einer ersten Stelle gegen translatorische Bewegung relativ zum Rotor festzuhalten, dadurch gekennzeichnet , daß die Positioniervorrichtung (Paßschraube 4; Paßschraube 4, Schraube 5, Langloch 6; Platte 7, Schraube 8, Vertiefung 9; Schwerspannstifte 10, Sackbohrungen 11) auch Drehung des Bremsscheibenelements (1) um die erste Stelle verhindert, ohne thermische Ausdehnung und Kontraktion des Bremsscheibenelements (1) relativ zum Rotor (Radscheibe 2) zu behindern.

2. Bremsscheibenanordnung nach Anspruch 1, bei der das Bremsscheibenelement gegen translatorische Bewegung von einer Paßschraube festgehalten ist, die sich mit Feinpassung durch das Bremsscheibenelement und den Rotor erstreckt, wobei Drehung des Bremsscheibenelements um die Paßschraube von einer zweiten Paßschraube verhindert wird, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden Paßschrauben (4) eng beieinander angeordnet sind.

3. Bremsscheibenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Paßschrauben (4) entlang dem Bogenzentrum des Bremsscheibenelements (1) in radialer Richtung zueinander fluchten.

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4. Bremsscheibenanordnung nach Anspruch 1, bei der das Bremsscheibenelement gegen translatorische Bewegung von einer Paßschraube und gegen Drehung um die Paßschraube von einer zweiten Schraube festgehalten wird, dadurch gekennzeichnet , daß die zweite Schraube (5) sich mit Feinpassung durch den Rotor (Radscheibe 2) und durch ein Langloch (6) im Bremsscheibenelement (1) erstreckt, und daß das Langloch (6) in Längsrichtung zur Paßschraube (4) fluchtet und so breit ist, daß die zweite Schraube (5) zwischen den entgegengesetzten Wänden des Langlochs (6) mit Feinpassung aufgenommen ist.

5. Bremscheibenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Paßschraube (4) und das Langloch (6) entlang dem Bogenzentrum des Bremsscheibenelements (1) in radialer Richtung zueinander fluchten.

6. Bremsscheibenanordnung nach Anspruch 1, bei der translatorische Bewegung des BremsScheibenelementes von einer Paßschraube verhindert wird und wenigstens ein weiteres gleiches Bremsscheibenelement am Rotor angebracht ist, um mit dem ersten Bremsscheibenelement eine vollständige ringförmige Bremsscheibe zu bilden, dadurch gekennzeichnet , daß die Paßschrauben (4) der Bremsscheibenelemente (1) an den zugehörigen Bogenzentren angeordnet sind, und daß die Bremsscheibenelemente (1) gegen Drehung um die jeweiligen Paßschrauben (4) von Bauteilen (Schwerspannstifte 10) festgehalten sind, die die einander benachbarten Enden aer Bremsscheibenelemente (1) so miteinander verbinden, daß Bewegung dieser Enden aufeinander zu und voneinander weg möglich ist.

7. Bremsscheibenanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die verbindenden Bauteile (Schwerspannstifte 10) Stifte sind, die in sich gegenüberliegenden Bohrungen (Sackbohrungen 11) in den Bremsscheibenelementen (1) verschieblich aufgenommen sind.

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8. BremsScheibenanordnung nach Anspruch 1, dadurch g e kennz eichnet , daß die Positioniervorrichtung einen Vorsprung am Rotor (Radscheibe 2) aufweist, der in eine entsprechend gestaltete Vertiefung (9) im Bremsscheibenelement (1) eindringt und einen nicht kreisrunden Querschnitt hat, wodurch sein Eingreifen in die Vertiefung (9) Drehung des Bremscheibenelements (1) um den Vorsprung verhindert.

9. Bremsscheibenanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung eine mit dem Rotor (Radscheibe 2) starr verbundene quadratische Platte (7) ist.

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