DE3641577A1 - Lageranordnung fuer scheibenbremsenjoch - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Scheibenbremsenjoch- Lageranordnung für rollendes Material bzw. Schienen­ fahrzeuge.

Bei Schienenfahrzeugen wird eine in Fig. 1 darge­ stellte Anordnung einer Scheibenbremse mit an beiden Seiten eines Rads befestigte Bremsscheiben (disc rotors) angewandt. Fig. 1 veranschaulicht eine Schienenfläche 21, einen Radflansch oder Spur­ kranz 22, an beiden Seiten eines Rads 23 befestigte Bremsscheiben 24, 24′ und ein Scheibenbremsen-Joch 1 mit zwei Bremsbelägen oder -klötzen 6, 6′, welche das Rad von beiden Seiten her umfassen und den je­ weiligen Reibflächen der Bremsscheiben 24, 24′ zu­ gewandt sind. Das Joch 1 ist durch ein am Fahrge­ stell befestigtes Halterungs- oder Lagerelement 2 über einen oberen und einen unteren Führungsbolzen 3 bzw. 4 bewegbar gehaltert. Im hinteren Joch­ schenkel sind zwei Zylinder 5 ausgebildet und außer­ dem zwei Ankerbolzen 7 befestigt. Wenn von einer externen Druckmittelquelle (nicht dargestellt) Hy­ drauliköl bzw. Bremsflüssigkeit den Zylindern 5 zu­ geführt wird, werden die in diesen geführten Kolben verschoben und die Bremsbeläge 6 an die jeweilige Bremsscheibe 24 angepreßt, weil eine Stützplatte für die Bremsbeläge 6 durch die Ankerbolzen 7 gehaltert und bei der Vorwärtsanpreßbewegung geführt wird. Das Joch 1 wird dabei durch die Gegenwirkkraft des Hydraulikdrucks rückwärts verschoben, wobei die am vorderen Jochschenkel befestigten Bremsbeläge 6′ an die andere Bremsscheibe 24′ angepreßt werden, die an der anderen Seite des Rads befestigt ist; auf diese Weise wird das Rad gebremst.

Das einheitlich am Fahrgestell (oder Drehschemel) befestigte Lagerelement 2 und die jeweils am Rad befestigten Bremsscheiben 24, 24′ werden unabhängig voneinander bewegt, weil eine Feder oder Aufhänge­ einrichtung zum Isolieren oder Herabsetzen von Schwingung zwischen das Rad und den Fahrgestell­ rahmen des Schienenfahrzeugs eingeschaltet ist. Zur weiteren Stabilisierung der Bremswirkung und zur Verhinderung eines örtlichen Verschleißes der Bremsscheiben 24, 24′ sollte das Scheibenbremsen- Joch 1 für Schienenfahrzeuge (rolling stock) in Axialrichtung der oberen und unteren Führungsbolzen 3 bzw. 4 relativ zum Lagerelement 2 bewegbar sein, während die Erstreckungsrichtung der beiden Führungs­ bolzen 3, 4 an die Drehachse der Bremsscheiben 24, 24′ angepaßt sein bzw. parallel dazu liegen sollte.

Im folgenden ist anhand der Fig. 2 und 3 eine Joch- Trag- oder -Lageranordnung für die bisherige Schienen­ fahrzeug-Scheibenbremse beschrieben.

Fig. 2 zeigt eine den oberen Führungsbolzen 3 auf­ weisende Joch-Lageranordnung mit einem oberen Auge 1 a an der Seite des hinteren Schenkels des Joches 1, einem oberen Auge 1 b an der Seite seines vorderen Schenkels und einem oberen zylindrischen Abschnitt (bzw. einer Zylinder-Büchse) 2 a des Lagerelements 2. In der Innenumfangsfläche des oberen zylindrischen Abschnitts 2 a ist eine umlaufende Stufe 2 a′ ausge­ bildet. Die Außenumfangsfläche einer einzigen ge­ teilten, sphärischen Büchse 8 mit einem eine durch­ gehende Bohrung 9 a aufweisenden sphärischen Element 9 ist in die Innenumfangsfläche des oberen zylindrischen Abschnitts eingepaßt. Die eine Seite der Büchse 8 liegt an der Ringfläche der umlaufenden Stufe 2 a′ an, während ihre andere Seite durch einen Spreng­ ring 10 festgelegt ist, so daß die Büchse 8 relativ zum oberen zylindrischen Abschnitt 2 a lagenmäßig festgelegt ist. Der obere Führungsbolzen 3, der am einen Ende einen Abschnitt 3 a größeren Durchmessers und am anderen Ende ein Gewinde 3 b trägt, ist durch das obere Auge 1 a des genannten vorderen Joch- Schenkels, die Bohrung 9 a des sphärischen Elements 9 und das rückseitige obere Auge 1 a hindurchgeführt. Der obere Führungsbolzen 3 ist dabei mittels einer Mutter 3 c so verspannt, daß das Joch 1 relativ zum sphärischen Element 9 verschiebbar ist.

Fig. 3 zeigt eine den unteren Führungsbolzen 3 auf­ weisende Joch-Traganordnung mit einem unteren Auge 1 a′ an der Seite des hinteren Schenkels des Joches 1, einem unteren Auge 1 b′ an der Seite seines vorderen Schenkels und einem unteren zylindrischen Abschnitt 2 b des Lagerelements 2. Die Außenumfangsfläche eines Zentriergummistücks 11 mit an seinen beiden Enden angeformten, nach innen weisenden Ringstegen 11 a ist im Mittelbereich der Umfangsfläche des unteren zy­ lindrischen Abschnitts 2 b passend an dessen Innen­ umfangsfläche angelegt. In die Bohrung des unteren zylindrischen Abschnitts 2 b sind Metallbüchsen 12, 13 zur Begrenzung der beiden Seiten des Zentrier­ gummistücks 11 eingepreßt.

Der untere Führungsbolzen 4, der am einen Ende einen Abschnitt 4 a größeren Durchmessers und am anderen Ende ein Gewinde 4 b aufweist, ist durch das vorder­ seitige untere Auge 1 b′, die durchgehende Bohrung des die umlaufenden Ringstege 11 a aufweisenden Zentriergummistücks 11 und das rückseitige untere Auge 1 a′ hindurchgeführt und mittels einer Mutter 4 c so verspannt, daß das Joch 1 relativ zum Zentrier­ gummistück 11 verschiebbar ist.

Das Joch 1 ist somit durch das Lagerelement 2 ver­ schiebbar gelagert. Falls sich die Drehungsachslinie der beiden Bremsscheiben 24, 24′ schrägstellt, kann sich der obere Führungsbolzen 3 in Anpassung an die Neigung der Bremsscheiben 24, 24′ an der Fläche ver­ schwenken, an welcher das sphärische Element 9 und die sphärische Büchse 8 miteinander in Berührung stehen, während der untere Führungsbolzen 4 unter elastischer Zusammendrückung und Verformung der Ring­ stege diese Bewegung mitzumachen vermag. Infolge­ dessen werden beide Bremsbeläge 6, 6′ gleichmäßig an die Bremsscheiben 24, 24′ angepreßt.

Bei 17 sind Staubschutz-Gummimanschetten angedeutet.

Bei der beschriebenen bisherigen Anordnung kann je­ doch der untere Führungsbolzen 4 mit den Außenkanten 12 a, 13 a der Büchsen 12, 13 in Berührung gelangen, wenn die beiden Führungsbolzen 3, 4 eine große Schrägstellung einnehmen. In diesem Fall kann sich dann das Joch 1 nicht mehr relativ zum Lagerelement 2 verschieben.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer Scheibenbremsjoch-Traganordnung für rollendes Ma­ terial bzw. Schienenfahrzeuge, bei welcher sich ein Joch (caliper) auch dann relativ zu einem Lager­ element zu verschieben vermag, wenn die Führungs­ bolzen eine große Schrägstellung einnehmen.

Diese Aufgabe wird bei einer Lageranordnung für ein Scheibenbremsenjoch mit einem hinteren Schenkel, in welchem ein einen Kolben zum Beaufschlagen eines durch einen Ankerbolzen gehalterten und geführten Bremsbelags enthaltender Zylinder ausgebildet ist, und einem vorderen Schenkel mit einem daran be­ festigten Bremsbelag, wobei das Joch mit den bei­ den, zwischen sich Bremsscheiben einschließenden Bremsbelägen in Axialrichtung von mehreren Führungs­ bolzen bewegbar ist, die in das Joch und in ein an einem Fahrgestellrahmen befestigtes Trag- oder Lager­ element eingesetzt sind, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Führungsbolzen und das Lagerelement unter Ermöglichung einer Schwingbewegung relativ zueinander durch eine sphärische Büchse und ein sphärisches Element, die jeweils in das Lagerelement eingesetzt sind, "schwimmend" oder freibeweglich miteinander verbunden sind und daß der andere Füh­ rungsbolzen und das Lagerelement unter Ermöglichung einer Schwingbewegung relativ zueinander durch ein zylindrisches Schwingungsschutz-Gummielement mit einer zylindrischen inneren Auskleidung und einem daran angeformten Gummielement, dessen Außenum­ fangsfläche in Umfangsrichtung sägezahnförmig aus­ gebildet ist, "schwimmend" oder freibeweglich mit­ einander verbunden sind.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik an­ hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer bis­ herigen Scheibenbremse für Schienenfahr­ zeuge (rolling stock),

Fig. 2 und 3 Schnittansichten der Lagerung von oberem bzw. unterem Führungsbolzen bei der bisherigen Joch-Lageranordnung,

Fig. 4 und 5 Schnittansichten der Lagerung von oberem bzw. unterem Führungsbolzen bei einer Joch-Lageranordnung gemäß der Er­ findung und

Fig. 6 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Teilschnittansicht der Außenumfangsfläche eines zylindrischen Schwingungsschutz- Gummielements mit innerer Auskleidung (oder Büchse) bei der erfindungsgemäßen Anordnung.

Die Fig. 1 bis 3 sind eingangs bereits erläutert worden.

In Fig. 4, in welcher den vorher beschriebenen Teile entsprechende Teile mit denselben Bezugsziffern wie vorher bezeichnet sind, ist eine Joch-Lageranordnung mit einem oberen Führungsbolzen 3, einem oberen Auge 1 a an der Rückseite des Joches 1, einem oberen Auge 1 b an seiner Vorderseite, einem oberen zy­ lindrischen Abschnitt 2 a eines Lagerelements 2, einer umlaufenden Stufe 2 a′, einem mit einer durch­ gehenden Bohrung 9 a versehenen sphärischen Element 9, einer sphärischen oder Kalotten-Büchse 8 und einem Sprengring 10 dargestellt. Der obere Führungsbolzen 3 weist am einen Ende bei 3 a einen vergrößerten Durchmesser und am anderen Ende ein Gewinde 3 b auf. Auf beiden Seiten der sphärischen Büchse befinden sich jeweils Zentriergummistücke 14, die jeweils an einer im Querschnitt U-förmigen, um die zentrale Achslinie kreisrunden Stützplatte 14 a angebracht sind und jeweils an beiden Seiten nach innen ge­ richtete Ringstege 14 b aufweisen. Jedes Zentrier­ gummistück liegt an einer Flanke der im zylindrischen Abschnitt 2 a ausgebildeten Ringstufe 2 a′ an und ist mittels eines Sprengrings 10′ festgelegt. Der obere Führungsbolzen 3 durchsetzt das obere vorderseitige Auge 1 b, die durch die Ringstege 14 b beider Zentrier­ gummistücke 14, 14′ festgelegte Bohrung, die Bohrung 9 a des sphärischen Elements und das obere rück­ seitige Auge 1 a, und er ist mittels einer Mutter 3 c so verspannt, daß Joch 1 und Lagerelement 2 beweg­ bar miteinander verbunden sind.

Fig. 5 veranschaulicht die Anordnung eines unteren Auges 1 a′ an der Seite des hinteren Schenkels des Joches 1, eines unteren vorderseitigen Auges 1 b′, eines unteren zylindrischen Abschnitts 2 b des Lager­ elements 2, eines unteren Führungsbolzens 4 mit einem bei 4 a vergrößerten Durchmesser am einen Ende und einem Gewinde 4 b am anderen Ende sowie eines zylindrischen Schwingungsschutz-Gummielements 15 mit einer inneren Auskleidung (oder Büchse) 15 a. An bei­ den Enden der inneren Auskleidung 15 a sind Ring­ stege 15 a′ ausgebildet, wobei das vorzugsweise aus synthetischem Gummi bzw. Kautschuk hergestellte Gummi­ element 15 b an der Außenumfangsfläche zwischen den Ringstegen 15 a′ angebracht (stuck) ist. Gemäß Fig. 6 ist die Außenumfangsfläche des Gummielements 15 b mit einer in Umfangsrichtung gerichteten, in Axialrich­ tung verlaufenden sägezahnartigen Zahnordnung (chevron structure) 15 b′ zur Herabsetzung der Federkonstante versehen, wobei das Vorderende (oder die Außenseite) der Zahnanordnung 15 b′ an der Innenumfangsfläche des unteren zylindrischen Abschnitts 2 b anliegt, in dessen Innenumfangsfläche Sprengringe 16, 16 einge­ lassen sind, die den beiden Ringstegen 15 a′ zugewandt sind und die Bewegung des Schwingungsschutz-Gummi­ elements 15 begrenzen. Der untere Führungsbolzen 4 durchsetzt das untere vorderseitige Auge 1 b′, das zylindrische Schwingungsschutz-Gummielement 15 mit innerer Auskleidung 15 a und das rückseitige untere Auge 1 a′, und er ist mittels einer Mutter 4 c ver­ spannt, um Joch 1 und Lagerelement 2 "schwimmend" bzw. freibeweglich miteinander zu verbinden.

Das Joch 1 ist mithin durch das Lagerelement 2 "schwimmend" bzw. freibeweglich (floatably) gelagert. Wie bei der Anordnung nach Fig. 1 sind dabei Zy­ linder 5, 5 in den hinteren Schenkel 1 a des Joches 1 eingebaut. Ein durch die beiden Ankerbolzen 7, 7 ge­ halterter und geführter Bremsbelag 16 liegt dabei an der Stirnseite des (jedes) Zylinders 5 an, während der andere Bremsbelag 6′ am vorderen Schenkel be­ festigt ist, so daß die an beiden Seiten des Rads montierten Bremsscheiben 24, 24′ zwischen den beiden Bremsbelägen eingeschlossen sind.

Die Arbeitsweise der Lageranordnung ist nachstehend erläutert.

Wenn sich die Drehungsachslinie (axial line of rotation) der Bremsscheiben 24, 24′ bei angezogener Bremse gegen den Fahrgestell- oder (auch) Lauf­ schemelrahmen schrägstellt, wird der Bremsbelag 6 an der Seite des hinteren Schenkels durch den im be­ treffenden Zylinder geführten Kolben vorgeschoben. Wenn sich der Bremsbelag an die Bremsscheibe 24 an­ legt, bewegt sich der obere Führungsbolzen 3 diagonal relativ zum oberen zylindrischen Abschnitt 2 a des Lagerelements 2 über die sphärische Büchse 8 und das sphärische Element 9, während der untere Führungs­ bolzen 4 ohne weiteres die Zahnanordnung 15 b′ des zylindrischen Schwingungsschutz-Gummielements 15 mit innerer Auskleidung 15 a zusammendrückt und sich da­ bei diagonal relativ zum unteren zylindrischen Ab­ schnitt 2 b des Tragelements bewegt und sich dann in Anpassung an die (Schrägstellung der) Bremsscheiben 24, 24′ schrägstellt. Der untere Führungsbolzen 4 wird somit relativ zum Tragelement 2 freibeweglich betätigt, so daß die beiden Bremsbeläge 6, 6′ unter Erzeugung einer Bremskraft in (gleichmäßige) Rei­ bungsberührung mit den Bremsscheiben 24, 24′ ge­ bracht werden. Wenn bei der weiteren Schrägstellung oder Neigung des unteren Führungsbolzens 4 die Zahn­ profile der Zahnanordnung 15 b′ entsprechend stark zusammengedrückt sind, gleitet der untere Führungs­ bolzen 4 auf der Innenumfangsfläche der inneren Auskleidung (oder Büchse) 15 a, so daß das Joch 1 freibeweglich relativ zum Lagerelement 2 verschieb­ bar ist.

Beim Lösen der Bremse stellt sich die Drehungsachs­ linie der Bremsscheiben 24, 24′ in die waagerechte Stellung zurück, wobei durch die beiden Zentrier­ gummistücke 14, 14 und das Gummielement 15 b eine Zentrierwirkung ausgeübt wird.

Dieselbe Wirkung wie bei der beschriebenen Aus­ führungsform kann auch dadurch erzielt werden, daß ein durch die sphärische Büchse 8 und das sphärische Element 9 gelagerter Führungsbolzen in einer zen­ tralen Stellung angeordnet wird und zwei jeweils mittels zylindrischer Schwingungsschutz-Gummiele­ mente 15 mit innerer Auskleidung gelagerte Führungs­ bolzen relativ zum Tragelement über bzw. unter dem ersten Führungsbolzen angeordnet werden, d.h. drei Führungsbolzen für die "schwimmende" oder freibe­ wegliche Lagerung des Joches 1 relativ zum Trag­ element 2 benutzt werden.

Mit der Erfindung werden die folgenden Wirkungen und Vorteile erzielt:

Auch wenn sich die Drehungsachslinie der bei einem Schienenfahrzeug vorgesehenen Bremsscheiben in Ab­ hängigkeit von den jeweiligen Betriebsbedingungen gegenüber dem Fahrgestellrahmen schrägstellt, können sich die das Joch relativ zum Lagerelement lagernden Führungsbolzen in dieselbe Richtung schrägstellen, so daß das Joch effektiv relativ zum Tragelement freibeweglich ist und damit ein exzentrischer oder einseitiger Verschleiß der Bremsscheiben vermieden wird.

Claims (1)

1. Lageranordnung für ein Scheibenbremsenjoch mit einem hinteren Schenkel, in welchem ein einen Kolben zum Beaufschlagen eines durch einen Ankerbolzen gehal­ terten und geführten Bremsbelags enthaltender Zy­ linder ausgebildet ist, und einem vorderen Schenkel mit einem daran befestigten Bremsbelag, wobei das Joch mit den beiden, zwischen sich Bremsscheiben einschließenden Bremsbelägen in Axialrichtung von mehreren Führungsbolzen bewegbar ist, die in das Joch und in ein an einem Fahrgestellrahmen be­ festigtes Trag- oder Lagerelement eingesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Führungsbolzen (3) und das Lagerelement (2) unter Ermöglichung einer Schwingbewegung relativ zueinander durch eine sphärische Büchse (8) und ein sphärisches Element (9), die jeweils in das Lagerelement (2) eingesetzt sind, "schwimmend" oder freibeweglich verbunden sind und daß der andere Führungsbolzen (4) und das Lagerelement (2) unter Ermöglichung einer Schwing­ bewegung relativ zueinander durch ein zylindrisches Schwingungsschutz-Gummielement (15) mit einer zy­ lindrischen inneren Auskleidung (15 a) und einem daran angeformten Gummielement (15 b), dessen Außenumfangsfläche in Umfangsrichtung sägezahnförmig ausgebildet ist, "schwimmend" oder freibeweglich miteinander verbunden sind.