DE-102020112874-B4 - Radbremsscheibe für Schienenfahrzeuge

Abstract

Radbremsscheibe (2) aufweisend mindestens zwei Reibscheiben (2a, 2b), die beiderseits eines Steges (10) eines Radkörpers (1) eines Schienenrades angeordnet und mittels Durchgangsschrauben (3) befestigt sind, wobei die mindestens zwei Reibscheiben (2a, 2b) Kühlrippen (14, 14'; 16, 17, 17') und Dome (9) aufweisen, wobei sich die Durchgangsschrauben (3) durch die Dome (9) beider Reibscheiben (2a, 2b) und den Steg (10) erstrecken, wobei Auflageflächen (9a) der Dome (9) und Auflageflächen (14a, 14'a; 16a, 16'a; 17a, 17'a, 17b) der Kühlrippen (14, 14'; 16, 16'; 17, 17') von einer jeweiligen Rückseite (R) der mindestens zwei Reibscheiben (2a, 2b) in einer ersten Länge hervorstehen und mit Auflageflächen (11) des Steges (10) des Radkörpers (1) in Kontakt stehen, wobei Stirnflächen (14b, 14'b) der Kühlrippen (14, 14'), welche mit jeweils einem Dom (9) in Verschraubungssektoren (20) der mindestens zwei Reibscheiben (2a, 2b) radial oberhalb und unterhalb des Doms (9) angeordnet sind, von der jeweiligen Rückseite (R) der mindestens zwei Reibscheiben (2a, 2b) in einer zweiten Länge hervorstehen, deren Maß geringer ist als das Maß der ersten Länge, in welcher die Auflageflächen (9a) der Dome (9) und Auflageflächen (14a, 14'a; 16a, 16'a; 17a, 17'a, 17b) der Kühlrippen (14, 14'; 16, 16'; 17, 17') hervorstehen, und wobei die Stirnflächen (14b, 14'b) der Kühlrippen (14, 14') in, einem Abstand zu dem Steg (10) angeordnet sind, wobei die Verschraubungssektoren (20) erste Kreissektoren um jeweils einen Dom (9) mit den radial oberhalb und unterhalb des Doms (9) angeordneten Kühlrippen (14, 14') sind, und wobei eine jeweilige Breite der Verschraubungssektoren (20) durch den jeweiligen Dom (9), der auf einem mittleren Durchmesser (22) etwa im mittleren Drittel der jeweiligen Reibscheibe (2a, 2b) angeordnet ist, bestimmt ist, und wobei die Auflageflächen (14a, 14'a; 16a, 16'a; 17a, 17'a) der Kühlrippen (14, 14'; 16, 16'; 17, 17') außerhalb der Verschraubungssektoren (20) sowohl auf einem Außendurchmesser (23) in einem äußeren Drittel der mindestens zwei Reibscheiben (2a, 2b) wie auch auf einem Innendurchmesser (21) in einem inneren Drit.tel der mindestens zwei Reibscheiben (2a, 2b) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass nur die Kühlrippen (14, 14') in den Verschraubungssektoren (20) keine Auflagefläche zum Steg (10) haben.

Inventors

• Bernhard Hämmerl

Assignees

• Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20200512

Priority Date

20190515

Claims (11)

1. Radbremsscheibe (2) aufweisend mindestens zwei Reibscheiben (2a, 2b), die beiderseits eines Steges (10) eines Radkörpers (1) eines Schienenrades angeordnet und mittels Durchgangsschrauben (3) befestigt sind, wobei die mindestens zwei Reibscheiben (2a, 2b) Kühlrippen (14, 14'; 16, 17, 17') und Dome (9) aufweisen, wobei sich die Durchgangsschrauben (3) durch die Dome (9) beider Reibscheiben (2a, 2b) und den Steg (10) erstrecken, wobei Auflageflächen (9a) der Dome (9) und Auflageflächen (14a, 14'a; 16a, 16'a; 17a, 17'a, 17b) der Kühlrippen (14, 14'; 16, 16'; 17, 17') von einer jeweiligen Rückseite (R) der mindestens zwei Reibscheiben (2a, 2b) in einer ersten Länge hervorstehen und mit Auflageflächen (11) des Steges (10) des Radkörpers (1) in Kontakt stehen, wobei Stirnflächen (14b, 14'b) der Kühlrippen (14, 14'), welche mit jeweils einem Dom (9) in Verschraubungssektoren (20) der mindestens zwei Reibscheiben (2a, 2b) radial oberhalb und unterhalb des Doms (9) angeordnet sind, von der jeweiligen Rückseite (R) der mindestens zwei Reibscheiben (2a, 2b) in einer zweiten Länge hervorstehen, deren Maß geringer ist als das Maß der ersten Länge, in welcher die Auflageflächen (9a) der Dome (9) und Auflageflächen (14a, 14'a; 16a, 16'a; 17a, 17'a, 17b) der Kühlrippen (14, 14'; 16, 16'; 17, 17') hervorstehen, und wobei die Stirnflächen (14b, 14'b) der Kühlrippen (14, 14') in, einem Abstand zu dem Steg (10) angeordnet sind, wobei die Verschraubungssektoren (20) erste Kreissektoren um jeweils einen Dom (9) mit den radial oberhalb und unterhalb des Doms (9) angeordneten Kühlrippen (14, 14') sind, und wobei eine jeweilige Breite der Verschraubungssektoren (20) durch den jeweiligen Dom (9), der auf einem mittleren Durchmesser (22) etwa im mittleren Drittel der jeweiligen Reibscheibe (2a, 2b) angeordnet ist, bestimmt ist, und wobei die Auflageflächen (14a, 14'a; 16a, 16'a; 17a, 17'a) der Kühlrippen (14, 14'; 16, 16'; 17, 17') außerhalb der Verschraubungssektoren (20) sowohl auf einem Außendurchmesser (23) in einem äußeren Drittel der mindestens zwei Reibscheiben (2a, 2b) wie auch auf einem Innendurchmesser (21) in einem inneren Drit.tel der mindestens zwei Reibscheiben (2a, 2b) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet , dass nur die Kühlrippen (14, 14') in den Verschraubungssektoren (20) keine Auflagefläche zum Steg (10) haben.
2. Radbremsscheibe (2) aufweisend mindestens zwei Reibscheiben (2a, 2b), die beiderseits eines Steges (10) eines Radkörpers (1) eines Schienenrades angeordnet und mittels Durchgangsschrauben (3) befestigt sind, wobei die mindestens zwei Reibscheiben (2a, 2b) Kühlrippen (14, 14'; 16, 16', 17, 17') und Dome (9) aufweisen, wobei sich die Durchgangsschrauben (3) durch die Dome (9) beider Reibscheiben (2a, 2b) und den Steg (10) erstrecken, wobei Auflageflächen (9a) der Dome (9) und Auflageflächen (14a, 14'a; 16a, 16'a; 17a, 17'a, 17b) der Kühlrippen (14, 14'; 16, 16'; 17, 17') von einer jeweiligen Rückseite (R) der mindestens zwei Reibscheiben (2a, 2b) in einer ersten Länge hervorstehen und mit Auflageflächen (11) des Steges (10) des Radkörpers (1) in Kontakt stehen, wobei die Auflageflächen (14a, 14'a; 16a, 16'a; 17a, 17'a, 17b) der Kühlrippen (14, 14'; 16, 16'; 17, 17') von der jeweiligen Rückseite (R) der mindestens zwei Reibscheiben (2a, 2b) in der ersten Länge hervorstehen und mit Auflageflächen (11) des Steges, (10) des Radkörpers (1) in zweiten Kreissektoren (20a) und dritten Kreissektoren (20b) um Kühlrippen (14, 14'; 16, 16'; 17, 17') ohne Dom (9) in Kontakt stehen und Stirnflächen (14b, 14'b) der Kühlrippen (14, 14'), welche mit jeweils einem Dom (9) in Verschraubungssektoren (20) der mindestens zwei Reibscheiben (2a, 2b) radial oberhalb und unterhalb des Doms (9) angeordnet sind, von der jeweiligen Rückseite (R) der mindestens zwei Reibscheiben (2a, 2b) in einer zweiten Länge hervorstehen, deren Maß geringer ist als das Maß der ersten Länge, in welcher die Auflageflächen (9a) der Dome (9) und Auflageflächen (14a, 14'a; 16a, 16'a; 17a, 17'a, 17b) der Kühlrippen (14, 14'; 16, 16'; 17, 17') hervorstehen, und wobei die Stirnflächen (14b, 14'b) der Kühlrippen (14, 14') in den Verschraubungssektoren (20) in einem Abstand zu dem Steg (10) angeordnet sind, wobei die Verschraubungssektoren (20) erste Kreissektoren um jeweils einen Dom (9) mit den radial oberhalb und unterhalb des Doms (9) angeordneten Kühlrippen (14, 14') sind, und wobei eine jeweilige Breite der Verschraubungssektoren (20) durch den jeweiligen Dom (9), der auf einem mittleren Durchmesser (22) etwa im mittleren Drittel der jeweiligen Reibscheibe (2a, 2b) angeordnet ist, bestimmt ist, und wobei die Auflageflächen (14a, 14'a; 16a, 16'a; 17a, 17'a) der Kühlrippen (14, 14'; 16, 16'; 17, 17') außerhalb der Verschraubungssektoren (20) sowohl auf einem Außendurchmesser (23) in einem äußeren Drittel der mindestens zwei Reibscheiben (2a, 2b) wie auch auf einem Innendurchmesser (21) in einem inneren Drittel der mindestens zwei Reibscheiben (2a, 2b) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet , dass nur die Kühlrippen (14, 14') in den Verschraubungssektoren (20) keine Auflagefläche zum Steg (10) haben.
3. Radbremsscheibe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Auflageflächen (14a, 14'a; 16a, 16'a) der Kühlrippen (14, 14'; 16, 16') in den zweiten Kreissektoren (20a) außerhalb der Verschraubungssektoren (20) sowohl in einem inneren Drittel mit einem Innendurchmesser (21) der Reibscheibe (2a, 2b) als auch in einem äußeren Drittel mit einem Außendurchmesser (23) der Reibscheibe (2a, 2b) angeordnet sind und mit dem Steg (10) in Kontakt stehen.
4. Radbremsscheibe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Auflageflächen (17a) der Kühlrippen (17, 17') in dritten Kreissektoren (20b) außerhalb der Verschraubungssektoren (20) in einem inneren Drittel mit einem Innendurchmesser (21) der Reibscheibe (2a, 2b), die Auflageflächen (17b) der Kühlrippen (17, 17') in einem mittleren Drittel mit einem mittleren Durchmesser (22) der Reibscheibe (2a, 2b) und die Auflageflächen (17'a) der Kühlrippen (17, 17') in einem äußeren Drittel mit einem Außendurchmesser (23) der Reibscheibe (2a, 2b) angeordnet sind und mit dem Steg (10) in Kontakt stehen.
5. Radbremsscheibe (2) nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet , dass in den dritten Kreissektoren (20b) in dem mittleren Drittel mit dem mittleren Durchmesser (22) der Reibscheibe (2a, 2b) zwischen den Auflageflächen (17b) jeweils eine Radialnut (18) für Gleitsteine eingeformt ist.
6. Radbremsscheibe (2) nach einem der Ansprüche 3 bis 5 , dadurch gekennzeichnet , dass die Auflageflächen (14a, 16a, 17a) in dem inneren Drittel mit einem Innendurchmesser (21) der Reibscheibe (2a, 2b) einen T-förmigen Querschnitt aufweisen, die Auflageflächen (17b) in dem mittleren Drittel mit dem mittleren Durchmesser (22) der Reibscheibe (2a, 2b) im Wesentlichen halbkreisförmige Querschnitte aufweisen und die Auflageflächen (14'a, 16'a, 17'a) in dem äußeren Drittel mit dem Außendurchmesser (23) der Reibscheibe (2a, 2b) einen rechteckigen Querschnitt mit einer gerundeten Seite aufweisen.
7. Radbremsscheibe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Schraubenkopf (4) jeder Durchgangsschraube (3) in einer Senkung,(6) eines Domes (9) der einen Reibscheibe (2a) und eine auf die Durchgangsschraube (3) aufgeschraubte Mutter (5) in einer Senkung (6) eines Domes (9) der anderen Reibscheibe (2b), sich jeweils an einer Innenseite eines Flansches (9b) des Domes (9) direkt oder indirekt abstützend einliegt, wobei jede Senkung (6) eingangsseitig einen zylindrischen Bereich (7), der in eine Hinterschneidung (8) übergeht, die sich bis zur Innenseite eines Bodens des Domes (9) erstreckt, aufweist, dadurch gekennzeichnet , dass ein Verhältnis einer Länge des zylindrischen Bereiches (7) in Richtung der Mittelachse des Domes (9) zu einer Länge der Hinterschneidung.(8) in Richtung des Domes (9) in einem Bereich von 0,75 bis 1,5 liegt.
8. Radbremsscheibe (2) nach Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet , dass das Verhältnis der Länge des zylindrischen Bereiches (7) in Richtung der Mittelachse des Domes (9) zu der Länge der Hinterschneidung (8) in Richtung des Domes (9) einen Wert im Bereich von 1,2 bis 1,3 aufweist.
9. Radbremsscheibe (2) nach Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet , dass die Länge des zylindrischen Bereiches (7) in Richtung der Mittelachse des Domes (9) der Länge der Hinterschneidung (8) in Richtung des Domes (9) entspricht.
10. Radbremsscheibe (2) nach einem der Ansprüche 7 bis 9 , dadurch gekennzeichnet , dass ein Verhältnis eines Innendurchmessers der Hinterschneidung (8) zu einem Innendurchmesser des zylindrischen Bereiches (7) den Wert im Bereich von 1,1 bis 1,4 aufweist.
11. Radbremsscheibe (2) nach einem der Ansprüche 7 bis 10 , dadurch gekennzeichnet , dass ein Verhältnis eines Außendurchmessers des Domes (9) zu dem Innendurchmesser der Hinterschneidung (8) einen Wert im Bereich von 1,3 bis 1,5 aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Radbremsscheibe für Schienenfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Radbremsscheibe von Schienenfahrzeugen ist üblicherweise an einem Radkörper eines Schienenrades angebracht. Dies ist in 1 in einem schematischen Teilausschnitt einer schematischen Radialschnittansicht eines Radkörpers 1 mit einer Radachse 1a und mit einer Radbremsscheibe 2 nach dem Stand der Technik dargestellt. Die Radbremsscheibe 2 weist zwei Reibscheiben 2a, 2b mit einer jeweiligen Reibfläche 15 auf. Die beiden Reibscheiben 2a, 2b werden zusammen mittels Durchgangsschrauben 3 gegen einen Radscheibe bzw. gegen einen Steg 10 des Radkörpers 1 verspannt. An Rückseiten R der Reibscheiben 2a, 2b stehen regelmäßig auf einem Durchmesser verteilt Befestigungsdome 9 mit einer jeweiligen Auflagefläche 9a an einem jeweiligen (inneren) Flansch 9b in einer bestimmten Länge parallel zu der Richtung der Radachse 1a hervor. Diese Auflageflächen 9a stehen mit einer jeweiligen Auflagefläche 11 des Steges 10 in Kontakt. Eine Verdrehung der Reibscheiben 2a, 2b auf der Radscheibe bzw. auf dem Steg 10 wird dabei üblicherweise durch radial angeordnete Gleitsteine (nicht gezeigt) verhindert. Diese nehmen auch sämtliche Kräfte auf die Radscheibe in tangentialer Richtung wie z.B. die Reibkraft zwischen Bremsbelag (nicht gezeigt, aber leicht vorstellbar) und Reibscheibe 2a, 2b auf und übertragen sie in den Radkörper 1 des zugehörigen Rades. Die Aufgabe der Verschraubung der Reibscheiben 2a, 2b im Betrieb ist es,- die Reibscheiben 2a, 2b gegen die auftretenden Beschleunigungen aus Vibrationen und Stößen in ihrer Position an dem Steg 10 des Radkörpers 1 zu halten,- die thermische Ausdehnung der Reibscheiben 2a, 2b durch Temperaturänderungen in radialer Richtung zu ermöglichen,- eine unebene Verformung der Reibscheiben 2a,2b aufgrund einer ungleichmäßigen Erwärmung oder Abkühlung während und nach dem Bremsen, weitgehend zu verhindern. Der Temperaturgradient über der Dicke einer jeden Reibscheibe 2a, 2b bewirkt bei einer nicht fest gehaltenen Reibscheibe 2a, 2b z.B. eine Tellerung der Reibscheibe 2a, 2b (siehe 1, Reibscheibe 2b) und eine Wölbung einer Reibfläche 16 einer jeweiligen Reibscheibe 2a, 2b (siehe 1, Reibscheibe 2a) in radialer Richtung bei Erwärmung durch Bremsvorgänge: Beide Effekte führen zu einer Verformung der jeweilige Reibfläche 2a, 2b, was zu einem ungleichmäßigen Tragen des Bremsbelages führt, wobei auch gleichzeitig die Auflageflächenkontakte zwischen Reibscheiben 2a, 2b und Steg 10 verändert bzw. reduziert werden. Dies ist in 1 schematisch dargestellt. Insbesondere die thermisch bedingte Verformung führt zu hoher dynamischer Belastung der Schrauben auf Zug und Biegung. Da die Schrauben in der Regel nur zeitfest ausgelegt werden, ist die ertragbare Lastwechselzahl entsprechend begrenzt. Das Dokument EP 2 715 180 B1 beschreibt Radbremsscheiben und deren Verschraubung. Hierzu zeigt 2 einen schematischen Teilausschnitt einer schematischen Radialschnittansicht eines Radkörpers 1 mit einer Radbremsscheibe 2 nach dem Stand der Technik. In 3 ist eine schematische Draufsicht eines Abschnitts einer Rückseite R einer Reibscheibe 2a, 2b der Radbremsscheibe nach 2 aus dem Stand der Technik gezeigt. Die Reibscheiben 2a, 2b der Radbremsscheibe 2 sind koaxial zu dem Radkörper 1 und dessen Radachse 1a angeordnet. Die Durchgangsschrauben 3 weisen jeweils einen Schraubenkopf 4 mit einer darunter angeordneten Hülse 4a auf, erstrecken sich durch Durchgangsbohrungen 12 der jeweiligen Flansche 9b der Dome 9 beider Reibscheiben 2a, 2b und den Steg 10 in einer Richtung parallel zu der Radachse 1a und sind jeweils mit einer Mutter 5 verspannt. Dabei sind die Schraubenköpfe 4 mit den Hülsen 4a und die Muttern 5 jeweils in einer Hinterschneidung 8 einer Senkung 6 eines jeweiligen Doms 9 angeordnet. Die Senkung 6 weist eingangsseitig einen zylindrischen Bereich 7 auf, der in die Hinterschneidung 8 übergeht, wobei ein gerundeter Übergang 13 der . Hinterschneidung 8 auf den Flansch 9b ausgebildet ist. Die Hülse 4a liegt auf der Innenseite des Flansches 9b der in 2 gezeigten linken Reibscheibe 2a an, wobei die Mutter 5 auf der Innenseite des Flansches 9b der in 2 gezeigten rechten Reibscheibe 2a anliegt. Die Auflageflächen 9a der Flansche 9 der Reibscheiben 2a, 2b stehen jeweils in Kontakt mit der Auflagefläche 11 des Steges 10. Durch die besondere Formgebung der Ansenkungen in den Reibscheiben 2a, 2b und einer vergleichsweise geringen Flanschdicke des jeweiligen Flansches 9b unter der Schraubenkopf- bzw. Mutternauflage wird ein vergleichsweise elastischer Flansch 9b erzielt, der. während einer Bremsung eine entsprechend geringe Wärmedehnung erfährt. Dadurch wird die Belastung der Durchgangsschrauben 12 durch die Dickenänderung eines sich erhitzenden Flansches 9b reduziert. Die Schraubenkraft der Durchgangsschrauben 12 ist gerade so groß gewählt, dass eine radiale Ausdehnung der Reibscheiben 2a, 2b bei Erwärmung gegen die Reibkra