DE2400247A1

DE2400247A1 - Fahrzeugbremse

Info

Publication number: DE2400247A1
Application number: DE2400247A
Authority: DE
Inventors: Anthony William Harrison
Original assignee: Girling Ltd
Current assignee: Girling Ltd
Priority date: 1973-01-05
Filing date: 1974-01-04
Publication date: 1974-07-18
Also published as: JPS49135085A; DE2400247C3; ZA739680B; FI63191B; FI63191C; GB1458361A; JPS5316871B2; SE392438B; DE2400247B2; CA1002464A

Description

Fahrzeugbremse

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugbremse mit einer Mehrzahl von Reibgliedern zum Eingriff mit einem Bremsrotor, einem Betätigungsmechanismus zum Anlegen der Reibglieder an den Bremsrotor und einer Halterungsanordnung,, die die Reibglieder seitlich nahe ihren in den Bremsrotor eingreifenden Enden hält, um Schleppkräfte auf den Bremsenaufbau zu übertragen.

Es gibt eine Grenze für die Bremskraft, mit der ein Bremsrotor beaufschlagt werden kann, über der ein vorzeitiger Ausfall des Rotors durch thermische Überbeanspruchung verursacht wird.

Alle Bremsbelag- oder Reibelementmaterialien dehnen sich beim Erhitzen aus und, weil diese. Materialien nicht homogener Natur sind, bilden sich oft aufgrund des Schwellens einiger Bereiche der Reibfläche des Bremsbelages lokalisierte hochbelastete Flecken. Die Bremskraft oder die Anpreßkraft wird dann auf diese Bereiche konzentriert und ruft dort eine sehr hohe Konzentration der Bremsandruckkraft auf Zonen des Rotors hervor, der von den hochbelasteten bzw. erhöhten Flecken beschliffen wird; die in der Folge davon auftretende schnelle Temperaturerhöhung in diesen Bereichen führt zur Entstehung von "Feuerbändern". Bei

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hohen Temperaturen tritt gewöhnlich ein schneller Verschleiß des Reibmaterials auf, der normalerweise zu einem anderen erhöhten Flecken führt, der eine andere Zone von beschliffener oder beschmirgelter Oberfläche entwickelt. Dies alles führt dazu, daß die Oberflächenschichten des Rotors in schneller Folge zyklisch über große Temperaturbereiche erwä-rnit werden, während die Masse des Rotors auf einer relativ niederen Temperatur bleibt. Die hohen zyklischen Temperaturerhöhungen der Oberflächenschichten und die daraus entstehenden thermischen Spannungen wiederholen sich in schneller Folge, wodurch bisweilen eine thermische überbelastung und Zerstörung der beschliffenen Oberfläche entsteht.

Dieses Problem taucht in verstärktem Maße in hochenergetischen Bremsanordnungen mit niederem Drehmoment auf, wie sie z.B. bei Schienenfahrzeugbremsen gefunden werden, und das aus den folgenden Gründen:

a) Die langen Bremsperioden bzw. Bremsdauern verursachen steile Temperaturgradienten, die tief in die beschliffene Oberfläche eindringen und Rißbildung vorantreiben;

b) Große Bremsbelagvolumina sind für ausreichende Lebensdauer erforderlich, wenn große Mengen an Energie vernichtet werden;

c) Große Volumina werden normalerweise durch große Bremsbelagflächen erreicht, was zu geringen Andruckkräften führt; dies verhindert nicht die Bildung hochbelasteter oder erhöhter Flecken, weil sich das Reibmaterial an den beschliffenen Oberflächen nicht elastisch verhält;

d) Die Verwendung weicher Materialien zum Zweck der Verteilung hochbelasteter Flecken bei einer niedereren Bremstemperatur hat ein noch größeres Volumen zur Folge und damit auch eine größere Fläche, um eine nützliche Lebensdauer des Reibbelags zu gewährleisten;

e) Je größer die Fläche des Bremsbelages, umso schwieriger ist es, eine gleichmäßige Verteilung der Andruckkraft sicherzustellen.

Um die Bildung oder Aufrechterhaltung hochbelasteter Flecken zu vermindern, ist es daher nötig, mit hohen Andruckkräften zu /·,

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ist arbeiten und für eine ausreichende Lebensdauer/es notwendig, großvolumige Reibelemente zu verwenden.

Eine bekannte Bremse weist eine Mehrzahl Reibelemente auf, die so angeordnet sind, daß sie in einen Bremsrotor eingreifen, weiter einen Betätigungsmechanismus zum Anlegen der Reibglieder an den Rotor und eine Haiterungsanordnung, die die Reibglieder nahe ihren in den Bremsrotar eingreifenden Enden hält, um Schleppkräfte auf den Bremsenaufbau zu übertragen.

Diese bekannte Bremse kommt einigen Erfordernissen nach, in dem sie eine Mehrzahl von Reibgliedern aufweist, von denen jedes eine reduzierte in den Rotor eingreifende Fläche hat, um höhere Anpreiikräfte hervorzurufen. Die Länge jedes Reibbelages ist jedoch begrenzt und ist wesentlich kleiner als die seitliche Abmessung des Reibgliedes, so daß die nützliche Lebensdauer jedes Reibgliedes begrenzt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bremse zu schaffen, die beide oben erwähnte Erfodernisse erfüllt.

Diese Aufgabe wird durch eine Fahrzeugbremse gelöst, die eine Mehrzahl von Reibgliedern aufweist, von denen jedes längliche Form hat, und die seitlich nahe ihren iniien Bremsrotor eingreifenden Enden durch eine Vorrichtung gehalten sind, die Schleppkräfte auf den Bremsenaufbau überträgt; die Bremse weist· weiter einen Betätigungsmechanismus zum Anlegen der Reibglieder an den Rotor auf, wobei der Betätigungsmechanismus zumindest

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teilweise längs/den Reibgliedern angeordnet ist.

Die Verwendung einer Anzahl länglicher Reibelemente oder Reibglieder ermöglicht, daß die in den Rotor eingreifenden Flächen der Elemente verkleinert sind, was dazu führt, dai3 die \vahr-

scheinlichkeit zum Ausbilden von hochbelasteten Flecken verminneben dert ist; in-dem der Betätigungsmechanismus längs/den Elementen

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und nicht an den Enden der Elemente, v/ie in bekannten Bremsen, angeordnet ist, wird eine übermäßige Vergrößerung der Gesamtlänge
der Bremsenbaugruppe vermieden.

Bei einer erfindungsgemäßen Bauart ist ein Bremsenaufbau so angeordnet, daß er im wesentlichen die gesamte Weite zwischen den Rädern eines Radsatzes derart überspannt, daß sehr lange Reibglieder verwendet werden können.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand einer schematischen Zeichnung einer Schienenfahrzeugbremse mit vorteilhaften Einzelheiten beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen axialen Schnitt längs der Linie B-B der Fig. Z;

Fig. 2 einen axialen Schnitt längs der Linie C-C aus Fig. 1 ;

Fig. 3 einen Teilschnitt längs der Linie A-A in Fig. 2;

Fig. 4 einen Querschnitt längs der Linie D-D in Fig. 2;

Figo 5 einen Querschnitt längs der Linie E-E aus Fig. 2;

Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie F-F aus Fig. 2; und

Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie G-G aus Fig. 2.

Die dargestellte Bremse weist ein Hauptgehäuse 1 auf, das'
hier in einteiliger Bauart ausgeführt ist, das aber auch aus getrennten axialen Teilen bestehen kann. Das Gehäuse erstreckt sich im wesentlichen über die gesamte Länge einer Achse und endet nahe den Innenflächen der Räder 7; die Innenflächen der Räder wirken
als Bremsflächen. Das Gehäuse 1 ist gegen Schleppkräfte, die beim Bremsen erzeugt werden, abgestützt, hat aber eine gewisse axiale oder "End"-Bewegungsfreiheit, um eine Bewegung oder ein Schwimmen eines Radsatzes aufzunehmen. /5

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Die Bremsbeläge der Bremse werden durch längliche Glieder 2 aus Reibmaterial gebildet, die in Schlitzen 3 im Gehäuse axial beweglich gehalten sind und durch Öffnungen 6 an der benachbarten Endwand des Gehäuses nahe der Bremsflächen des zugehörigen Rades hindurchtreten. Im Betrieb werden die länglichen Glieder 2 aus dem Gehäuse heraus in Bremseingriff mit dem Rad 7 gezwungen, die Schleppkräfte werden auf die Seitenränder 5 der Öffnungen 6 und so auf das Gehäuse übertragen, so daß nur eine kurze nicht abgestützte Länge jedes Gliedes 2 einer Biegebeanspruchung aufgrund der Schleppkräfte ausgesetzt wird.

Das innere Ende jedes Gliedes 2 ist von einer Metallkappe 8 abgestützt, die vorzugsweise eine vorgespannte elastische Einrichtung, beispielsweise ein Paar Belleville- oder Federringe oder Scheiben 11 aufweist, über die Bremskräfte über eine Strebe 9,die auf alle Kappen 8 wirkt, auf die Kappe 8 und das Glied 2 übertragen werden. Die elastische Vorrichtung (Federringe 11) dient dazu, die von der Strebe 9 auf die Kappen 8 und die Reibglieder

2 übertragenen Kräfte auszugleichen oder zu kompensieren. Die Strebe 9 ist gegen Drehung durch Eingriff in die axialen Schlitze

3 gesichert und ist auf eine Einstellschraube 10 geschraubt, die sich nach außen durch ein schützendes Führungsrohr 19 hindurch erstreckt. Das äußere Ende der Einstellschraube 10 trägt einen gedichteten Kolben 20, der das Eindringen von Schmutz verhindert. Das Rohr 19 kann aus Reibmaterial oder anderem Verschleißmaterial sein, das durch Abschleifen vom Rad 7 zunehmend abgeschert wird, wenn ein Verschleiß der Reibglieder 2 auftritt, der in im folgenden zu beschreibender Art ausgeglichen wird.

Das innere Ende der Einstellschraube 10 ist in einer Blindbohrung im benachbarten Ende eines· A_nschlagrollenteils eines Keilexpanders 12 drehbar, der in der Mitte des Gehäuses 1, d.h. etwa in der Längsmittellinie des Fahrzeugs angeordnet ist. Das andere Anschlagrollenteil des Expanders wirkt auf eine entsprechende

Einstellschraube 10 (nicht dargestellt) für das andere Rad 7 des Radsatzes. /6

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Betätigen des Koilexpanders bewirkt, daß sich beide Anschlagrollenteile auswärts bewegen und auf die entsprechende Einstellschraube 10, die Streben 9 und Reibglieder 2 wirken, so daß die äußeren Enden der Reibglieder 2 an die inneren Bremsflächen der Räder 7 angelegt v/erden.

Wenn auch für die Reibglieder vorzugsweise ein hochverschleißfestes Material verwendet wird, verschleißen die Reibglieder 2 zunehmend, und dieser Verschleiß muß ausgeglichen werden. Entsprechend ist eine automatische Spieleinstellvorrichtung vorgesehen, die am besten aus den Fig. 2, 6 und 7 ersichtlich ist und eine vom Betätigungskeil getragene Klinke 13 aufweist, die mit einem auf einer Spindel 15 angebrachten Rastrad 14 zusammenwirkt, wobei die äußeren Enden der Spindel 15 mit Ritzeln versehen oder als solche ausgebildet sind, die mit von der entsprechenden Einstellschraube 10 getragenen Zahnrädern 18 kämmen. Die Einstellschrauben sind entgegengesetzt händig, ε-ο daß Drehung der Spindel in eine Richtung eine Bewegung der entsprechenden Streben in zueinander entgegengesetzte Richtung bewirkt.

Der Klinkenhebel bewirkt, bei ,jedem Hub des Keils über eine Strecke Z (Fig. 7) hinaus eine Drehung des Rastrades um einen Zahn, wobei eine Rückwärtsdrehung des Rastrad.es durch eine Sperrklinke 16 verhindert ist. Die Strecke X ist so bestimmt, daß sie ein normales Brernsspiel, normalen Totgang und ein Verbiegen des Bremsenaufbaus zuläßt.

Auf irgendeine herkömmliche ^TAeise wird dafür gesorgt, daß

die Bauteile der Spieleinstellung gegen überschüssige ßetätigmigs-

durch belastungen geschützt sind, wie beispielsweise/eine elastische Vorrichtung zum Speichern von Energie urn eine Einstellung beim Rückwärtshub (anstelle des Betätigungshubes) auszuführen, oder eine Reibkupplung, die bei zu großer Belastung rutscht.

Fig. 2 stellt bei 9a die Stellung der Strebe 9 in deja "voll verschlissenen Zustand der Reibglieder 2 dar, wobei das Ende /7

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des Gehäuses dazu dient, das Rad 7 vor Beschädigung durch irgendein Bauteil des Gehäuses zu schützen»

In der dargestellten Anordnung ist jedes Reibglied 2 so angeordnet, daß es in dem gesamten, von der Bremsfläche des Rades 7 überstrichenen Bereich eingreift„ Nichtsdestoweniger ist die wirksame Fläche jedes Bremsgliedes kfein, so daß die durch lokalisierte hochbelastete Flecken hervorgerufenen Schwierigkeiten stark ver- · mindert sind. Das Volumen des R'eibmateriais ist groß, so daß ein gutes Verschleißvolumen geschaffen wird und die durch Schleppkräfte hervorgerufenen Spannungen innerhalb annehmbarer Grenzen bleiben, indem die Bremsglieder nahe der Bremsfläche abgestützt sind.

Das Problem der lokalisierten hochbelasteten Flecken kann erforderlichenfalls dadurch noch weiter gemindert werden, daß eine größere Zahl einzelner Reibglieder verwendet wird, von denen einige in einer inneren Ringzone der überstrichenen Fläche während die restlichen in einer äußeren Ringzone eingreifen.

Vorteile erwachsen auch daraus, daß das Rad als Bremsrotor verwendet wird, weil dieses eine große Wärmesenke bildet und nahe des Radkranzes eine große überstrichene Fläche erhalten wird.

Der Einbau einer Bremse, wie sie beschrieben ist, bietet keine besonderen Schwierigkeiten. Die Bremse kann leicht zum Montieren an standardisierten Drehgestellen angepaßt werden, wobei entweder die normalen Montageschlitze oder vorhandene Bremsaufhängepunkte verwendet werden«,

Ein anderer Vorteil der Bauart liegt darin, daß, weil die Bremsglieder kleine Querschnitte haben, die ,-,ärmenachbehandlüng der in den Bremsgliedern verwendeten organischen Materialien wesentlich erleichtert ist.

Patentansprüche: 6724 ■ ·

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Claims

Patentansprüche

1./' Fahrzeugbremse mit einer Mehrzahl von Reibgliedern zum

ingriff mit einem Bremsrotor, einem Betätigungsmechanismus zum Anlegen der Reibglieder an den Bremsrotor und einer Halterungsanordnung, die die Reibglieder seitlich nahe ihren in den Bremsrotor eingreifenden Enden hält, um Schleppkräfte auf den- Bremsenaufbau zu übertragen, dadurch gekennzeichnet , daß die Reibglieder (2) länglich sind und der Betätigungsmechanis-

lances inus (9, 10, 12) zumindest teilweise/neben den Reibgliedern (2)

angeordnet ist.

2. Fahrzeugbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Bremsbetätigungsmechanismus (9, 10, 12) ein längliches schubübertragendes Bauteil (Einstellschraube 10) aufweist, das ein Anschlagglied (Strebe 9) trägt, das an allen Reibgliedern (2) eingreift und die Stellung des Anschlaggliedes längs des schubübertragenden Gliedes einstellbar ist, um zunehmenden Verschleiß der Reibglieder (2) auszugleichen.

3. Fahrzeugbremse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlagglied (Strebe 9) an den einzelnen Reibgliedern .(2) über zugehörige elastische Bauteile (Federscheiben 11) anliegt, die sicherstellen, daß die Reibglieder (2) mit etwa gleichen Andruckkräften beaufschlagt werden.

4. Fahrzeugbremse nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das schubübertragende Bauteil (Einstellschraube 10) in das Anschlagglied (Strebe 9) über ein Gewinde eingreift und gegenüber diesem drehbar ist- und weiter an einen automatisch Verschleiß nachstellenden Mechanismus /2

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(13, 14, 15, 18), der diese relative Drehung hervorruft, angekuppelt ist.

5. Fahrzeugbremse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß "das schubübertragende Bauteil in einem schützenden Rohr (19) aus verschleißbarem Material untergebracht ist, das infolge zunehmender Verschiebung des Anschlaggliedes (Strebe 9) längs des schubübertragenden Gliedes (Einstellschraube 10) in-eingriff mit dem Bremsrotor (Rad 7) kommt.

6. Fahrzeugbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsenaufbau (Gehäuse 1) im wesentlichen die gesamte Weite zwischen den Rädern (7) eines Radsatzes überspannt und zwei Sätze der besagten Reibglieder (2) und einen zentral angeordneten gemeinsamen Betätigungsmechanismus (9, 10, 12) zum gleichzeitigen Anlegen beider Sätze von Reibgliedern aufweist.

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