ホイールブレーキディスク

本発明は、請求項1の上位概念部に記載したホイールブレーキディスクに関する。

公知のレールホイールにおいて、ホイールボディの両側に接続されているホイールブレーキディスクは、周面に亘って配分されている複数の貫通ネジにより固定されている。この構成において、貫通ネジはホイールボディを貫通し、貫通ネジの各頭でもって、一方のホイールブレーキディスクの凹部或いは沈め穴(Senkung)内に没入していて、螺合されたナットと共に、他方のホイールブレーキディスクの凹部内に没入している。ホイールボディに対するホイールブレーキディスクの結合は、ホイールハブ、ホイールウェブ又はホイールフランジの領域において行うことができる。

高性能で、最新のホイールブレーキディスクの場合、ホイールウェブに対して、両方のホイールブレーキディスクの直接的な螺合部が貫通している。この螺合部を設計する場合、ネジ頭の下方で又はネジ頭の下方及びナットの下方においてスリーブを使用することによって達成される最大限可能なネジ長さが得られる。

さらに、スリーブの代わりに、又は螺合された部品の、制動に起因した変形及び短時間に生じる衝撃を補償するために、緊締された部品の撓曲性を改良するために働く、皿バネの形式の付加的な緊締ディスクを使用することが公知である。

とりわけ、結合の耐用年数を著しく短縮することがあるネガティブな作用により、上記有利な作用が獲得される。したがって、緊締ディスクの使用時に、螺合された接合部の数及びそれに伴う起こり得る陥没量(Setzbetraege)は何倍にも増やされる。

さらに、緊締ディスクは、その焼戻し温度を超えて加熱してはならないので、緊締ディスクは、ホイールブレーキディスクの使用温度を限定する。別の場合には、緊締ディスクは、その弾性エネルギーを失い、螺合部の耐用時間を減じる。緊締ディスクの使用は、組み立てられる構成部品の数の増大に繋がり、これにより、誤った組立てというリスクが、明らかに高まる。

さらに、緊締ディスクの使用は、凹部の比較的大きな直径を要求する。このことは、特に摩擦エレメントが孔縁部において動かなくなり、破壊されることがあるので、小さな摩擦エレメントを備えた、剛性が高い又は柔軟な焼結ライニングを使用する可能性を限定する。

孔直径を最小限にするために、確かに既に、凹部内に圧入ブッシュを挿入するということが提案されたが、ブレーキディスクは熱的に少ししか耐えることができず、この理由から、上記構造は実践においては有効であると実証されていない、つまり成果を収めていない。

実際の螺合部の他に、大抵のホイールブレーキディスクは、ホイールボディにおけるセンタリングのための、例えばホイールボディの貫通孔において保持されるスリーブの形式のエレメントを有する。上記スリーブは夫々、摩擦ディスクの溝に係合するピン状に形成されている端部を有する。

基本的に、各凹部の直径は可能な限り小さく構成することが望ましい。この構成において、直径はちょうど、螺合部を締めるための工具が導入することができるか、若しくは上記緊締ディスクの使用時に、緊締ディスクが膨張することができる程度の大きさである。摩擦面に対する小さな開口により、摩擦特性は、可能な限り少ししか損なわれないことが望ましく、ライニングエレメントの引っ掛かりを防ぐようにしたい。

凹部の底部は、通常可能な限り高い剛性を持って構成されている。つまり、底部厚さは、各ホイールブレーキディスクの貫通孔の直径との関係において大きく選択される。この構成において、緊締ディスク若しくはばねエレメントを用いない結合時の底部厚さに対する、円筒状の凹部及び貫通孔の直径差の半分の比率は、好ましくは1より小さい。これにより、好適には撓曲し得ない剛性の高い当接面が達成される。

制動時に、各ホイールブレーキディスクは、表面における加熱により、貫通ネジの引張負荷に繋がる、横断面における反りをもたらす。剛性の高い底部を有する一般的な構成においては、負荷により直接的に、変形及びクランプ長さから合成されるネジ付加力が発生する。反りは、ホイールブレーキディスクがホイールボディにおいて当接している当接面が、際立つくらいに高いことがある。この反りにより発生する引張力の他に、制動中若しくは固有圧縮応力により発生する、ホイールブレーキディスクの皿状化(Tellerung)/傘状化(Schirmung)が、貫通ネジへの付加的な力をもたらす。

本発明の根底にある課題は、上位概念部に記載したホイールブレーキディスクを改良して、摩擦面の最適化において、貫通ネジの耐用時間を高め、ひいてはレールホイールの運転確実性を全体的に改良することである。

上記課題は、請求項1の特徴を有するホイールディスクにより解決される。

本発明により、螺合される構成部品の撓曲性は改良される、つまり高められ、これによりネジ負荷は著しく減じられ、貫通ネジの耐用期間は延長される。この場合、緊締ネジ又は他のエレメントの使用時に付与される欠点が表れることはない。

摩擦面における凹部の孔直径は、これまでのように、極めて小さく保持されていてよく、専らネジ頭若しくはナットの直径により規定される。

底部厚さに対する、アンダカット及び貫通孔の領域における凹部の直径差の半分の比率は、1より大きくてよい。この構成において、底厚さを、好ましくはホイールブレーキディスクの熱的及び機械的な負荷を、この領域においてなお持続的に耐えることができる程度に減じることができる。ノッチ作用を最小限にするために、凹部の底部から、アンダカットの円筒状の部分への移行部は、可能な限り大きく選択される半径により達成されることが望ましい。

上述のように、公知のホイールブレーキディスクは、制動時に、中央において引張負荷でもって外方に貫通ネジに向かって湾曲するか、又は貫通ネジへの引張負荷及び曲げ負荷でもって皿状化/傘状化が生じる。本発明により、この構成において撓曲性を有する底部は、弾性的に撓むことができ、機能的にばねエレメントとして作用する。高い負荷の場合ですら、ホイールブレーキディスクの螺合された領域は、実質的にホイールボディと接触したままである。

高められた撓曲性により、ネジ付加力は明らかに減じられ、ネジ結合の耐用年数は延長される。付加的に、螺合された領域の熱膨張により形成される付加力は、比較的肉薄な底部により減じられる。したがって総じて、耐用期間の顕著な向上及び運転確実性の改良がもたらされる。

その他に、本発明は製造技術に関して少ない手間でもって実現することができ、緊締ディスク又はばねエレメントといった付加的な構成部品を省略することができることによりコストの最小化が達成される。

さらに、本発明は、小さな摩擦エレメントを備えたブレーキライニングと相俟って、ホイールブレーキディスクのあらゆる種類に使用することもできることを特徴とする。

本発明のさらに別の思想によれば、底部厚さは部分的に減じられていてよく、このために内側及び/又は外側の同心的な切欠きを有する。

本発明のさらに別の有利な構成が、従属請求項に記載されている。

レールホイールの一部分を横断面図において示す図である。

本発明に係るホイールブレーキディスクの一実施の形態を横断面図において示す図である。

本発明に係るホイールブレーキディスクの一実施の形態を横断面図において示す図である。

本発明に係るホイールブレーキディスクの一実施の形態を横断面図において示す図である。

以下に、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。

図1に、レールホイールの部分断面図を示す。このレールホイールは、半径方向内側に延在するウェブ10を有するホイールボディ1を有し、ウェブ10の両側には、ホイールブレーキディスク2が、貫通ネジ3を介して取り付けられている。一方ではネジ頭4の収容、他方ではナット5の収容のために、各ホイールブレーキディスク2に各貫通ネジ3用の凹部6が設けられている。この凹部6は、ウェブ10に面した貫通孔12に移行する。凹部6の底部は、他方側でホイールボディ1のウェブ10に当接している当接面11を形成する底部9を画成する。

本発明によれば、各凹部6は、底部にまで達しているアンダカット8を有する。このアンダカット8は、ホイールボディ1とは反対側に向かって、円筒状の領域7に移行する。この領域7は、貫通ネジ3用の差込み開口を形成し、ホイールブレーキディスク2の摩擦面16から出発している。

アンダカット8の直径と比べて小さな、円筒状の領域7の直径は、可能な限り小さく選択されていて、専らネジ頭4若しくはナット5、及び/又は貫通ネジ3を固着可能にする工具に配設された寸法によって規定されている。

図面から極めて明確に看取可能であるように、底部9とアンダカット8の壁部との間の移行部13は、ノッチ効果を排除するか又は最小限に抑えるために、著しく丸味付けして形成されている。

図2に、詳細図として、図1においては組付けられた状態で認識可能であるホイールブレーキディスク2を横断面図において再現する一方で、図3及び図4に夫々、ホイールブレーキディスクの別の実施の形態を示す。この実施の形態においては、底部9は同心的な切欠き14,15を有する。これらの切欠き14,15は、図3に示した実施の形態において、内面に、つまりアンダカット8に面した内面に設けられている一方で、切欠き15は環状溝として外側で当接面11に加工されている。

1 ホイールボディ 2 ホイールブレーキディスク 3 貫通ネジ 4 ネジ頭 5 ナット 6 凹部 7 円筒状の領域 8 アンダカット 9 底部 10 ウェブ 11 当接面 12 貫通孔 13 移行部 14 切欠き 15 切欠き 16 摩擦面