WO2023083689A1 - Reibring mit befestigungselementen für schienenrad - Google Patents

Reibring mit befestigungselementen für schienenrad Download PDF

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WO2023083689A1
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Sebastian MONTUA
Norbert Radtke
Lasse Schulte-Farwig
Wolfgang Beckmann
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Faiveley Transport Bochum GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a friction ring for a rail wheel of a rail vehicle, a rail wheel comprising such a friction ring and a rail vehicle comprising such a rail wheel.
  • Braking devices of rail vehicles usually include brake disks with at least one friction ring, which has a friction surface.
  • the friction ring is attached to one side of the rail wheel, in particular to a web of a rail wheel.
  • brake pads are applied to the friction surface of the friction ring, thereby generating a braking force.
  • the invention is therefore based on the object of providing a rail wheel, in particular a friction ring for a rail wheel, which enables effective cooling of a braking device of the rail wheel.
  • a friction ring for a rail wheel of a rail vehicle comprising a friction side with a friction surface and a rear side facing away from the friction side, with fastening elements protruding from the rear being arranged on the rear side, with the fastening elements being essentially triangular when viewed from above have a basic shape.
  • the observation in the top view of the fastening element refers to a top view of the back of the Friction ring or on a contact surface of the fastener for contacting the friction ring on the wheel web.
  • the friction ring can be fastened to a wheel web of the rail wheel by means of the fastening elements. When fastened, the back of the friction ring faces the wheel web. Due to the fact that a gap is formed between the rear side of the friction ring and the wheel web due to the fastening elements arranged on the rear side, cooling air, in particular ambient air, can advantageously circulate in this gap. As a result, heat can advantageously be dissipated from the friction ring, in particular from the friction surface, via the rear side.
  • the fastening elements In order to optimize the flow of cooling air between the rear side of the friction ring with regard to improved dissipation of heat, the fastening elements have an essentially triangular basic shape in a cross-sectional view parallel to the rear side. It has been shown that a particularly effective circulation of cooling air between the back of the friction ring and the wheel web can be achieved by this form of the fastening elements.
  • essentially triangular basic shape is to be understood in such a way that the fasteners do not have to have a strict triangular shape in the mathematically geometric sense. For example, these corners of the fastener do not necessarily have to be pointed or designed as a sharp edge and the side surfaces of the fastener do not have to must be flat or straight.
  • the fastening elements are preferably arranged along a circumferential direction of the friction ring, in particular spaced evenly.
  • the fastening elements have the same angular spacing along the circumference.
  • An even number of fastening elements for example 4, 6 or 8, is preferably provided.
  • an odd number of fastening elements can also be provided, for example 3, 5 or 7 fastening elements.
  • Each of the fastening elements preferably comprises three flank sides.
  • the flank sides protrude from the back of the friction ring.
  • the flank sides can be arranged essentially perpendicularly to the back or enclose an angle with a surface normal of the back.
  • Such an angle can be provided, for example, as a result of production and can be between 6° and 10°, preferably between 7° and 9°, and very particularly preferably 8°.
  • a transition region between the three flank sides and the surface of the rear side of the friction ring is preferably rounded or concave, preferably running all the way around the fastening element. This advantageously improves the circulation of the cooling air flow.
  • the three flank areas are preferably connected to one another by three corner areas, with at least one of the corner areas, preferably two of the corner areas, very particularly preferably all of the corner areas, being round. Due to the round design of the corner areas, the circulation of the cooling air is further advantageously optimized.
  • At least one, preferably two, of the flank sides, in particular two inner flank sides, are preferably of convex design.
  • the inner flank sides are preferably those flank sides which are not aligned along the circumference of the friction ring and do not face an outer area of the friction ring.
  • the convex shape relates, preferably exclusively, to a substantially radial or obliquely radial direction of extension of the respective flank sides.
  • Two flank sides preferably have the same convex shape.
  • the convex shape of the flank sides also ensures optimized cooling air circulation.
  • a first, outer flank side is preferably aligned along the circumference of the friction ring and perpendicular to a radial direction of the friction ring.
  • the first, outer side of the flank is preferably designed to be flat or not curved.
  • the fastening elements are preferably arranged and oriented on the rear side of the friction ring in such a way that the fastening elements have only one outer flank side and the other two flank sides are directed essentially inwards. In this configuration, one of the corners of the triangular fastener points toward a common intersection point, which need not be at the center of the friction ring.
  • Each of the fastening elements preferably includes a radial length R.
  • the radial length R is preferably a shortest distance between the outer flank side, in particular at its midpoint, and a corner area between the two inner flank sides, measured on a top side or contact surface of the fastening element.
  • the fastening elements preferably have a flat contact surface on their upper side for contact with the wheel web of the rail wheel.
  • the contact surface is also preferably essentially triangular in shape.
  • R is preferably between 70 mm and 110 mm, particularly preferably between 80 mm and 100 mm, very particularly preferably between 85 mm and 95 mm.
  • R can be 90 mm.
  • the length h of the first flank sides is preferably a maximum length of a straight or planar section of the first flank side.
  • L i is preferably between 30 mm and 60 mm, particularly preferably between 35 mm and 55 mm, very particularly preferably between 40 mm and 50 mm. For example, li can be 45 mm.
  • r 2 is preferably between 10 mm and 35 mm, particularly preferably between 12 mm and 30 mm, very particularly preferably between 15 mm and 25 mm.
  • r 2 can be 20 mm.
  • r 4 0.10-0.28-R
  • r 4 0.14-0.24-R
  • very particularly applies preferably r 4 0.18-0.20-R.
  • r 4 is preferably between 10 mm and 30 mm, particularly preferably between 12 mm and 25 mm, very particularly preferably between 15 mm and 20 mm.
  • r 4 can be 17 mm.
  • r 3 is preferably between 55 mm and 80 mm, particularly preferably between 60 mm and 75 mm, very particularly preferably between 65 mm and 70 mm.
  • r 3 can be 67 mm.
  • the parameters described above result in a geometry of the fastening elements which enables a particularly effective circulation of cooling air. This advantageously improves the dissipation of heat.
  • the fastening elements themselves can also contribute to the cooling of the friction ring by dissipating heat via the fastening elements.
  • At least one, preferably two, very particularly preferably three, preferably radial, centering grooves are preferably arranged in the back.
  • Sliding blocks can preferably be inserted into the centering grooves, with the centering grooves serving to guide the sliding blocks.
  • the sliding blocks are used to center the friction ring in the event of thermal expansion.
  • the centering grooves are spaced evenly along the circumference of the friction ring.
  • At least one cooling element in particular a cooling fin that preferably extends radially outward, is preferably arranged on the rear side.
  • a cooling element is preferably arranged between two fastening elements.
  • a height of the at least one cooling element is preferably less than or equal to the height of the fastening elements in relation to the surface of the rear side of the friction ring.
  • the at least one cooling element in particular in the configuration as a cooling rib, can preferably have a straight or curved shape in a plan view.
  • At least one circulation element in particular a circular element, is preferably arranged on the rear side.
  • the circulation elements serve to optimize the course of the cooling air flow between the rear of the friction ring and the wheel web and thus further improve the cooling performance.
  • Several circulation elements are preferably arranged symmetrically on the friction ring.
  • a first row of circulation elements is preferably arranged along an outer edge area of the rear side and a second row of circulation elements is arranged along an inner edge area of the rear side.
  • Circulation elements are preferably arranged in each case between the fastening elements.
  • Circulation elements are preferably arranged in each case next to, in particular on both sides next to, a cooling element.
  • the at least one circulation element can be, for example, a round pin which protrudes from the surface of the back side of the friction ring.
  • a height of the at least one circulation element is preferably less than or equal to the height of the fastening elements in relation to the surface of the rear side of the friction ring.
  • Each fastening element is preferably assigned at least one cooling element and/or at least one circulation element. The fastening element, the at least one cooling element and/or the at least one circulation element thus preferably form a group of elements, such a group being arranged repeatedly over the circumference of the friction ring.
  • the friction ring preferably comprises a plurality of friction ring segments.
  • the friction ring segments are preferably of the same size.
  • the fastening elements are preferably distributed evenly over the friction ring segments.
  • the friction ring segments are preferably connected to one another by means of connecting elements, in particular by means of connecting bolts.
  • At least one of the fastening elements preferably comprises a through hole through the friction ring or a blind hole.
  • the through hole or the blind hole is used for fastening, in particular for screwing, the friction ring on the wheel web.
  • Each of the fastening elements preferably comprises a through hole through the friction ring or a blind hole, fastening elements with a through hole and a blind hole alternating when viewed in the circumferential direction of the friction ring.
  • Two friction rings can preferably be arranged on opposite sides of the rail wheel, preferably in such a way that a fastening element with a blind hole faces a fastening element with a through hole.
  • a fastening means for example a threaded screw, can advantageously be guided through the through bore of the first friction disk into the blind hole of the second friction ring and fastened or screwed there.
  • the object according to the invention is also achieved by a rail wheel having at least one, preferably two, friction ring or friction rings with the features described above.
  • the object according to the invention is achieved by a rail vehicle having a rail wheel as described above.
  • the invention is explained in more detail below using exemplary embodiments. show it in
  • FIG. 1 shows a top view of a friction ring with fastening elements
  • FIG. 4 shows a detail plan view of two fastening elements and a cooling fin and circulation elements
  • FIG. 6 shows a cross-sectional representation through the cooling fin.
  • the friction ring 100 has a friction side that cannot be seen here and a rear side 10 that faces away from the friction side. Furthermore, the friction ring has an inner diameter Ri and an outer diameter R a . Eight fastening elements 11 are arranged on the rear side 10 , the fastening elements being arranged at equal intervals along the circumference of the friction ring 100 .
  • the fastening elements 11 have a triangular basic shape. In particular, a contact surface, which is designed as a plateau, has a triangular basic shape.
  • the fastening elements 11 are each of the same design. Each fastening element 11 has a flank surface 12 which runs along a circumference of the fastening element 11 . Furthermore, the fastening element 11 has a first flank side 13a, a second flank side 13b, and a third flank side 13c.
  • the first flank portion 13a is substantially planar and is aligned along an outer circumference of the friction ring 100 . A surface normal of the first flank side 13a therefore runs along a radial extent of the friction ring 100.
  • the two other flank sides 13b and 13c are convex. Flank sides 13b and 13c are arranged to extend essentially from an outer circumference to an inner circumference of friction ring 100 .
  • the fastening element 11 also has a first corner area 14a, a second corner area 14b and a third corner area 14c.
  • the corner areas 14a, 14b, 14c are rounded.
  • the first corner portion 14a and the second corner portion 14b have the same radius of curvature r 2 and are arranged to face the outer peripheral surface of the friction ring 100 .
  • the third corner area 14c has a radius of curvature r 4 which is different, in particular smaller, than the radius of curvature r 2 of the first or second corner area.
  • the third corner portion 14c faces an inner peripheral surface of the friction ring 100 and is oriented toward a center point of the friction ring 100 .
  • the friction ring 100 has cooling elements 16 in the form of cooling ribs and circulation elements 17, which are described in more detail below.
  • Each of the fastening elements 11 has either a through hole 18 or a blind hole 19 .
  • fastening elements 11 with a blind hole 19 and fastening elements 11 with a through hole 18 alternate.
  • two friction rings 100 can advantageously be arranged opposite one another on two sides of the wheel web and fastened alternately on a rail wheel in such a way that a fastening element 11 with a through hole 18 in a first friction ring 100 is opposite a fastening element 11 with a blind hole 19 in a second friction ring 100, in order to form a fastening element to lead through the through hole 18 in the blind hole 19.
  • the friction ring 100 in a perspective view.
  • flank sides 13a, 13b, 13c can be seen.
  • a transition area 15 between the flank surface or the flank sides 13a, 13b, 13c and the corner areas 14a, 14b, 14c on the one hand and the rear side 10 of the friction ring 100 on the other hand is rounded or concave along a circumference of the fastening element 11 .
  • the friction ring 100 is composed of friction ring segments.
  • the friction ring 100 is composed of four friction ring segments 20a, 20b, 20c, 20d.
  • the friction ring segments 20a, 20b, 20c, 20d are connected to one another by means of connecting bolts, not shown here.
  • the friction ring segments 20a, 20b, 20c, 20d are designed essentially the same.
  • Each of the friction ring segments 20a, 20b, 20c, 20d has two fastening elements 11.
  • FIG. 3 shows a detailed view of a fastening element 11.
  • the three flank sides 13a, 13b, 13c and the three corner regions 14a, 14b, 14c, which connect the flank sides 13a, 13b, 13c to one another, can be seen.
  • the flank sides 13a, 13b, 13c have a flat or convex shape, which each merge into the rounded shape of the corner regions 14a, 14b, 14c.
  • the fastening element has a radial length R, which can be 90 mm, for example.
  • the radii of curvature r 2 of the outer, first and second corner regions 14, 14b can be 20 mm, for example.
  • the radius of curvature r 4 of the inner, third corner region 14c can be 17 mm, for example.
  • the first flank side 13a is flat and has a length li, which can be 45 mm, for example.
  • the length li is that section of the first flank side 13a between the first and the second corner region 14a, 14b, which is straight or flat.
  • the two remaining flank sides 13b, 13c are each convex with the same radius of curvature r 3 , where r 3 can be 67 mm, for example.
  • the flank sides 13a, 13b, 13c run obliquely and enclose an angle with the surface normal of the rear side 11 of the friction ring 100. This angle can be 8°, for example.
  • FIG. 4 shows a partial top view of two fastening elements 11 of the friction ring 100 .
  • a cooling element 16 is arranged between the two fastening elements 11 .
  • the cooling element 16 is designed as a cooling rib which extends in the radial direction.
  • the cooling fin has a height that does not exceed the height of the fastening elements 11 .
  • the cooling fin essentially has a trapezoidal shape.
  • Circulation elements 17 are located laterally next to the cooling element 16 arranged. In each case, two circulation elements 17 are arranged between the cooling element 16 and one of the fastening elements 11 .
  • Each circulation element 17 is arranged in an area of the outer circumference 22 and in the area of the inner circumference 23 of the friction ring 100 .
  • FIG. 5 shows a cross section through a circulation element 17.
  • the circulation element 17 is in the form of a round pin, the upper side of which has a rounded, peripheral edge or crest.
  • 6 shows a cross section through the cooling element 16.
  • the cooling element 16 has sloping flanks and also an upper side with rounded, radially running edges. Both the circulation element 17 and the cooling element 16 have a rounded or concave transition area between the flank surfaces of the respective elements and the rear side 12 of the friction ring 100 .
  • R is the radial length of the fastener

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Abstract

Um ein Schienenrad, insbesondere einen Reibring für ein Schienenrad, bereitzustellen, welches eine effektive Kühlung einer Bremseinrichtung des Schienenrads ermöglicht, wird ein Reibring (100) für ein Schienenrad eines Schienenfahrzeugs vorgeschlagen, umfassend eine Reibseite mit einer Reibfläche und eine der Reibseite abgewandte Rückseite (10), wobei an der Rückseite (10) von der Rückseite (10) hervorstehende Befestigungselemente (11) angeordnet sind, wobei die Befestigungselemente (11) in einer Aufsicht betrachtet eine im Wesentlichen dreieckförmige Grundform aufweisen, wobei vorgesehen ist, dass jedes der Befestigungselemente (11) eine radiale Länge R umfasst, wobei der Reibring (100) einen inneren Durchmesser Ri und einen äußeren Durchmesser Ra umfasst, und wobei R = 0,30 – 0,90 (Ra - Ri) gilt.

Description

Reibring mit Befestigungselementen für Schienenrad
Die Erfindung betrifft einen Reibring für ein Schienenrad eines Schienenfahrzeugs, ein Schienenrad umfassend ein solchen Reibring sowie ein Schienenfahrzeug umfassend ein solches Schienenrad.
Bremseinrichtungen von Schienenfahrzeugen umfassen in der Regel Bremsscheiben mit mindestens einem Reibring, welcher eine Reibfläche aufweist. Der Reibring ist an einer Seite des Schienenrads, insbesondere an einem Steg eines Schienenrads, befestigt. Durch Betätigung eines Bremszylinders werden Bremsbeläge an die Reibfläche des Reibrings angelegt, wodurch eine Bremskraft erzeugt wird.
Hierbei besteht häufig das Problem, dass im Zuge des Bremsvorgangs erzeugte Wärme abgeführt werden muss, um ein Überhitzen der Bremseinrichtung zu hindern. Dazu sind aus dem Stand derTechnik verschiedene Kühlkonzepte bekannt, welche beispielsweise Kühlelemente umfassen, mittels welchen die während des Bremsvorgangs erzeugte Wärme an die Umgebung abgeführt werden kann.
Obwohl mit den aus dem Stand der Technik bekannten Kühlkonzepten eine gewisse Kühlwirkung erreicht werden kann, ist diese häufig unzureichend und es bedarf optimierter Kühlkonzepte, welche die erzeugte Wärme effektiver abführen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Schienenrad, insbesondere einen Reibring für ein Schienenrad, bereitzustellen, welches eine effektive Kühlung einer Bremseinrichtung des Schienenrads ermöglicht.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch einen Reibring für ein Schienenrad eines Schienenfahrzeugs, umfassend eine Reibseite mit einer Reibfläche und eine der Reibseite abgewandte Rückseite, wobei an der Rückseite von der Rückseite hervorstehende Befestigungselemente angeordneten sind, wobei die Befestigungselemente in einer Aufsicht betrachtet eine im Wesentlichen dreieckförmige Grundform aufweisen. Die Betrachtung in der Aufsicht auf das Befestigungselement bezieht sich dabei auf eine Aufsicht auf die Rückseite des Reibrings bzw. auf eine Anlagefläche des Befestigungselements zur Anlage des Reibrings an dem Radsteg.
Mittels der Befestigungselemente kann der Reibring an einem Radsteg des Schienenrads befestigt werden. Im befestigten Zustand ist die Rückseite des Reibrings dem Radsteg zugewandt. Dadurch, dass aufgrund der an der Rückseite angeordneten Befestigungselemente eine Lücke zwischen der Rückseite des Reibrings und dem Radsteg ausgebildet ist, kann vorteilhaft Kühlluft, insbesondere Umgebungsluft, in dieser Lücke zirkulieren. Dadurch kann vorteilhaft Wärme von dem Reibring, insbesondere von der Reibfläche, über die Rückseite abgeführt werden.
Um den Kühlluftstrom zwischen der Rückseite des Reibrings im Hinblick auf eine verbesserte Abführt von Wärme zu optimieren, weisen die Befestigungselemente in einer Querschnittsbetrachtung parallel zur Rückseite eine im Wesentlichen dreieckförmige Grundform auf. Es hat sich gezeigt, dass durch diese Form der Befestigungselemente eine besonders effektive Zirkulation von Kühlluft zwischen der Rückseite des Reibrings und dem Radsteg erzielen lässt.
Der Begriff „im Wesentlichen dreieckige Grundform" ist dabei derart zu verstehen, dass die Befestigungselement keine strenge Dreiecksform im mathematisch geometrischen Sinne aufweisen müssen. Beispielsweise müssen diese Ecken des Befestigungselements nicht zwingend spitz bzw. als scharfe Kante ausgestaltet sein und die Seitenflächen des Befestigungselements müssen nicht zwingend eben bzw. gerade ausgebildet sein.
Bevorzugt sind die Befestigungselemente entlang einer Umfangsrichtung des Reibrings, insbesondere gleichmäßig beabstandet, angeordnet. Insbesondere weisen die Befestigungselemente entlang des Umfangs den gleichen Winkelabstand auf.
Bevorzugt ist eine gerade Anzahl an Befestigungselementen, beispielsweise 4, 6, oder 8, vorgesehen. Alternativ kann auch eine ungerade Anzahl an Befestigungselementen vorgesehen sein, beispielsweise 3, 5 oder 7 Befestigungselemente.
Bevorzugt umfasst jedes der Befestigungselemente drei Flankenseiten. Die Flankenseiten stehen von der Rückseite des Reibrings hervor. Die Flankenseiten können im Wesentlichen senkrecht zur Rückseite angeordnet sein oder einen Winkel mit einer Flächennormalen der Rückseite einschließen. Ein solcher Winkel kann beispielweise fertigungsbedingt vorgesehen sein und zwischen 6° und 10°, bevorzugt zwischen 7° und 9°, und ganz besonders bevorzugt 8°, betragen.
Bevorzugt ist ein Übergangsbereich zwischen den drei Flankenseiten und der Oberfläche der Rückseite des Reibrings, bevorzugt vollständig um das Befestigungselement umlaufend, abgerundet bzw. konkav ausgebildet. Durch wird vorteilhaft die Zirkulation des Kühlluftstroms verbessert.
Bevorzugt sind die drei Flankenbereiche durch drei Eckbereiche miteinander verbunden sind, wobei wenigstens einer der Eckbereiche, bevorzugt zwei der Eckbereiche, ganz besonders bevorzugt alle Eckbereiche, rund ausgebildet sind. Durch die runde Ausgestaltung der Eckbereiche wird die Zirkulation der Kühlluft weiter vorteilhaft optimiert.
Bevorzugt sind wenigstens eine, bevorzugt zwei, der Flankenseiten, insbesondere zwei innere Flankenseiten, konvex ausgebildet. Die inneren Flankenseiten sind bevorzugt jene Flankenseiten, die nicht entlang des Umfangs des Reibrings ausgerichtet sind und nicht einem Außenbereich des Reibrings zugewandt sind. Die konvexe Form bezieht sich, bevorzugt ausschließlich, auf eine im Wesentlichen radiale bzw. schräg radiale Erstreckungsrichtung der jeweiligen Flankenseiten. Bevorzugt weisen zwei Flankenseiten die gleiche konvexe Form auf. Die konvexe Form der Flankenseiten sorgt ebenfalls für eine optimierte Kühlluftzirkulation.
Bevorzugt ist eine erste, äußere Flankenseite entlang des Umfangs des Reibrings und senkrecht zu einer Radialrichtung des Reibrings ausgerichtet. Bevorzugt ist die erste, äußere Flankenseite eben oder ungekrümmt ausgebildet. Bevorzugt sind die Befestigungselemente derart auf der Rückseite des Reibrings angeordnet und orientiert, dass die Befestigungselemente nur eine äußere Flankenseite aufweisen und die beiden anderen Flankenseiten im Wesentlichen nach innen gerichtet sind. In dieser Konfiguration zeigt eine der Ecken des dreieckförmigen Befestigungselements in Richtung eines gemeinsamen Schnittpunktes, der nicht im Zentrum des Reibrings liegen muss. Bevorzugt umfasst jedes der Befestigungselemente eine radiale Länge R. Die radiale Länge R ist bevorzugt ein kürzester Abstand zwischen der äußeren Flankenseite, insbesondere an dessen Mittelpunkt, und einem Eckbereich zwischen den beiden inneren Flankenseiten, gemessen an einer Oberseite bzw. Anlagefläche des Befestigungselements.
Bevorzugt weisen die Befestigungselemente an ihrer Oberseite eine ebene Anlagefläche zur Anlage an dem Radsteg des Schienenrads. Die Anlagefläche ist ebenfalls bevorzugt im Wesentlichen dreieckförmig ausgebildet.
Bevorzugt umfasst der Reibring einen inneren Durchmesser Ri und einen äußeren Durchmesser Ra, wobei R = 0,30 - 0,90 (Ra - Ri), bevorzugt R = 0,50 - 0,70 (Ra - Ri), besonders bevorzugt R = 0,55 - 0,65 (Ra - Ri), gilt. Für diese Werte ergibt sich eine optimale Größe der Befestigungselemente im Verhältnis zum Reibring, sodass zum einen eine zuverlässige Befestigung durch eine ausreichend große Anlagefläche zwischen Radsteg und den jeweiligen Befestigungselementen vorhanden ist und gleichzeitig genügend Raum zur Zirkulation der Kühlluft bereitgestellt wird.
Dabei kann zudem für die radiale Länge R jede Kombination der vorstehend genannten Untergrenzen und Obergrenzen gelten.
Insbesondere kann gelten R = 0,50 - 0,90 (Ra - Ri), oder R = 0,55 - 0,90 (Ra - Ri), oder R = 0,65 - 0,90 (Ra - Ri) , oder R = 0,70 - 0,90 (Ra - Ri). Ebenso kann gelten R = 0,55 - 0,70 (Ra - Ri), oder R = 0,65 - 0,70 (Ra - Ri), oder R = 0,50 - 0,65 (Ra - Ri).
Bevorzugt beträgt R zwischen 70 mm und 110 mm, besonders bevorzugt zwischen 80 mm und 100 mm, ganz besonders bevorzugt zwischen 85 mm und 95 mm. Beispielsweise kann R 90 mm betragen.
Bevorzugt weist die erste Flankenseite eine Länge h in Umfangsrichtung des Reibrings betrachtet auf, wobei h= 0,40-0,60-R bevorzugt h= 0,45-0,55-R, besonders bevorzugt li= 0,40-0,50-R, gilt. Die Länge h der ersten Flankenseiten ist bevorzugt eine maximale Länge eines gerade bzw. eben verlaufenden Abschnitts der ersten Flankenseite. Bevorzugt beträgt li zwischen 30 mm und 60 mm, besonders bevorzugt zwischen 35 mm und 55 mm, ganz besonders bevorzugt zwischen 40 mm und 50 mm. Beispielsweise kann li 45 mm betragen.
Bevorzugt gilt für einen Krümmungsradius r2 jeweils eines ersten und eines zweiten Eckbereichs zwischen einer ersten, äußeren Flankenseite einerseits und jeweils einer zweiten, inneren Flankenseite und einer dritten, inneren Flankenseite andererseits r2 = 0,15-0,29-R, bevorzugt r2 = 0,17-0,27-R, ganze besonders bevorzugt r2 = 0,20-0,24-R.
Bevorzugt beträgt r2 zwischen 10 mm und 35 mm, besonders bevorzugt zwischen 12 mm und 30 mm, ganz besonders bevorzugt zwischen 15 mm und 25 mm. Beispielsweise kann r2 20 mm betragen.
Bevorzugt gilt für einen Krümmungsradius r4 eines dritten Eckbereichs zwischen einer zweiten, inneren und einer dritten, inneren Flankenseite r4 = 0,10-0,28-R, bevorzugt r4 = 0,14-0,24-R, ganz besonders bevorzugt r4= 0,18-0,20-R.
Bevorzugt beträgt r4 zwischen 10 mm und 30 mm, besonders bevorzugt zwischen 12 mm und 25 mm, ganz besonders bevorzugt zwischen 15 mm und 20 mm. Beispielsweise kann r417 mm betragen.
Bevorzugt gilt für einen Krümmungsradius r3 jeder der konvexen Flankenseiten r3 = 0,5- 1,00-R, bevorzugt r3 = 0,7-0, 8 R, ganz besonders bevorzugt r3 = 0,72-0,75-R.
Bevorzugt beträgt r3 zwischen 55 mm und 80 mm, besonders bevorzugt zwischen 60 mm und 75 mm, ganz besonders bevorzugt zwischen 65 mm und 70 mm. Beispielsweise kann r3 67 mm betragen.
Durch die zuvor beschriebenen Parameter ergibt sich eine Geometrie der Befestigungselemente, welche eine besonders effektive Zirkulation von Kühlluft ermöglicht. Dadurch wird die Abfuhr von Wärme vorteilhaft verbessert. Vorteilhaft können auch die Befestigungselemente aufgrund ihrer Form selbst zur Kühlung des Reibrings beitragen, indem Wärme über die Befestigungselemente abgegeben wird.
Bevorzugt sind in der Rückseite wenigstens eine, bevorzugt zwei, ganz besonders bevorzugt drei, bevorzugt radiale, Zentriernuten angeordnet. In die Zentriernuten können bevorzugt Gleitsteine eingesetzt sein, wobei die Zentriernuten zur Führung der Gleitsteine dienen. Die Gleitsteine dienen der Zentrierung des Reibrings bei thermischen Ausdehnungen. Bevorzugt sind die Zentriernuten gleichmäßig beabstandet entlang des Umfangs des Reibrings angeordnet.
Bevorzugt ist an der Rückseite wenigstens ein Kühlelement, insbesondere eine sich bevorzugt radial nach außen erstreckende Kühlrippe, angeordnet. Bevorzugt ist je ein Kühlelement zwischen zwei Befestigungselementen angeordnet. Bevorzugt ist eine Höhe des wenigstens einen Kühlelements kleiner oder gleich groß wie die Höhe der Befestigungselemente bezogen auf die Oberfläche der Rückseite des Reibrings.
Bevorzugt kann das wenigstens eine Kühlelement, insbesondere in der Ausgestaltung als Kühlrippe, in einer Draufsicht eine gerade oder eine geschwungene Form aufweisen.
Bevorzugt ist an der Rückseite wenigstens ein, insbesondere rund ausgebildetes, Zirkulationselement angeordnet. Die Zirkulationselemente dienen dazu, den Verlauf des Kühlluftstroms zwischen der Rückseite des Reibrings und dem Radsteg zu optimieren und somit die Kühlleistung weiter zu verbessern. Bevorzugt sind mehrere Zirkulationselemente symmetrisch auf dem Reibring angeordnet. Bevorzugt ist eine erste Reihe an Zirkulationselementen entlang eines äußeren Randbereichs der Rückseite angeordnet und eine zweite Reihe an Zirkulationselementen entlang eines inneren Randbereichs der Rückseite angeordnet. Bevorzugt sind Zirkulationselemente jeweils zwischen den Befestigungselementen angeordnet. Bevorzugt sind Zirkulationselement jeweils neben, insbesondere beidseitig neben, einem Kühlelement angeordnet. Das wenigstens eine Zirkulationselement kann beispielsweise ein runder Stift sein, welcher von der Oberfläche der Rückseite des Reibrings hervorsteht. Bevorzugt ist eine Höhe des wenigstens einen Zirkulationselements kleiner oder gleich groß wie die Höhe der Befestigungselemente bezogen auf die Oberfläche der Rückseite des Reibrings. Bevorzugt ist jedem Befestigungselement wenigstens ein Kühlelement und/oder wenigstens ein Zirkulationselement, zugeordnet. Bevorzugt bilden so das Befestigungselement, das wenigstens eine Kühlelement und/oder das wenigstens eine Zirkulationselement eine Gruppe von Elementen, wobei eine solche Gruppe wiederholt über den Umfang des Reibrings angeordnet ist.
Bevorzugt umfasst der Reibring mehrere Reibringsegmente. Bevorzugt weisen die Reibringsegmente die gleiche Größe auf. Bevorzugt sind die Befestigungselemente gleichmäßig auf die Reibringsegmente verteilt. Bevorzugt sind die Reibringsegmente mittels Verbindungselementen, insbesondere mittels Verbindungsbolzen, miteinander verbunden.
Bevorzugt umfasst wenigstens eines der Befestigungselemente eine Durchgangsbohrung durch den Reibring oder ein Sackloch. Die Durchgangsbohrung bzw. das Sackloch dient zur Befestigung, insbesondere zur Verschraubung, des Reibrings an dem Radsteg.
Bevorzugt umfasst jedes der Befestigungselemente eine Durchgangsbohrung durch den Reibring oder ein Sackloch, wobei sich in Umfangsrichtung des Reibrings betrachtet Befestigungselemente mit Durchgangsbohrung und Sackloch abwechseln. Bevorzugt können zwei Reibringe auf gegenüberliegenden Seiten des Schienenrad angeordnet werden, bevorzugt derart, dass sich ein Befestigungselement mit einem Sackloch einem Befestigungselement mit einer Durchgangsbohrung gegenüberliegt. Dadurch kann vorteilhaft eine Befestigungsmittel, beispielsweise eine Gewindeschraube, durch die Durchgangsbohrung der ersten Reibscheibe in das Sackloch des zweiten Reibringes geführt und dort befestigt bzw. verschraubt werden.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wir ferner gelöst durch ein Schienenrad aufweisend wenigstens einen, bevorzugt zwei, Reibring bzw. Reibringe mit den zuvor beschriebenen Merkmalen.
Weiterhin wird die erfindungsgemäße Aufgabe gelöst durch ein Schienenfahrzeug aufweisend ein zuvor beschriebenes Schienenrad. Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen in
Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Reibring mit Befestigungselementen,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Reibrings,
Fig. 3 eine ausschnittsweise Draufsicht auf ein Befestigungselement,
Fig. 4 eine ausschnittsweise Draufsicht auf zwei Befestigungselemente sowie einer Kühlrippe und Zirkulationselemente,
Fig. 5 eine Querschnittdarstellung durch ein Zirkulationselement, und
Fig. 6 eine Querschnittdarstellung durch die Kühlrippe.
Fig. 1 zeigt einen Reibring 100 in einer Draufsicht. Der Reibring 100 weist eine hier nicht zu erkennende Reibseite und eine der Reibseite abgewandte Rückseite 10 auf. Ferner weist der Reibring einen Innendurchmesser Ri und einen Außendurchmesser Ra auf. An der Rückseite 10 sind acht Befestigungselemente 11 angeordnet, wobei die Befestigungselemente entlang des Umfangs des Reibrings 100 gleichmäßig beabstandet angeordnet sind. Die Befestigungselemente 11 weisen eine dreieckige Grundform auf. Insbesondere ist eine Anlagefläche, welche als ein Plateau ausgebildet ist, eine dreieckige Grundform auf.
Die Befestigungselemente 11 sind jeweils gleich ausgebildet. Jedes Befestigungselement 11 weist eine Flankenfläche 12 auf, welche entlang eines Umfangs des Befestigungselements 11 verläuft. Ferner weist das Befestigungselement 11 eine erste Flankenseite 13a, eine zweite Flankenseite 13b, und eine dritte Flankenseite 13c auf. Der erste Flankenbereich 13a ist im Wesentlichen eben ausgebildet und ist entlang eines äußeren Umfangs des Reibrings 100 ausgerichtet. Eine Flächennormale der ersten Flankenseite 13a verläuft also entlang einer radialen Erstreckung des Reibrings 100. Die beiden weiteren Flankenseiten 13b und 13c sind konvex ausgebildet. Die Flankenseiten 13b und 13c sind im Wesentlichen von einem äußeren Umfang zu einem inneren Umfang des Reibrings 100 hin verlaufend angeordnet. Das Befestigungselement 11 weist ferner einen ersten Eckbereich 14a, einen zweiten Eckbereich 14b und einen dritten Eckbereich 14c auf. Die Eckbereiche 14a, 14b, 14c sind abgerundet ausgestaltet. Der erste Eckbereich 14a und der zweite Eckbereich 14b weisen den gleichen Krümmungsradius r2 auf und sind der äußeren Umfangsfläche des Reibrings 100 zugewandt angeordnet. Der dritte Eckbereich 14c weist einen Krümmungsradius r4 auf, welcher verschieden, insbesondere kleiner, als der Krümmungsradius r2 des ersten bzw. des zweiten Eckbereichs ist. Der dritte Eckbereich 14c ist einer innerem Umfangsfläche des Reibrings 100 zugewandt angeordnet und ist in Richtung eines Mittelpunkts des Reibrings 100 hin orientiert.
Ferner weist der Reibring 100 Kühlelemente 16 in Form von Kühlrippen sowie Zirkulationselemente 17 auf, welche nachfolgend noch näher beschrieben werden.
Jedes der Befestigungselemente 11 weist entweder ein Durchgangsbohrung 18 oder ein Sackloch 19 auf. Wie in Figuren 1 und 2 gezeigt wechseln sich Befestigungselemente 11 mit Sackloch 19 und Befestigungselemente 11 mit Durchgangsbohrung 18 ab. Dadurch können vorteilhaft zwei Reibringe 100 an einem Schienenrad sich gegenüberliegend an zwei Seiten des Radstegs derart angeordnet und wechselseitig befestigt werden, dass ein Befestigungselement 11 mit Durchgangsbohrung 18 eines ersten Reibrings 100 einem Befestigungselement 11 mit einem Sackloch 19 eines zweiten Reibrings 100 gegenüberliegt, um ein Befestigungselement durch die Durchgangsbohrung 18 in das Sackloch 19 zu führen.
Fig. 2 zeigt den Reibring 100 in einer perspektivischen Ansicht. Zu erkennen sind insbesondere die Flankenseiten 13a, 13b, 13c. Ferner ist zu sehen, dass ein Übergangsbereich 15 zwischen der Flankenfläche bzw. den Flankenseiten 13a, 13b, 13c und den Eckbereichen 14a, 14b, 14c einerseits und der Rückseite 10 des Reibrings 100 andererseits entlang eines Umfangs des Befestigungselements 11 abgerundet bzw. konkav ausgebildet ist. In Fig. 2 ist darüber hinaus zu erkennen, dass der Reibring 100 aus Reibringsegmenten zusammengesetzt ist. In der hier gezeigten Ausführungsform ist der Reibring 100 aus vier Reibringsegmenten 20a, 20b, 20c, 20d zusammengesetzt. Die Reibringsegmente 20a, 20b, 20c, 20d werden mittels hier nicht dargestellten Verbindungsbolzen miteinander verbunden. Die Reibringsegmente 20a, 20b, 20c, 20d sind im Wesentlichen gleich ausgestaltet. Jedes der Reibringsegmente 20a, 20b, 20c, 20d weist zwei Befestigungselemente 11 auf.
Fig. 3 zeigt eine Detailansicht eines Befestigungselements 11. Zu sehen sind die drei Flankenseiten 13a, 13b, 13c sowie die drei Eckbereiche 14a, 14b, 14c, welche die Flankenseiten 13a, 13b, 13c miteinander verbinden. Die Flankenseiten 13a, 13b, 13c weisen eine ebene oder eine konvexe Form auf, welche jeweils in die abgerundete Form der Eckebereiche 14a, 14b, 14c übergehen.
Das Befestigungselemente weist eine radiale Länge R auf, welche beispielsweise 90 mm betragen kann. Die Krümmungsradien r2 der äußeren, ersten und zweiten Eckbereiche 14, 14b kann beispielsweise 20 mm betragen. Der Krümmungsradius r4 des inneren, dritten Eckbereichs 14c kann beispielsweise 17 mm betragen.
Die erste Flankenseite 13a ist eben ausgebildet und weist eine Länge li, welche beispielsweise 45 mm betrage kann. Die Länge li ist jener Abschnitt der ersten Flankenseite 13a zwischen dem ersten und dem zweiten Eckbereich 14a, 14b, welche gerade bzw. eben verläuft. Die beiden übrigen Flankenseiten 13b, 13c sind jeweils konvex mit dem gleichen Krümmungsradius r3 ausgebildet, wobei r3 beispielsweise 67 mm betragen kann. Die Flankenseiten 13a, 13b, 13c verlaufen schräg und schließen einen Winkel mit der Flächennormalen der Rückseite 11 des Reibrings 100 ein. Dieser Winkel kann beispielsweise 8° betragen.
In Fig. 4 ist eine ausschnittsweise Aufsicht auf zwei Befestigungselemente 11 des Reibrings 100 gezeigt. Zwischen den beiden Befestigungselementen 11 ist ein Kühlelement 16 angeordnet. Das Kühlelement 16 ist als Kühlrippe ausgestaltet, welche sich in radialer Richtung erstreckt. Die Kühlrippe weist eine Höhe auf, die die Höhe der Befestigungselemente 11 nicht übersteigt. Die Kühlrippe weist im Wesentlichen eine Trapezform auf. Seitlich neben dem Kühlelement 16 sind Zirkulationselemente 17 angeordnet. Dabei sind jeweils zwei Zirkulationselemente 17 zwischen dem Kühlelement 16 und einem der Befestigungselemente 11 angeordnet. Jeweils Zirkulationselemente 17 sind in einem Bereich des äußeren Umfangs 22 und im Bereich des inneren Umfangs 23 des Reibrings 100 angeordnet.
Fig. 5 zeigt einen Querschnitt durch ein Zirkulationselement 17. Das Zirkulationselement 17 weist die Form eines runden Stifts auf, dessen Oberseite eine abgerundete, umlaufende Kante oder Kuppe aufweist. Fig. 6 zeigt einen Querschnitt durch das Kühlelement 16. Das Kühlelemente 16 weist schräg verlaufende Flanken und ebenfalls eine Oberseite mit abgerundeten, radial verlaufenden Kanten auf. Sowohl das Zirkulationselement 17 als auch das Kühlelement 16 weisen einen abgerundeten bzw. konkaven Übergangsbereich zwischen den Flankenflächen der jeweiligen Elemente und der Rückseite 12 des Reibrings 100 auf.
Bezugszeichenliste:
100 Reibring
10 Rückseite des Reibrings
11 Befestigungselement
12 Flankenfläche
13a erste Flankenseite
13b zweite Flankenseite
13c dritte Flankenseite
14a erster Eckbereich
14b zweiter Eckbereich
14c dritter Eckbereich li Länge des ersten Flankenbereichs r2 Krümmungsradius des ersten und zweiten Eckbereichs r3 Krümmungsradius der ersten und/oder der zweiten Flankenseite r4 Krümmungsradius des dritten Eckbereichs
R radiale Länge des Befestigungselements
Ri innerer Durchmesser des Reibrings
Ra äußerer Durchmesser des Reibrings
15 Übergangsbereich
16 Kühlelement
17 Zirkulationselement
18 Durchgangsbohrung
19 Sackloch
20a, 20b,
20c, 20d Reibringsegmente

Claims

Ansprüche
1. Reibring (100) für ein Schienenrad eines Schienenfahrzeugs, umfassend eine Reibseite mit einer Reibfläche und eine der Reibseite abgewandte Rückseite
(10), wobei an der Rückseite (10) von der Rückseite (10) hervorstehende Befestigungselemente (11) angeordnet sind, wobei die Befestigungselemente
(11) in einer Aufsicht betrachtet eine im Wesentlichen dreieckförmige Grundform aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Befestigungselemente (11) eine radiale Länge R umfasst, wobei der Reibring (100) einen inneren Durchmesser Ri und einen äußeren Durchmesser Ra umfasst, und wobei R = 0,30 - 0,90 (Ra - Ri) gilt.
2. Reibring (100) nach Anspruch 1, wobei die Befestigungselemente (11) entlang einer Umfangsrichtung des Reibrings (100), insbesondere gleichmäßig beabstandet, angeordnet sind.
3. Reibring (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei jedes der Befestigungselemente (11) drei Flankenseiten (13a, 13b, 13c) umfasst.
4. Reibring (100) nach Anspruch 3, wobei die drei Flankenseiten (13a, 13b, 13c) durch drei Eckbereiche (14a, 14b, 14c) miteinander verbunden sind, wobei wenigstens einer der Eckbereiche (14a, 14b, 14c), bevorzugt zwei der Eckbereiche (14a, 14b, 14c), ganz besonders bevorzugt alle Eckbereiche (14a, 14b, 14c), rund ausgebildet sind.
5. Reibring (100) nach Anspruch 3 oder 4, wobei wenigstens eine, bevorzugt zwei, der Flankenseiten (13b, 13c), insbesondere zwei innere Flankenseiten (13b, 13c), konvex ausgebildet sind.
6. Reibring (100) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei eine erste, äußere Flankenseite (13a) entlang des Umfangs des Reibrings (100) und senkrecht zu einer Radialrichtung ausgerichtet ist. Reibring (100) nach Anspruch 5, wobei die erste, äußere Flankenseite (13a) eben ausgebildet ist. Reibring (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei R = 0,50 - 0,70 (Ra - Ri), bevorzugt R = 0,55 - 0,65 (Ra - Ri), gilt. Reibring (100) nach Anspruch 7, wobei jedes der Befestigungselemente (11) eine radiale Länge R umfasst, wobei die erste Flankenseite (13) eine Länge li in Umfangsrichtung des Reibrings (100) betrachtet aufweist, wobei li= 0,40-0,60-R bevorzugt li = 0,45-0,55-R, besonders bevorzugt li = 0,40-0,50-R, gilt. Reibring (100) nach Anspruch 4, wobei jedes der Befestigungselemente (11) eine radiale Länge R umfasst , wobei für einen Krümmungsradius r2 jeweils eines ersten und eines zweiten Eckbereichs (14a, 14b) zwischen einer ersten, äußeren Flankenseite (13a) einerseits und jeweils einer zweiten, inneren Flankenseite (13b) und einer dritten, inneren Flankenseite (13c) andererseits r2 = 0,15-0,29-R, bevorzugt r2 = 0,17-0,27-R, ganze besonders bevorzugt r2 = 0,20-0,24-R, gilt. Reibring (100) nach Anspruch 4, wobei jedes der Befestigungselemente (11) eine radiale Länge R umfasst , wobei für einen Krümmungsradius r4 eines dritten Eckbereichs (14c) zwischen einer zweiten, inneren und einer dritten, inneren Flankenseite (13b, 13c) r4 = 0,10-0,28-R, bevorzugt r4 = 0,14-0,24-R, ganz besonders bevorzugt r4= 0,18-0,20-R, gilt. Reibring (100) nach Anspruch 5, wobei jedes der Befestigungselemente (11) eine radiale Länge R umfasst, wobei für einen Krümmungsradius r3 jeder der konvexen Flankenseiten (13b, 13c) r3 = 0,5-1,00-R, bevorzugt r3 = 0, 7-0,8 R, ganz besonders bevorzugt r3 = 0,72-0,75-R, gilt. Reibring (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei in der Rückseite (10) wenigstens eine, bevorzugt zwei, ganz besonders bevorzugt drei, radiale Zentriernuten angeordnet sind. 15 Reibring (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei an der Rückseite (10) wenigstens ein Kühlelement (16), insbesondere eine sich, bevorzugt radial, nach außen erstreckende Kühlrippe, angeordnet ist. Reibring (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei an der Rückseite (10) wenigstens ein, insbesondere rund ausgebildetes, Zirkulationselement (17) angeordnet ist. Reibring (100) nach Anspruch 14 und/oder 15, wobei jedem Befestigungselement (11) wenigstens ein Kühlelement (16) und/oder wenigstens ein Zirkulationselement (17), zugeordnet ist. Reibring (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei der Reibring (100) mehrere Reibringsegmente (20a, 20b, 20c, 20d) umfasst. Reibring (100) nach Anspruch 17, wobei die Reibringsegmente (20a, 20b, 20c, 20d) mittels Verbindungselementen, insbesondere mittels Verbindungsbolzen (21), miteinander verbunden sind. Reibring (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei wenigstens eines der Befestigungselemente (11) eine Durchgangsbohrung (18) durch den Reibring (100) oder ein Sackloch (19) umfasst. Reibring (100) nach Anspruch 18, wobei jedes der Befestigungselemente (11) eine Durchgangsbohrung (18) durch den Reibring (100) oder ein Sackloch (19) umfasst und wobei sich in Umfangsrichtung des Reibrings (100) betrachtet Befestigungselemente (11) mit Durchgangsbohrung (18) und Sackloch (19) abwechseln. Schienenrad eines Schienenfahrzeugs, aufweisend wenigstens einen, bevorzugt zwei, Reibring (100) bzw. Reibringe (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche. Schienenfahrzeug, aufweisend wenigstens ein Schienenrad nach Anspruch 21.
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