Die Erfindung betrifft eine Verbundbremsklotzsohle aus Metall, insbesondere aus Gußeisen, für einen Verbundbremsklotz weiter insbesondere für Schienen- fahrzeuge, wobei die Verbundbremsklotzsohle einen plattenförmigen Grundkörper mit einer Tragfläche auf einer Innenseite für eine Kunststoffmasse des Verbundbremsklotzes aufweist, wobei der Grundkörper eine in den Grundkörper eingebettete Stahleinlage aufweist und wobei, vorzugsweise, auf der Innenseite des Grundkörpers Haltezapfen für die Kunststoffmasse vorgesehen sind. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung einen Verbundbremsklotz mit einer Verbundbremsklotzsohle und mit einem fest mit der Verbundbremsklotzsohle verbundenen Verbundreibstoff, insbesondere mit einer Kunststoffmasse.

Aus dem Stand der Technik sind Bremsklötze bekannt, bei denen eine Verbund- bremsklotzsohle bzw. der Bremsklotzrücken fest mit einer Kunststoffmasse verbunden ist. Die Verbundbremsklotzsohle weist ein Gehäuse aus Gußeisen auf, das aus einer gegossenen plattenförmigen Rückwand als Grundkörper und einem umlaufenden Rahmen gebildet wird. Bei der Herstellung des bekannten Verbundbremsklotzes wird die Kunststoffmasse als Granulat in das Gehäuse einge- füllt, gleichmäßig verteilt und gepreßt. Anschließend ist eine Ofenhärtung vorgesehen. Die Gesamtbremsfläche des Bremsklotzes wird bei diesen Bremsklötzen zu einem überwiegenden Anteil durch eine Reib- bzw. Außenfläche der Kunststoffmasse und zu einem geringeren Anteil durch eine Außenfläche des Gehäuserahmens gebildet. Die Verbundbremsklotzsohle kann im übrigen Zwischenwän- de aufweisen, die der mechanischen Festigkeit und der Wärmeableitung dienen.

Aus der DE 10 2007 044 744 Al ist ein Verbundbremsklotz bekannt, der einen geräuscharmen Bremsbetrieb bei verringerter Abtragswirkung auf die Lauffläche des Rades und bei hoher Bremswirkung auch bei Nässe ermöglicht. Im übrigen läßt sich der bekannte Verbundbremsklotz bei geringerer Ausschußquote herstellen und weist eine hohe Haftung zwischen der Kunststoffmasse und der Verbundbremsklotzsohle auf. Dazu ist der Grundkörper der Verbundbremsklotzsohle an den Längsseiten rahmenlos ausgebildet und weist an jeder Querseite eine wangenförmige Seitenwand auf, wobei die Kunststoffmasse zwischen den Sei- tenwänden angeordnet ist und wobei jede Seitenwand wenigstens eine sich von der Oberseite der Seitenwand in Richtung zu der Tragfläche erstreckenden Unterbrechung aufweist. Durch die Unterbrechung wird die Seitenwand in wenigstens zwei stegförmige Seitenwandabschnitte unterteilt, wobei Stirnflächen der Seitenwandabschnitte einen Anteil an der Gesamtbremsfläche bilden. Im übrigen sind Haltezapfen auf dem Grundkörper vorgesehen, die sich von der Tragfläche ausgehend in Richtung zur Bremsfläche erstrecken, wobei Stirnflächen der Haltezapfen einen Anteil der Gesamtbremsfläche bilden. Aus der DE 10 2007 044 744 Al ist auch ein Verbundbremsklotz bekannt, dessen Grundkörper vollständig rahmenlos ausgebildet ist und über die Tragfläche verteilt angeordnete Halte- zapfen für die Kunststoffmasse aufweist.

Die aus der DE 10 2007 044 744 Al bekannten Verbundbremsklotzsohlen weisen darüber hinaus eine in den Grundkörper beim Gießprozeß des Grundkörpers eingebettete Stahleinlage auf, die sich koaxial zur Mittellängsachse des Grund- körpers über die gesamte Länge des Grundkörpers erstreckt. Dadurch soll die Bruchneigung des Grundkörpers bei der Herstellung des bekannten Verbundbremsklotzes einerseits und während des Bremsbetriebes andererseits verringert werden. Die Stahleinlage weist über die gesamte Erstreckung in Längsrichtung des Grundkörpers einen rechteckigen Querschnitt geringer Höhe auf. Dabei ist der Abstand der Stahleinlage vom Sohlenrücken der Verbundbremsklotzsohle im Bereich der Mittelquerachse des Grundkörpers zwischen den mittleren Haltezapfen und an den Außenrändern des Grundkörpers im Bereich der Seitenwände bzw. der randnahen Haltezapfen größer als der Abstand der Stahleinlage vom Sohlenrücken in den übrigen Bereichen des Grundkörpers. Wenngleich die Ausschußquote bei dem aus der DE 10 2007 044 744 Al bekannten Verbundbremsklotz bereits vergleichsweise gering ist, kommt es gleichwohl noch immer beim Pressen der Kunststoffmasse auf den Grundkörper zur Produktion von fehlerhaften Teilen, was unerwünscht ist. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbundbremsklotzsohle und einen Verbundbremsklotz jeweils der eingangs genannten Art weiterzubilden, so daß eine sehr geringe Ausschußquote bei der Herstellung gewährleistet ist. Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe ist bei einer Verbundbremsklotzsohle der eingangs genannten Art vorgesehen, daß die Stahleinlage im wesentlichen über die gesamte Länge des Grundkörpers einen nicht-eckigen, vorzugsweise einen nicht-rechteckförmigen, weiter vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt, aufweist. Auch ist es möglich, daß die Stahleinlage einen ovalen Querschnitt o- der einen n-eckigen Querschnitt mit gerundeten Kanten aufweist. Versuche, die im Zusammenhang mit der Erfindung durchgeführt worden sind, haben gezeigt, daß bei Verwendung einer Stahleinlage mit nicht-rechteckförmigem und vorzugsweise kreisförmigem Querschnitt der bei der Bremsklotzherstellung anfallende Anteil von Bremsklötzen, die fehlerhaft sind, deutlich gegenüber dem Stand der Technik reduziert werden kann. Es konnte weiter festgestellt werden, daß bei der Herstellung der Verbundbremsklotzsohle des bekannten Verbundbremsklotzes mit rechteckförmiger Stahleinlage aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Gußeisen und Stahl Spannungen auftreten können, die beim anschließenden Pressen der Kunststoffmasse auf den Grundkörper zur Rißbildung im Grundkörper führen und den Ausschuß vergrößern. Er- findungsgemäß hat sich dagegen gezeigt, daß die auf die unterschiedlichen Wärmeausdehnungen von Gußeisen und Stahl zurückzuführenden Spannungen deutlich reduziert werden können, wenn die Stahleinlage abweichend zum Stand der Technik einen nicht-rechteckförmigen, vorzugsweise kreisförmigen Querschnitt, aufweist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. Die eingangs genannten Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung sowie die in den Unteransprüchen beschriebenen Merkmale und Aspekte der vorliegenden Erfindung können unabhängig voneinander, aber auch in einer beliebigen Kombination, auch mit Merkmalen, die sich aus der Beschreibung ergeben, realisiert werden.

Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Aus- führungsform anhand der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Verbundbremsklotzsoh-

Ie, Fig. 2 eine Schnittansicht der in Fig. 1 dargestellten Verbundbremsklotzsohle entlang der Linie II - II aus Fig. 1, Fig. 3 eine Schnittansicht der in Fig. 2 dargestellten Verbundbremsklotzsohle entlang der Linie III - III aus Fig. 2, Fig. 4 eine Schnittansicht der in Fig. 2 dargestellten Verbundbremsklotzsohle entlang der Linie IV - IV aus Fig. 2,

Fig. 5 eine Schnittansicht der in Fig. 1 dargestellten Verbundbremsklotzsohle entlang der Linie V - V aus Fig. 1,

Fig. 6 eine Teilquerschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Verbundbremsklotzes und

Fig. 7 eine Seitenansicht des in Fig. 6 dargestellten Verbundbremsklotzes.

In Fig. 1 ist eine Verbundbremsklotzsohle 1 aus Gußeisen dargestellt für einen in den Fig. 6 und 7 gezeigten Verbundbremsklotz für verschiedene Fahrzeuge, insbesondere für ein Schienenfahrzeug. Die Verbundbremsklotzsohle 1 weist einen plattenförmigen Grundkörper 2 mit einer Tragfläche 3 auf einer Innenseite 4 für eine Kunststoffmasse des Verbundbremsklotzes auf. Im übrigen weist der Grundkörper 2 eine in den Grundkörper 2 eingegossene Stahleinlage 5 auf. Die Stahleinlage 5 ist in den Fig. 2 bis 5 dargestellt. Auf der Innenseite 4 des Grundkörpers 2 sind Haltezapfen 6, 7 für die Kunststoffmasse vorgesehen. Bei der dargestellten Verbundbremsklotzsohle 1 ist weiter vorgesehen, daß die Stahleinlage 5 im wesentlichen über die gesamte Länge des Grundkörpers 2 einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, was sich aus den Fig. 2 bis 5 ergibt. Dadurch können Spannungen zwischen dem gußeisernen Grundkörper 2 und der im Grundkörper 2 eingebetteten Stahleinlage 5, die aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten von Gußeisen und Stahl beim Gießprozeß der Verbundbremsklotzsohle 1 und beim anschließenden Abkühlen auftreten können, in erheblichem Umfang reduziert werden. Die Ausschußmenge bei der Herstellung der dargestellten Verbundbremsklotzsohle 1 und die Bruchneigung der Verbundbremsklotzsohle 1 sind daher sehr gering. Bei der dargestellten Ausführungsform weist der Grundkörper 2 auf der Innenseite 4 zwei auf gegenüberliegenden Seiten der Mittelquerachse Y des Grundkörpers 2 angeordnete mittlere Haltezapfen 6, 7 und zwei Außenbereiche 8, 9 auf, wobei die Außenbereiche 8, 9 mit Bezug auf die Tragfläche 3, d. h. auf die Oberfläche des Grundkörpers 2 auf der Innenseite 4, seitlich an die mittleren Haltezapfen 6, 7 angrenzen. Bei der dargestellten Ausführungsform sind lediglich zwei Haltezapfen 6, 7 vorgesehen, wobei der Grundkörper 2 im Bereich der Mittelquerachse Y zapfenfrei ausgebildet ist und wobei auf beiden Seiten der Mittelquerachse Y jeweils lediglich ein mittig angeordneter Haltezapfen 6, 7 vorgesehen ist. Die Erfindung läßt es jedoch bedarfsweise auch zu, daß weitere Haltezapfen an dem Grundkörper 2 vorgesehen sind. Im übrigen ist der Grundkörper 2 bei der dargestellten Ausführungsform an den Längsseiten rahmenlos ausgebildet und weist an den Querseiten wangenformige Seitenwände 10, 11 auf. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, daß an der Stelle von Seitenwänden 10, 11 weitere Haltezapfen vorgesehen sind, die sich in Längsrichtung nach außen an die mittleren Haltezapfen 6, 7 anschließen, so wie dies aus der DE 10 2007 044 744 Al bekannt ist.

Vorzugsweise kann vorgesehen sein, daß die Stahleinlage 5 über die gesamte Erstreckung in Richtung zu den äußeren Querseiten des Grundkörpers 2 in beiden Außenbereichen 8, 9 einen Abstand vom Sohlenrücken 12 der Verbundbremsklotzsohle 1 von wenigstens 4 mm, vorzugsweise von wenigstens 6 mm, aufweist, jeweils bezogen auf die Mittellängsachse der Stahleinlage 5. Durch Verlagerung der Mittellängsachse der Stahleinlage 5 in Richtung zu der Tragflä- chenoberseite kann die Neigung zur Rißbildung in den Außenbereichen 8, 9 des Grundkörpers 2 deutlich verringert werden.

Bei der dargestellten Ausführungsform beginnen die Außenbereiche 8, 9 im Ü- bergangsbereich von einem Haltezapfens 6, 7 zu einem nach außen angrenzen- den ebenen Bereich der Tragfläche 3. Die im Sinne der Erfindung definierten Außenbereiche 8, 9 enden bei der gezeigten Verbundbremsklotzsohle 1 im Bereich der Seitenwände 10, 11. Grundsätzlich können sich die Außenbereiche 8, 9 jedoch auch bis zu den äußeren Querrändern des Grundkörpers 2 erstrecken, worauf nachfolgend noch näher eingegangen wird. Darüber hinaus ist vorzugsweise vorgesehen, daß der Abstand der Stahleinlage 5 vom Sohlenrücken 12 der Verbundbremsklotzsohle 1 in beiden Außenbereichen 8, 9 stets größer ist als der Abstand der Stahleinlage 5 vom Sohlenrücken 12 der Verbundbremsklotzsohle 1 in einem mittleren Bereich 13 des Grundkörpers 2 zwischen den Haltezapfen 6, 7. Der mittlere Bereich 13 ist näherungsweise bezogen auf den Bereich zwischen den beiden Mittellängsachsen Xi, X ₂ der Haltezapfen 6, 7. Von den Mittelachsen Xi, X ₂ zu den Außenrändern der Haltezapfen 6, 7 bzw. bis zu den Außenbereichen 8,9 nimmt der Abstand der Stahleinlage 5 vom Sohlenrücken 12 S-förmig wieder zu, bis ein maximaler Abstand in den Außenbereichen 8, 9 erreicht wird. Der zuvor beschriebene Verlauf der Stahleinlage 5 führt zu sehr geringen Spannungen in der Verbundbremsklotzsohle 1 beim Herstellungsprozeß. Insbesondere kann die Bruchneigung durch Rißbildung in den Außenbereichen 8, 9 durch den beschriebenen Verlauf der Stahleinlage 5 deutlich verringert werden.

Zu dem gleichen Zweck kann vorgesehen sein, daß die Stahleinlage 5 in den beiden Außenbereichen 8, 9 über die gesamte Erstreckung in Richtung zu den äußeren Querseiten des Grundkörpers 2 bzw. in Richtung nach außen einen im wesentlichen gleichbleibenden Abstand vom Sohlenrücken 12 der Verbundbrems- klotzsohle 1 aufweist. Hier kann die Stahleinlage 5 in den beiden Außenbereichen 8, 9 über die gesamte Erstreckung einen im wesentlichen geradlinigen Verlauf aufweisen. Dies trägt weiter zu geringeren Spannungen zwischen dem Grundkörper 3 und der Stahleinlage 5 bei. Die Stahleinlage 5 kann in den Außenbereichen 8, 9 aber auch in Richtung zur Innenseite 4 des Grundkörpers 2 hin leicht gewölbt sein, wobei der Abstand zwischen der Stahleinlage 5 und der Tragfläche 3 in der Mitte der Außenbereiche 8, 9 entsprechend geringer sein kann.

Im mittleren Bereich 13 des Grundkörpers 2 kann die Stahleinlage 5 über die ge- samte Länge des Bereiches 13 zwischen den Haltezapfen 6, 7 ebenfalls einen im wesentlichen gleichbleibenden (geringen) Abstand vom Sohlenrücken 12 der Verbundbremsklotzsohle 1 aufweisen, wobei der mittlere Bereich wiederum näherungsweise bezogen ist auf die Mittellängsachsen Xi, X ₂ der Haltezapfen 6, 7. Im übrigen kann die Stahleinlage 5 in diesem Bereich des Grundkörpers 2 auch an die Krümmung des Sohlenrückens 12 angepaßt sein, so daß sich der in Fig. 2 dargestellte Verlauf ergibt. Dies trägt weiter zu einer Verringerung von Spannungen im Gußteil bei.

Das Verhältnis von Durchmesser der Stahleinlage 5 zur Dicke des Grundkörpers 2 beträgt vorzugsweise zumindest in den Außenbereichen 8, 9 des Grundkörpers 2 zwischen 0,2 bis 0,6, vorzugsweise ca. 0,4. Die Stahleinlage kann dabei einen Durchmesser von vorzugsweise 4 bis 8 mm, insbesondere von ca. 6 mm, aufweisen. Die Dicke des Grundkörpers 2 kann in den plattenförmigen Abschnitten des Grundkörpers 2 , insbesondere in den Außenbereichen 8, 9, ca. 10 mm bis 20 mm, vorzugsweise ca. 15 mm, betragen. Durch die vorgenannten Werte und Bereichsangaben wird dem unterschiedlichen Schrumpfverhalten von Gußeisen und Stahl hinreichend Rechnung getragen.

Die Stahleinlage 5 kann an den Enden abgeflacht sein, was sich aus Fig. 2 ergibt. Die Dicke der Stahleinlage 5 an den Enden kann zwischen 1 bis 3 mm, vorzugsweise weniger als 2 mm, betragen. Dabei kann die Breite der Stahleinlage 5 an den abgeflachten Enden vergrößert sein, wobei, vorzugsweise, die maximale Breite der Stahleinlage 5 an den Enden größer als 10 mm, vorzugsweise größer als 12 mm, ist. Gemäß Fig. 4 weist die Stahleinlage 5 dann in einem Längs- schnitt ein keulenartig verbreitertes Ende auf, was zu einer besseren Verankerung der Stahleinlage 5 in den Grundkörper 2 beim Gießen der Verbundbremsklotzsohle 1 führt. Insbesondere ist ein Verdrehen der Stahleinlage 5 weitgehend ausgeschlossen. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, daß die Stahleinlage 5 über die gesamte Länge, daß heißt auch an den Enden, einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.

Bei der gezeigten Ausführungsform weisen die Enden der Stahleinlage 5 einen Abstand von den Querrändern des Grundkörpers 2 von 8 mm bis 12 mm, vorzugsweise von ca. 10 mm, auf. Die Stahleinlage 5 ist dann vollständig in den Grundkörper 2 eingebettet, was sich aus Fig. 2 ergibt. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, daß die Stahleinlage 5 den Grundkörper 2 in Längsrichtung vollständig durchsetzt, wobei die Enden dann nach dem Gießen des Grundkörpers 2 abgeschliffen werden können. Auch ist es möglich, die Enden der Stahleinlage 5 am Austritt aus dem Grundkörper 2 umzubiegen und/oder abzuflachen. Jeden- falls wird das Einlegen der Stahleinlage in eine Gußform und das Fixieren der Stahleinlage 5 beim Abgießen des Grundkörpers 2 in der Gußform durch eine entsprechend große Länge der Stahleinlage 5 vereinfacht.

Wie sich weiter aus Fig. 1 ergibt, kann der Grundkörper 2 eine Mehrzahl von spiegelsymmetrisch zur Mittellängsachse X ₃ des Grundkörpers 2 angeordnete

Bohrungen 14 für die Kunststoffmasse aufweisen, wobei wenigstens eine weitere versetzt angeordnete Bohrung 15 als Vertauschsicherung vorgesehen sein kann.

Im übrigen weist die Tragfläche 3 eine Textur aus kegeligen Senkungen 16 auf, die zu einer verbesserten Verbindung zwischen der Verbundbremsklotzsohle 1 und der Kunststoffmasse führen sollen.

Schließlich weist die Tragfläche 3 im Bereich oberhalb von der Stahleinlage 5 eine sich in Längsrichtung des Grundkörpers 2 zwischen den äußeren Querseiten erstreckenden Erhöhung 17 auf, was in den Fig. 1, 3 und 5 dargestellt ist. Die Erhöhung 17 weist im Bereich der Mittelquerachse Y des Grundkörpers 2 einen einseitig von der Mittellängsachse X ₃ zu einem Längsrand des Grundkörpers 2 reichenden Querabschnitt 18 als Seitenmarkierung auf. Gemäß der dargestellten Ausführungsform dient der Querabschnitt 18 zur Markierung der inneren Längsseite der Verbundbremsklotzsohle 1.

In den Fig. 6 und 7 ist ein Verbundbremsklotz 19 mit einer in den Fig. 1 bis 5 dargstellten Verbundbremsklotzsohle 1 und einem Verbundreibstoff 20 dargestellt. Bei dem Verbundreibstoff 20 handelt es sich um eine Kunststoffmasse, die als Granulat in den Aufnahmebereich der Verbundbremsklotzsohle 1 zwischen den Seitenwänden 10, 11 des Grundkörpers 2 eingefüllt, gleichmäßig verteilt und gepreßt worden ist. Im übrigen ist eine Ofenhärtung der Kunststoffmasse vorgesehen. In Fig. 7 ist der Verbundbremsklotz 19 aus Fig. 6 von der Seite dargestellt, wobei zwei eingefräste Verschleißmarkierungen 21 auf der von einem Spurkranz eines Schienenrades abgewandten Seite des Verbundbremsklotzes 19 vorgesehen sind.