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Elastisches Rad für Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein elastisches Rad, bei welchem in bekannter Weise das elastische Organ aus zwei gegebenenfalls in
Sektoren unterteilten Kautschukringen besteht, die mit Metallarmaturen versehen und zwischen drei, wechselweise mit der Nabe und dem Rad- kranz verbundenen Metallflanschen angeordnet sind. Die Erfindung bezweckt ein insbesondere für Schienenfahrzeuge oder für solche Verwendung geeignetes Rad zu schaffen, wo die Bremsung am
Radkranz erfolgt. Bei diesen Rädern ergibt sich aus der Reibung der Bremsklötze am Radkranz eine beträchtliche Wärmemenge, die auf die Dauer den Kautschukteilen des Rades schadet, so dass es daher unbedingt nötig erscheint, diese Wärme- mengen in wirksamer Weise abzuführen.
Es bestehen bereits Vorschläge, um die Über- tragung der Wärme auf den Kautschuk durch eine Reihe von Massnahmen tunlichst zu ver- hindern, so z. B. durch die Verlegung der am
Radkranz befestigten Metallflanschen nach aussen oder durch Vorsehung einer Fliehkraft-Lüftung im Inneren der Kautschukkörper oder durch die
Einlage wärmeisolierender Materialien zwischen
Kautschukkörper und Flanschen oder schliesslich durch die Verkleinerung der Berührungsflächen zwischen den einzelnen Radteilen.
Derart gebaute Räder weisen aber den Nachteil . auf, dass sie kompliziert und kostspielig sind.
Vorliegende Erfindung bezweckt, das vorer- wähnte Ziel auf einem anderen Wege unter
Zugrundelegung einer viel einfacheren Bauart zu erreichen, u. zw. dadurch, dass die Metallarm- turen der einstückigen oder aus Segmenten be- stehenden Kautschukringe unmittelbar mit der
Raumluft in Verbindung stehen, so dass sie nahe- zu an ihrer gesamten Oberfläche vom Luftzug des in Bewegung befindlichen Fahrzeuges direkt erfasst werden. Vorteilhaft sind zu diesem
Zwecke, d. h. zur unmittelbaren Verbindung der Metallarmaturen mit der Raumluft, fenster- artige Öffnungen in den Seitenflanschen des
Rades vorgesehen, die diesen Seitenflanschen
Speichenfbrm verleihen und einen grossen Teil der äusseren Oberfläche der Metallarmaturen freilassen.
Da nach dem bekannten Lehrsatz von NEWTON bei einem mit einer Flüssigkeit in
Berührung stehenden Körper durch die Begren- zungsflächen dieses Körpers (durch Konvektion) eine Wärmemenge hindurchgeht, welche bei sonst gleichen Bedingungen der Grösse dieser Begren- zungsflächen proportional ist, d. h. proportional der Grösse der Berührungsflächen zwischen dem
Körper und der Flüssigkeit, so ist es offensichtlich, dass man auf diese Weise eine wirksame Kühlung der Flanschen erzielen kann, wodurch es möglich wird, den Übergang der Wärme auf die elastischen
Teile auf ein erträgliches Mass herabzusetzen.
Die Verkleinerung der Berührungsflächen zwischen den Flanschen und den mit dem Kaut- schuk verbundenen Metallarmaturen ergibt auch den Vorteil einer konstruktiven Vereinfachung der verschiedenen Radteile. Da wie eingangs er- wähnt, die Bremswärme am Radkranz erzeugt wird, so ist wohl die beste Lösung die, die Aussenflanschen am Radkranz und den Innenflansch an der Nabe zu befestigen. Jedoch soll auch die umgekehrte, obgleich weniger wirksame Anordnung ; nämlich die Befestigung der Aussenflanschen an der Nabe und des Innenflansches am Radkranz in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fallen.
Vorteilhaft ist es jedenfalls, die zwischen den fensterartigen Öffnungen verbleibenden Speichen oder Zonen der Seitenflanschen auf der den Metallarmaturen zugekehrten Innenseite ein konvexes Profil zu geben, um die Berührungsfläche zwischen den Seitenflanschen und Metallarmaturen auf ein Mindestmass zu beschränken.
Gemäss einer weiteren Ausbildung der Erfindung stehen die Kautschukelemente in der Richtung der Radachse unter Vorkompression und es sind in der Kautschukmasse radiale mit der Aussenluft in Verbindung stehende Aussparungen vorgesehen. Durch diese Aussparungen wird vor allem der Kraftaufwand zur Errichtung der Vorkompression verringert, also die Vorkompression begünstigt, die wichtig ist, um einerseits bei der Montage des Rades die Verbindung der Radteile zu erleichtern und anderseits bei Aufrechthaltung einer gewissen Querelastizität des Rades die aus der Drehung des Rades sich ergebende Spannungsbeanspruchung des Kautschukmaterials zu vermeiden. Durch die radialen
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Aussparungen in der Kautschukmasse wird zu dem noch die Wärmeableitung begünstigt.
Natürlich können auch noch verschiedene andere Massnahmen getroffen werden, um der Zufuhr von Wärme zum Kautschuk entgegenzuwirken oder um die dem Kautschuk zugeleitete und in ihm erzeugte Wärme zu zerstreuen, so z. B. die Einschaltung von Schichten aus wärmeisolierendem Material, wie Asbestkarton, Zellstoff, oxydiertes oder lackiertes Blech, körniges Material usw. oder die Verkleinerung der Berührungsflächen zwischen den Flanschen und den Metallarmierungen der Kautschukringe durch Anordnung von Kanälen, Schlitzen od. dgl. in den Flanschen usw. Auch andere Konstruktioneinzelheiten, wie z. B. die Befestigung der Flanschen mittels Distanzbolzen oder die Verwendung von Distanzmuffen oder-hülsen können in Anwendung kommen.
Es ist selbstverständlich, dass durch diese konstruktiven Details die Bedeutung der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigt wird, welche sich noch klarer aus der nachfolgenden Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen ergibt, in welchen Ausführungsbeispiele gezeigt sind.
Fig. 1 zeigt die Hälfte eines elastischen Rades gemäss der Erfindung in einer Ausführungsform im Schnitt, u. zw. der linke Teil gemäss der Schnittlinie I-I und der rechte Teil gemäss der Schnittlinie 1'-1'der Fig. 2. Fig. 2 zeigt das Rad gemäss Fig. 1 zum Teil in Ansicht und zum Teil im Schnitt nach Linie 11-11 der Fig. 1. Fig. 3 ist ein Schnitt nach Linie III-III der Fig. 2.
Fig. 4 zeigt eine zweite Ausführungsform des Rades im Schnitt nach Linie IV-IV der Fig. 5.
Fig. 5 zeigt das Rad gemäss Fig. 4 zum Teil in Ansicht, zum Teil im Schnitt nach Linie V-V der Fig. 4. Fig. 6 ist ein Schnitt nach Linie VI-VI der Fig. 5. In Fig. 7 ist ein Schnitt nach Linie VII-VII der Fig. 5 dargestellt, die eine andere Ausführung der Erfindung veranschaulicht.
Fig. 8 zeigt das Rad gemäss dieser Ausführungsform zum Teil in Ansicht und zum Teil im Schnitt nach Linie VIII-VIII der Fig. 7. Fig. 9 ist ein Schnitt nach Linie IX-IX der Fig. 8.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäss den Fig.
1-3 ist 1 der Radkranz und 2 die Radnabe, 3 und 4 sind die mit dem Radkranz verbundenen Aussenflanschen, 5 ist der mit der Nabe verbundene Zwischenflansch. 6 und 7 sind die elastischen Ringe (Kautschukringe), welche an den starren scheibenartigen Metallarmaturen 8 und 9 bzw.
10 und 11 befestigt sind.
Die Aussenflanschen 3 und 4 sind in dem im Bereiche der Kautschukringe 6, 7 und deren Armaturen 8, 11 gelegenen Mittelteil mit grossen fensterartigen Öffnungen 12 versehen, so dass Speichen 13 mit einem konvexen Profil 14 gebildet werden, das, wie aus Fig. 3 hervorgeht, nur eine ausserordentlich kleine Berührungsfläche mit den Scheiben 8 und 11 ergibt. Diese Scheiben stehen somit praktisch zur Gänze in direkter Berührung mit der Aussenluft und werden vom Luftzug des in Bewegung befind- lichen Fahrzeuges direkt erfasst und wirksamst gekühlt.
Die Aussenflanschen 3 und 4 sind am Radkranz durch Bolzen 14'befestigt und in ihrem gegen die Radmitte zu gelegenen Teil durch Spannbolzen 15 verbunden, die durch Distanzhülsen 16 verlaufen und Löcher 17 des Zwischenflansches mit Spiel durchqueren. Die Zentrierung der Aussenflanschen zum Radkranz erfolgt durch einen Doppelsitz, u. zw. aussen durch 25 und innen durch 26. Dieser Doppelsitz verhindert dass der Radkranz und die Flanschen, die ja verschiedene Temperaturen aufweisen werden, sich in radialer und tangentialer Richtung in verschiedenem Masse ausdehnen.
Um auch an dieser Stelle den Wärmeübergang vom Radkranz her zu erschweren, sind in den Flanschen Ausnehmungen 27 vorgesehen, welche den Übergangquerschnitt zwischen Radkranz und Flanschen verringern. 18 stellt in Fig. 3 einen der Hohlräume dar, die in der Masse der Kautschukringe 6, 7 vorgesehen sind. Diese Hohlräume bilden einen Lichtraum für die Ausdehnung des Kautschuks während seiner Formänderung unter dem Einfluss der Kompression und der seitlichen Verschiebung und sie bilden auch Luftkammern, welche durch Öffnungen in den Aussenflanschen mit der Aussenluft in Verbindung stehen und somit die Kühlung des Kautschuks fördern.
Ein kleines Erdungskabel 19 (Fig. 1) bildet eine elektrische Verbindung zwischen der Nabe und dem Radkranz. Eine solche Erdung, bestehend aus einer metallischen Verbindung, die sich den relativen Verschiebungen zwischen Mittelteil und Umfang anpasst, kann auch an anderen Stellen des Reifens vorgesehen sein.
In den Fig. 4,5, 6 ist eine Variante des vorstehend beschriebenen Rades dargestellt. Die hauptsächlichen Unterschiede sind die folgenden : Die Aussenflanschen 3, 4 sind mit der Nabe 2 und der Mittelflansch 5 mit dem Radkranz 1 verbunden. Die fensterartigen Öffnungen 12 der Aussenflanschen weisen eine ovale Form auf, die sich zur Herstellung mittels spanabhebender Maschinen besonders eignet. In den Armierungsscheiben 9 und 10, welche sich auf den Mittel flansch 5 stützen, sind kreisförmige Kanäle 20 vorgesehen, welche die Berührungsfläche zwischen diesen Scheiben und dem Flansch 5 verkleinern und dazu beitragen, die Erwärmung der Kautschukteile zu verringern. Diese Kanäle können gegebenenfalls mittels anderer, z.
B. nicht gezeichneter radialer Kanäle miteinander verbunden sein, so dass sich unter dem Einfluss der Fliehkraft eine gewisse Luftzirkulation ergibt. Die Verspannung der Aussenflanschen erfolgt durch Bolzen 21, die mit Distanzschulterstücken 22 versehen sind. Die anderen Bezugsziffern sind die gleichen wie die in den Fig. 1, 2 und 3.
In den Fig. 7,8 und 9 ist eine weitere Radvariante dargestellt, die jener der Fig. 4,5, und 6 sehr ähnlich ist und sich von dieser bloss in folgenden Punkten unterscheidet Die fensterartigen Öffnungen 12 der Aussenflanschen sind
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von viel kleinerer Abmessung. Die starren Armierungsscheiben 9 und 10, die sich auf den Mittelflansch 5 stützen, weisen keine Kanäle 20 auf. Hingegen ist der Mittelflansch 5 mit Kanälen 23 versehen und stützt sich auf die Scheiben nur in den Zonen 24 ab. Diese Kanäle 23 werden dadurch gebildet, dass der genannte Flansch ein welliges Profil erhält (Fig. 9). Auf diese Weise bilden sich Radialkanäle, die durch die Fenster- öffnungen 12 unmittelbar mit der Aussenluft in Verbindung stehen.
Natürlich können auch bei auf dem Radkranz befestigten Aussenflanschen letztere ein Wellenprofil besitzen, ähnlich jenem des Flansches 5 in Fig. 9. Ausserdem können neben den Wellungen noch Fensteröffnungen vorgesehen sein.
Es ist selbstverständlich, dass die oben besschriebenen Räder nur Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellen und dass weitere Varianten im Sinne der Erfindung möglich sind. Insbesondere können die Öffnungen, Kanäle, Profile u. dgl., die in den Flanschen oder/und Metallarmierungen angeordnet sind, solche Formen besitzen, die durch Kaltbearbeitung, z. B. Bohren, Fräsen u. dgl. herstellbar sind.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elastisches Rad für Fahrzeuge, insbesondere für Schienenfahrzeuge, bei welchen das elastische Organ aus zwei, gegebenenfalls in Sektoren unterteilten Kautschukringen besteht, die mit Metallarmaturen versehen und zwischen drei wechselweise mit der Nabe und dem Radkranz verbundenen Metallflanschen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallarmaturen (8, 11) der Kautschukringe (6, 7) oder deren Sektoren, unmittelbar mit der Raumluft in Verbindung stehen, so dass sie vom Luftzug des in Bewegung befindlichen Fahrzeuges direkt erfasst werden.