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Scheibenrad, insbesondere für Schienenfahrzeuge
Die Erfindung bezieht sich auf ein Scheibenrad, insbesondere für Schienenfahrzeuge, mit vor- wiegend auf Druck beanspruchten elastischen
Einlagen, die zwischen zwei spitzwinkelig zu- einander geneigten, der Radnabe zugekehrten
Kegelflächen eines Felgenringes mit in seinem
Querschnitt zur Nabe zeigender Spitze einerseits und den dem Radkranz zugewendeten, annähernd parallel zu den Kegelflächen des Felgenringes liegenden Kegelflächen eines im Querschnitt V-förmigen, mit der Radnabe verbundenen Ringflansches anderseits eingespannt sind.
Bei bekannten Ausführungen dieser Art ist die eine Kegelfläche des im Querschnitt V-förmigen Ringflansches durch den äusseren Teil der mit der Radnabe in einem Stück gegossenen Radscheibe gebildet, wogegen die andere Ringflansch-Kegelfläche sich an einem mit dem Randbereich der Radscheibe verschraubten Ring befindet, der solcherart mit der Radnabe nicht direkt, sondern über die mit dieser aus einem Stück gegossene Radscheibe in Verbindung steht, deren äusserer Teil die erstgenannte Ringflansch-Kegelfläche bildet.
Derart komplizierte und im übrigen noch durch Rippen versteifte Bauteile sind nur durch umständliche Giess- oder Schmiedeverfahren unter entsprechender Nachbearbeitung der Passstellen zwischen den zusammenzuschraubenden Teilen herstellbar und ergeben Radkonstruktionen, die von der mittels der Erfindung angestrebten Leichtbauweise völlig abweichen. Es ist übrigens auch bekannt, die beiden Kegelflächen des Ringflansches an zwei gleichartig ausgebildeten Ringen vorzusehen) die miteinander und mit der seitlich von ihnen liegenden Radscheibe verschraubt sind, über die sie mit der Radnabe in Verbindung stehen. Auch hier bildet die Radscheibe mit der Nabe ein kompaktes und fertigungstechnisch kompliziertes Bauelement.
Ein besonderer Nachteil dieser bekannten Ausführungen ist auch darin gelegen, dass durch die seitliche, also aussermittige, Verbindung der Radscheibe mit den beiden Ringen Biegemomente ausgelöst werden, die eine besonders kräftige und damit ebenfalls mit der durch die Erfindung angestrebten Leichtbauweise in Widerspruch stehende Aus- gestaltung, namentlich der Radscheibe, erforder- lich machen.
Erfindungsgemäss werden die genannten Nachteile dadurch vermieden, dass der Ringflansch aus den abgewinkelten Randteilen zweier einander gleicher, die Radscheibe bildender Blechringe besteht, die mit ihren Innenrändern unmittelbar am Nabenteil des Radkörpers angeschweisst und untereinander über durch Schweissen fixierte Passstifte verbunden sind, wobei die Einlagen aus giessfähigem elastischen Kunststoff bestehen.
Als Vorwerkstück für den mittleren Teil des Rades, der bisher in fabrikatorischer Beziehung die meisten Schwierigkeiten bereitet hat und dessen Gestaltung von erheblichem Einfluss auf das festigkeitsmässige Verhalten und das Gesamtgewicht des Radkörpers ist, werden also einfache Blechringe benutzt, die in einem ebenso einfachen Abkant- oder Pressvorgang jeweils zu einem Ring mit stumpfwinklig zueinander angeordneten Schenkeln gebogen werden.
Ein Paar derartiger Ringprofile zusammen ergibt bereits die mittlere Scheibenradpartie. Da die Symmetrieebene derselben mit der Hauptsymmetrieebene des ganzen Scheibenradkörpers zusammenfällt, werden die vom Radreifen herkommenden Raddrücke unter bester Ausnutzung des Radscheibenwerkstoffes zur Nabe hin übertragen. Biegebeanspruchungen der Radscheibe und insbesondere auch der Einlagen sind damit verhindert, so dass man zum einen den Leichtbau sehr weit treiben und zum andern das Federungsvermögen der elastischen Einlagen weitestgehend ausnutzen kann. Ausserdem wird die Lebensdauer der Einlagen und deren Haftvermögen bzw.
Haftsicherheit an den Metallteilen durch den Fortfall von Verwindungskräften erhöht. Den Forderungen des Leichtbaues und der einfachen Fabrikation kommt auch die gegenseitige Fixierung der die Radscheibe bildenden Blechringe mittels der Passstifte entgegen, weil gerade diese, bei Radkörpern sonst ungebräuchliche Verbindungsart eine sehr tragfähige Verklammerung der Blechringe bei geringstem Materialaufwand und ohne Schwächung des tragenden Radkörperteiles ermöglicht.
Auf Grund der stumpfwinkeligen Form der beiden Blechringe und entsprechender Bemessung der Stärke der zur
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Nabe zeigenden Ringschenkel kann man für die Nabe selbst ein einfaches, beispielsweise im Gesenkschmiedeverfahren herzustellendes Profil verwenden, wobei die zwischen den Innenrändern der Blechringe und der Radnabe vorgesehenen Schweissnähte eine sichere und einfach herzustellende Verbindung gewährleisten.
Vorteilhaft wird als Werkstoff für die Einlagen ein aus vulkanisiertem Polyurethan hergestellter Kunststoff bzw. Gummi, beispielsweise das unter der Markenbezeichnung Vulkollan"be- kanntgewordene Produkt benutzt, weil sich dieser Kunststoff neben besonders hoher Walk- und Abriebfestigkeit, ausgezeichneter Alterungsbeständigkeit, hoher Unempfindlichkeit gegen Benzin und Öle auch durch ein besonders niedriges spezifisches Gewicht auszeichnet, so dass in Verbindung mit dem als Hohlprofil ausgebildeten Felgenring eine spürbare Gewichtsverminderung des gesamten Radkörpers erzielt wird.
Die Verwendung des oben gekennzeichneten gummielastischen Kunststoffes bringt ausserdem den Vorteil, dass man nunmehr die Einlagen durch einfaches Angiessen mit dem Felgenring metallhaftend verbinden kann, während die Verbindung zwischen den so angegossenen Einlagen und den erwähnten Blechringen dann zweckmässig durch Klebeverfahren od. dgl. erfolgt. Man umgeht auf diese Weise das bisher erforderliche, zeitraubende, umständliche und in seinem Ergebnis nur schwer kontrollierbare Aufvulkanisieren der Einlagen, das bei Anwendung der bisher verwendeten natürlichen oder synthetischen Gummisorten ausnahmslos erforderlich war.
Abgesehen davon kann man im Hinblick auf die ungewöhnlich hohe Walkfestigkeit der genannten gummielastischen Kunststoffe die Druckvorspannung der Einlagen ohne Einbusse an Lebensdauer stark vermindern, so dass sich eine besonders hohe radiale und axiale Federung des erfindungsgemässen Scheibenrades ergibt. Wichtig ist auch, dass man die Federungseigenschaften bzw. die Elastizität der genannten Kunststoffe durch einfache Massnahmen, wie beispielsweise durch Hinzufügen von sogenannten Weichmachern und anderen Zusätzen, in weiten Grenzen regeln und damit den jeweiligen Belastungsverhältnissen exakt anpassen kann.
Weitere Einzelheiten der Erfindung seien an Hand der Zeichnung erläutert, die ein Ausführungsbeispiel des gummielastischen Scheibenrades wie folgt veranschaulicht :
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt des Radkörpers
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eingezeichnetem Erdungskabel, Fig. 3 eine Seitenansicht zu Fig. 1 in verkleinertem Massstabe, Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie E- F in Fig. 1 und Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie C-D in Fig. 1.
Wie insbesondere aus den Querschnittszeichnungen in den Fig. 1 und 2 zu erkennen ist, besteht das Scheibenrad gemäss der Erfindung im einzelnen aus dem Nabenteil 1, aus der so- genannten Scheibenpartie, die sich hier in der Hauptsache aus den zu einem Ringflansch zusammengefassten Blechringen 2, 3 zusammensetzt, aus den gummielastischen Einlagen 4,4' und schliesslich dem V-förmigen Felgenring 5, auf welch letzteren der Radreifen 8 aufgezogen ist. Der obengenannte Nabenteil 1 wird zweckmässig als Gesenkschmiedestück hergestellt. Die den Ringflansch bildenden Blechringe 2, 3 sind-wie man aus den Fig. 1 und 2 ohne weiteres erkennt-untereinander vollständig gleiche Teile, so dass sich besonders niedrige Herstellungs- und Lagerhaltungskosten ergeben.
Zur Verbindung der Blechringe 2, 3 untereinander dienen Passstifte 7, die nach dem Einbringen und geringem Vorspannen der Einlagen 4, 4'durch Schweissungen 7'fixiert werden.
Schweissnähte 1 a und 1 b verbinden den Nabenteil 1 mit dem Ringflansch 2, 3 und gleichzeitig aber auch die Elemente des Ringflansches untereinander. Die erwähnten Einlagen 4, 4' bestehen vorzugsweise aus ringförmigen Körpern aus gummielastischem giessfähigem Kunststoff, insbesondere aus einem Kunststoff der Gruppe Desmodur/Desmophen, der in den Fachkreisen
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Kunststoffes bedingten, vergleichsweise sehr geringen Druckvorspannung der elastischen Einlagen ergibt sich im Falle der Erfindung ein aussergewöhnlich hohes Arbeitsvermögen dieser elastischen Puffer, u. zw. sowohl in radialer, als auch in axialer Richtung.
Es ist also, im Gegensatz zur Verwendung von Gummi, nicht mehr erforderlich, die Einlagen unter hohe axiale Druckvorspannungen zu setzen, die dem üblichen Gummi zwar die Eigenschaft verleihen, die betriebsmässig auftretenden Beanspruchungen aufzunehmen, ihm anderseits aber den überwiegenden Teil seines elastischen Arbeitsvermögens nehmen.
Wie praktische Versuche gezeigt haben, kommt man bei dem neuen Radkörper mit Vorspannungen von insgesamt 6800 bis 8000 kg aus, gegenüber beispielsweise 24000-60000 kg bei gummigefederten Radkörpern mit T-förmigem Felgenring und scheibenförmigen Gummieinlagen.
Zwecks Stabilisierung und Zentrierung des Radkörpers auf der Drehbank beim Abdrehen des Radreifens sind am Felgenring 5, über den Umfang verteilt, drei Mitnehmeraugen 6 vorgesehen, deren Form insbesondere auch aus Fig. 4 hervorgeht. Jeder dieser Mitnehmer besitzt eine Bohrung 6'. Letzteren sind Bohrungen 2 und und 2 b in den Blechringen 2 bzw. 3 zugeordnet, die in der Lage der Teile gemäss Fig. 1 mit der Bohrung 6'fluchten. Ein durch die genannten drei Bohrungen hindurchgeführter Gewindebolzen od. dgl. bewirkt demnach eine unmittelbare Verbindung von Felgenring 5 und Ringflansch 2,3 unter Überbrückung der Federungskörper 4, 4'.
Durch das Einführen der Passschrauben wird der Federweg praktisch auf
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den Wert "Null" gebracht und damit auf der Drehbank ein einwandfreies Abdrehen abgelaufener Radreifen ermöglicht, was infolge der Federung der Einlagen nicht ohne weiteres möglich wäre, weil sich diese unter dem Schnittdruck verformen und einen unrunden Reifen ergeben würden.
Die erforderliche Strombrücke zwischen den Teilen 5 und 2, 3 wird durch ein Brdungskabel ss hergestellt, das mittels Schrauben 10 bzw. 10' mit dem Ringflansch 2 bzw. dem Felgenring 5 elektrisch leitend verbunden ist. Wie man erkennt, sind diese Strombrücken innerhalb der Radkörper-Bauelemente untergebracht und demzufolge weitgehend gegen Zerstörung und gegen Eingriff von aussen her geschützt.
Das Einbringen der Einlagen 4, 4'erfolgt zweckmässig in der ersten Stufe durch Angiessen des gummielastischen Werkstoffes an den Felgenring 5, der auch zweiteilig ausgebildet und dabei in der Ebene der Berührungsfläche der Blechringe 2, 3 geteilt sein kann und in diesem Falle dann auch gleichzeitig ein Angiessen der elastischen Kunststoffringe, also der Einlagen 4,4' an die Blechringe gestattet. Sofern der Felgenring 5 einteilig ausgebildet ist, werden im zweiten Arbeitsgang die Blechringe 2, 3 durch Klebeverfahren mit den Einlagen metallhaftend verbunden und anschliessend auf die gewünschte und erforderliche geringe Druckvorspannung gebracht. Schliesslich werden dann die so vorgespannten Einlagen durch Einschlagen und Verschweissen der Passstifte 7 fixiert.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Scheibenrad, insbesondere für Schienenfahrzeuge, mit vorwiegend auf Druck beanspruchten elastischen Einlagen, die zwischen zwei spitzwinkelig zueinander geneigten, der Radnabe zugekehrten Kegelflächen eines aus zwei gleichen abgewinkelten Ringteilen gebildeten Felgenringes mit in seinem Querschnitt zur Nabe zeigender Spitze einerseits und den dem Radkranz zugewendeten, annähernd parallel zu den Kegelflächen des Felgenringes liegenden Kegelflächen eines im Querschnitt V-förmigen, mit der Radnabe verbundenen Ringflansches anderseits eingespannt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringflansch aus den abgewinkelten Randteilen zweier einander gleicher, die Radscheibe bildender Blechringe (2, 3) besteht,
die mit ihren Innenränder unmittelbar
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Passstifte (7) verbunden sind, wobei die Einlagen (4, 4') aus giessfähigem elastischen Kunststoff bestehen.