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Schienenrad
Die Erfindung bezieht sich auf ein Schienenrad mit je einer durch randseitige Schultern gebildeten
Ringnut des Radreifens und der Radfelge und in diesen Ringnuten, in Abständen angeordneten Gummiplat- ten etwa quadratischen Grundrisses, deren radiale Vorspannung grösser als alle Radlasten des normalen Fahr- betriebes ist, wobei die Felgenringnut eine im wesentlichen zylindrische Mantelfläche aufweist.
Die Radreifen solcher bekannten Räder werden von Zeit zu Zeit im Laufprofil nachgearbeitet. Der nahezu abgelaufene Reifen besitzt nur noch eine verhältnismässig dünne Wandstärke. Um mit Sicherheit einen Bruch der Reifenwand zu verhüten, sind Mindestdicken vorgeschrieben, welche sich nach der Tiefe der Ringnut des Radreifens richten.
Die Erfindung bezweckt nun einerseits die festigkeitsmindemde Wirkung der besagten Ringnut zu verringern und damit entweder die Sicherheit gänzlich abgefahrener Reifen oder das zulässige Abnutzungsmass zu vergrössern und anderseits die Beanspruchung der Gummiplatten zu begünstigen und damit deren Lebensdauer zu erhöhen.
Aus diesem Grunde ist das Schienenrad der eingangs angeführten Art nach dem Hauptkennzeichen der Erfindung derart gestaltet, dass die Mantelfläche der Radreifenringnut eine sich im wesentlichen über die Breite der Ringnut erstreckende, über den ganzen Umfang der Nut geschlossen verlaufende Wölbung besitzt, deren Scheitel etwa so hoch wie das die Ringnut begrenzende Schulterpaar ist, und dass die Gummiplatten bereits im ungespannten Zustand in einer der beiden etwa quadratischen, dem Reifen oder der Felge zugekehrten Oberflächen eine dem Profil der Wölbung negativ nahezu oder ganz entsprechende Mulde besitzen. Dies gewährleistet eine ungefähr gleich hohe Vorspannung aller Volumenelemente der Gummiplatten wie bei den bekannten Rädern.
Es sind zwar auch schon Schienenräder mit abgefederten Radreifen bekannt, bei welchen der Radreifen an seinem der Felge zugekehrten Innenumfang eine Wölbung aufweist, jedoch handelt es sich dort nicht um eine Abfederung mit über den Umfang verteilten Gummiplatten, sondern mittels eines nur in einer Ringnut der Felge eingebetteten Bandes (Streifens) aus elastischem Material, so dass also dort gänz- lich andere Belastungsverhältnisse für die Abfederungselemente gegeben sind. Auch ist dort nicht daran gedacht, die Wölbung so auszubilden und anzuordnen, dass sie bei abgefahrenem Radreifen eine festigkeitserhöhende Wirkung ausüben kann.
In der nachfolgenden Beschreibung ist die Erfindung an Hand der ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung noch näher erläutert. Dabei zeigen in der Zeichnung Fig. 1 einen Meridianschnitt durch ein Strassenbahnrad, Fig. 2 ausschnittsweise das Rad nach Fig. 1 in Ansicht und Fig. 3 einen Ausschnitt aus Fig. l, relativ vergrössert.
Zwischen dem mit einem Spurkranz 1 versehenen Radreifen 2 und der aus einer Felge 3, einer Scheibe 4 und einer Nabe 5 bestehenden Radseheibe liegt ein Ringspalt 6. In dem Ringspalt ist über den Umfang verteilt eine Vielzahl hochvorgespannter Gummiplatten 7 etwa quadratischen Grundrisses in Abständen angeordnet. Zwei Abstände 8 sind weiter als die übrigen Abstände des Umfanges ; sie nehmen nicht gezeichnete Stromleiter zwischen dem Reifen und der Felge auf.
Die Gummiplatten 7 sitzen fo, rmschlüssig zwischen Schultern 9, die sowohl die Ringnut 10 des Reifens als auch die Ringnut 11 der Felge begrenzen. Die Ringnut 10 weist eine Mantelfläche auf, die gemäss Fig. 4
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an den Schultern 9 je einen kurzen zylindrischen Ansatz lOa und in ihrem weiteren Verlauf eine Wöl- bung 12 besitzt, deren Kuppe 13 etwa in Höhe der Verbindungslinie 14 der beiden die Ringnut 10 begren- zenden Schultern 9 liegt. Die zylindrischen Ansätze erweisen sich deshalb als vorteilhaft, weil es für die
Beanspruchung des Gummis günstig ist, wenn der Gummi dort, wo er an der Schulterwurzel anliegt, einen rechtwinkeligen Querschnitt hat. Ausserdem erleichtern die zylindrischen Ansätze die mechanische Bear- beitung der Reifenringnut.
Die in Fig. 4 eingezeichnete punktierte Linie 15 entspricht einem Rad nach dem Stand der Technik.
Zusammen mit der strichpunktierten Linie 16, die das völlig abgenutzte Reifenprofil darstellen möge, er- gibt die Linie 15 die Mindestdicke s des Radreifens, bei deren Unterschreitung das Rad nicht mehr betriebs- sicher ist.
Die Wölbung 12 steigert die Tragfähigkeit des Reifens bei der Mindestdicke beträchtlich, da der resultierende Schienendruck P nahezu in der Querebene der Wölbungskuppe 13 liegt.
Tritt bei einer Kurvenfahrt ein grosser Spurkranzdruck 5 auf, so stellt sich in der Gummiplatte eine re- sultierende Last R ein, die im wesentlichen senkrecht zur spurkranzseitigen Flanke der Wölbung 12 steht.
Durch die Wölbung 12 entsteht kräftemässig eine Druckkegelwirkung mit verhältnismässig steifem Kern und in der Breite nach aussen hin wegen des dort grösseren Gummivolumens besser federnde Randzonen.
Hiedurch werden die Randzonen entlastet. Das hat hinsichtlich der Lebensdauer des Gummis die Wirkung, dass Dauerbruchverletzungen des Gummis im Bereich der Schulterecken besser vermieden werden. Es besteht also jetzt kein homogen achsparalleles Schubspannungsfeld mehr. sondern ein Spannungszentrum mit allmählicher Spannungsminderung zu den Schultern hin. Das Rad wird dadurch axial etwas weniger nachgiebig, ohne eine nennenswerte Einbusse an radialem Federungsvermögen in Kauf zu nehmen.
Eine weitere technisch fortschrittliche Wirkung beruht darauf, dass bei stark abgefahrenem Radreifen durch die Wölbung 12 ein Trägerprofil angenähert gleicher Festigkeit in bezug auf die radiale Last P entsteht, wie man aus Fig. 3 gut ersehen kann. Dadurch kann der Reifen bis auf einen solch kleinen Durchmesser des Laufkreises 16 abgenutzt werden, wie es in diesem Masse bisher nicht möglich war.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schienenrad mit je einer durch randseitige Schultern gebildeten Ringnut des Radreifens und der Radfelge und in diesen Ringnuten, in Abständen angeordneten Gummiplatten etwa quadratischen Grundrisses, deren radiale Vorspannung grösser als alle Radlasten des normalen Fahrbetriebes ist, wobei die Felgenringnut eine im wesentlichen zylindrische Mantelfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelfläche der Radreifenringaut (10) eine sich im wesentlichen über die Breite der Ringnut erstreckende, über den ganzen Umfang der Nut geschlossen verlaufende Wölbung (12) besitzt, deren Scheitel (13) etwa so hoch wie das die Ringnut begrenzende Schulterpaar (9) ist und dass die Gummiplatten (7) bereits im ungespannten Zustand in einer der beiden etwa quadratischen, dem Reifen oder der Felge zugekehrten Oberflächen eine dem Profil der Wölbung (12)
negativ nahezu oder ganz entsprechende Mulde besitzen.