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Gummigefedertes Rad
Die Erfindung betrifft ein gummigefedertes Rad, insbesondere für Eisenbahnfahrzeuge, und bezieht sich insbesondere auf jene bekannte Art von Rädern mit Gummielementen zwischen den Radreifen und dem Radkörper, bei der die segmentartigen Gummielemente durch seitliche Borde an den anliegenden Radteilen, wie Reifen, Radkörper usw., in Richtung parallel zur Radachse festgelegt sind.
Im allgemeinen können die gummigefederten Räder in zwei Gruppen eingeteilt werden. Bei der einen Gruppe besteht der Radkörper aus zwei Teilen, von denen der eine fest und der andere Teil lose an der Radachse angebracht ist. Der Radreifen weist einen Fortsatz auf, der zwischen die Teile des Radkörpers hineinragt. Zwischen diesem Fortsatz und den Teilen des Radkörpers sind Gummielemente vorgesehen, die durch Festziehen von die beiden Radkörperteile miteinander verbindenden Schrauben vorgespannt werden. Diese Art der gummigefederten Räder ist durch eine weiche vertikale federnde Wirkung ausgezeichnet.
Bei der andern Gruppe ist der äussere Durchmesser des Radkörpers kleiner als der innere Durchmesser des Radreifens. An den einander zugekehrten Teilen weisen beide Radteile umlaufende Ränder auf, durch die im Raum zwischen den beiden Radteilen angebrachte Gummielemente in axialer Richtung begrenzt werden. Die Gummifedern selbst werden unter Anwendung eines erheblichen Druckes in den ringförmigen Raum zwischen Radkörper und Radreifen eingepresst, damit eine zuverlässige Verbindung zwischen den verschiedenen Teilen des Rades erreicht wird. Diese Art der gummigefederten Räder zeichnet sich durch eine weiche Federung in der axialen Richtung aus.
Wie ersichtlich, sind einheitliche Federungseigenschaften in axialer und radialer Richtung gleichzeitig bei keiner der beschriebenen bekannten Art von gummigefederten Rädern erreichbar. Ausserdem ist der Ein- und Ausbau umständlich, was insbesondere bei der beschriebenen zweiten Art spezielle Werkzeuge und hydraulische Hochleistungspressen erfordert.
Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines gummigefederten Rades mit einheitlichen Federungseigenschaften sowohl in radialer wie auch in axialer Richtung, wobei der Ein- und Ausbau der Gummielemente ohne die erwähnten Schwierigkeiten vorgenommen werden können soll. Dies wird erfindungsgemäss bei einem Rad der eingangs erwähnten Art dadurch erreicht, dass segmentartige Zwischenstücke vorgesehen sind, die mit einer ihrer Mantelflächen am zugehörigen Gummielement anliegen, das Gummielement mit den seitlichen Borden umgreifen, an der dem Gummielement abgekehrten Mantelfläche über Randschultern, Nut und Feder od.
dgl., mit dem angrenzenden Radteil in axialer Richtung verbunden sind und an den äusseren Stirnseiten Aushebeschultern aufweisen, wobei zwecks Ausbau der Gummielemente bei Trennung von Radkörper und Radreifen die Gummielemente zumindest um das Mass der Höhe der Randschultern, der Nuttiefe od. dgl. im Zwischenstück radial zusammenpressbar sind. Ein derartig ausgebildetes Rad ist nicht nur leicht ein-und auszubauen, sondern auch äusserst betriebssicher, wobei auch eine zuverlässige Federung in beiden Hauptrichtungen gegeben ist.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung sind an Hand der Zeichnungen erläutert, die verschiedene Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemässen Rades darstellen. Fig. l ist der Längsschnitt eines ersten Ausführungsbeispieles. Fig. 2 stellt eine Seitenansicht, zum Teil im Schnitt nach Fig. 1, dar. Die Fig. 3 bzw. 4 zeigen Längsschnitte je eines weiteren Ausführungsbeispieles. Die Fig. 5 bzw. 6 zeigen je eine beispielsweise Art des Einbaues von Gummielementen. Die Fig. 7 und 8 stellen eine weitere beispielsweise Art des Einbaues dar. Die Fig. 9 bzw. 10 sind schliesslich Längsschnitte je eines weiteren Ausführungsbeispieles des erfindungsgemässen Rades.
Wie aus den Zeichnungen hervorgeht, bestehen die erfindungsgemässen Räder aus zwei Radteilen 16 und 17, von denen der Radteil 16 den Radkörper und der Radteil 17 den Radreifen des Rades bilden. Zwischen diesen beiden Radteilen 16 und 17 sind in an sich bekannter Weise Gummielemente 18 vorgesehen, die in der aus Fig. 2 ersichtlichen Weise kranzartig zwischen Radkörper 16 und Radreifen 17 angeordnet sind.
Erfindungsgemäss sind nun in radialer Richtung 20 an einer Seite der Gummielemente 18 segmentartige Zwischenstücke 21 angeordnet, die mit einer ihrer Mantelflächen am zugehörigen Gum- mielement anliegen. Hiebei umgreifen sie mit seitlichen Borden 21a, 21b das Gummielement 18 und begrenzen es in axialer Richtung 22. Die Borde 21a, 21b weisen an den äusseren Stirnseiten Aushebeschultern 21c, 21d auf, die zur radialen Richtung 20 senkrecht liegen.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist in einander zugekehrten tangentialen Nuten der Zwischenstücke 21 und des diesen benachbarten Radteiles, d. h. im vorliegenden Fall des Radkörpers 16, eine ringförmige Feder 23 vorgesehen, die zum Festhalten der gegenseitigen axialen Lage von Zwischenstück und Radteil dient.
Fig. 2 lässt erkennen, dass die Anzahl der Zwischenstücke 21 der Zahl der Gummielemente 18 entspricht.
Das Rad gemäss Fig. 3 unterscheidet sich von dem gemäss Fig. l und 2 insofern, als hier die Zwischenstücke 21 an der äusseren Seite der Gummielemente 18 angebracht sind.
Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 4 weisen die Zwischenstücke 21 auch den ihnen benachbarten Radteil, d. h. im vorliegenden Fall den Radkörper 16 einfassende Randschuldern 21e und 21f auf. Ausserdem unterscheidet sich dieses Ausführungsbeispiel von den beiden vorherigen dadurch, dass anstatt der ringförmigen Feder 23 eine Einlage 25 von hohem Reibungskoeffizient zwischen den Zwischenstücken 21 und dem diesen benachbarten Radteil, d. h. dem Radkörper 16, vorgesehen ist.
Fig. 5 zeigt den Einbau der Gummielememe 18 in ein erfindungsgemässes Rad, welches gemäss Fig. 4 ausgebildet ist. Ein Bügel 27 trägt ein Paar von Einhängepratzen 28 und 29, die an ihren unteren Enden in die Schultern 21c bzw. 21d eingreifende Nasen 28a bzw. 29a aufweisen. Im Bügel 27 ist eine Gewindebohrung vorgesehen, in die eine Schraube 30 eingreift, die sich an der Lauffläche 31 des Radreifens 17 abstützen kann.
Beim Anziehen der Schraube 30 wird durch Zusammenpressen des Gummielementes 18 das Zwischenstück 21 in radialer Richtung 20 auswärts verstellt. Demzufolge gelangen die Randschultern 21e bzw. 21f des Zwischenstückes ausser Eingriff mit dem Radkörper 16, so dass der Radreifen 17 mit dem Gummielement 18 und dem Zwischenstück 21 bzw. mit den in ähnlicher Weise verstellten andern Zwischenstücken 21 vom Radkörper 16 in axialer Richtung abgehoben werden kann. Nach Lösen der Schrauben 30 können die Zwischenstücke 21 ebenfalls abgehoben und die Gummielemente 18 ausgebaut werden.
Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 6 wird anstatt der Schraube 30 eine hydraulische Einrich- tung mit einem Zylinder 32 und einem Kolben 33 verwendet, der das Druckmittel über eine Leitung 35 zugeführt wird.
Die Fig. 7 und 8 zeigen eine weitere Ausführungsform, bei der das Zwischenstück 21 an deräusse- ren Seite des Gummielementes 18 angebracht ist. In diesem Fall kann der Ein- und Ausbau der Gum- mielemente 18 mittels einer Vorrichtung erfolgen, die aus ebenfalls paarweise angeordneten Einhängepratzen 28 und 29 besteht, die sich aber jeweils an einen Hebelarm 36 bzw. 37 anschlie- ssen. Diese sind mit Betätigungsarmen 38 bzw. 39 verbunden. Wie aus den Zeichnungen ersichtlich, weist der Radkörper 16 einen Kranz 16a auf, der zur Halterung der Gummielemente 18 dient.
Die Innenseite des Radkranzes 16 a ist bei diesem Ausführungsbeispiel als eine axialgerichtete Auf- lagefläche 16b bzw. 16c ausgebildet, an der je ein Hebelarm 36 bzw. 37 abgestützt werden kann.
Werden die Einhängepratzen 38 bzw. 39 in Richtung der Pfeile 41 bzw. 42 auseinandergeschwenkt, so wird das Zwischenstück 21 beim Zusammenpressen der Gummielemente 18 in radia-
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ler Richtung 20 einwärts verstellt, wobei das Zwischenstück ausserhalb seiner im Radreifen 17 ausgebildeten Vertiefung 17a zu liegen kommt, wie dies aus Fig. 8 hervorgeht. Auf ähnliche Weise werden auch die übrigen Zwischenstücke und Gummielemente ausgebaut. Nun wird entweder der freistehende Radreifen 17 vom übrigen Teil des Rades abgehoben oder der Radkörper 16 mit Gummielement 18 und Zwischenstück 21 aus dem Radreifen 17 herausgehoben, wonach die Zerlegung von Radkörper 16, Gummielement 18 und Zwischenstück 21 in der bereits erwähnten Weise erfolgen kann.
Die Zwischenstücke 21 können übrigens aus einem Material von hohem Reibungskoeffizienten bestehen, z. B. einem Bremsbelagmaterial, wobei sie dann unmittelbar an dem ihnen benachbarten Radteil aufliegen, so dass in diesem Fall weder eine ringförmige Feder 23 gemäss der Fig. 1-3 noch eine Reibunterlage 25 gemäss den Fig. 4-8 erforderlich sind.
Die Fig. 9 bzw. 10 zeigen Ausführungsbeispiele, bei welchen gegenseitige axialgerichtete Bewegungen von Radkörper 16 und Radreifen 17 in vorbestimmtem Mass begrenzt sind. Eine derartige Begrenzung kann erforderlich sein, wenn zu grosse gegenseitige Verstellungen der Radteile 16 und 17 zu Entgleisungen führen können. Die Begrenzung kann erfindungsgemäss dadurch erreicht werden, dass die an den Zwischenstücken 21 und an dem an den Gummielementen 18 aufliegenden Radteil 16 oder 17 angeordneten Borde sich in axialer Richtung 22 unter Belassung eines Spaltes überlappen.
Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 9 ist das Zwischenstück 21 zwischen dem Gummielement 18 und dem Radkörper 16 angebracht. Seine das Gummielement 18 in seitlicher Richtung begrenzendenBorde 21a bzw. 21b wirken mit den in radialer Richtung 20 einwärts vorstehenden und auf diese Weise die Borde 21a bzw. 21b in axialer Richtung 22 um einen Abstand b überlappenden Borden 17b bzw. 17c des Radreifens 17 zusammen. Diese Anordnung lässt gegenseitige axiale Bewegungen in beiden Richtungen innerhalb der Grösse "a" zu, bei deren Erreichen bereits eine metallische Auflage zwischen den Radteilen 16,17 erfolgt, die dann weiteren gegenseitigen Bewegungen ein Ende setzt.
Das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 10 unterscheidet sich vom vorherigen nur insofern, dass das Zwischenstück 21 hier an der Aussenseite des Gummielementes 18 angeordnet ist, so dass die mit den Borden 21a bzw. 21b desselben zusammenarbeitenden Gegenborde am Radkörper ausgebildet und in den Zeichnungen mit 16d bzw. 16e bezeichnet sind.
Es ist ersichtlich, dass die erfindungsgemässen Räder wesentlich einfacher und leichter sind als die bekannten Räder der eingangs erwähnten Art. Dabei können sie ebenso leicht ein-und ausgebaut werden wie jene. Während aber die bekannten Räder der erwähnten ersten Gruppe eine harte Federung in axialer Richtung ergeben, lässt sich durch die erfindungsgemässen Räder auch in dieser Richtung eine weiche Federung erzielen, was bezüglich des Verschleisses der Spurkränze vorteilhaft ist. Die Räder der eingangs erwähnten zweiten Gruppe sind den erfindungsgemässen Rädern insofern unterlegen, als ihr Einund Ausbau umständlicher ist und spezielle Werkzeuge erfordert. Die Gummielemente werden dabei hohen Drücken ausgesetzt, wodurch sie leicht beschädigt und vorzeitig ausgetauscht werden müssen.
Diese Umzulänglichkeiten fallen bei den erfindungsgemässen Rädern weg, ohne dass die Güte der Federung absinkt. Wie aus dem obigen hervorgeht, ist dies dem Umstand zuzuschreiben, dass bei den erfindungsgemässen Rädern der Einbau in radialer Richtung erfolgt. Dies ermöglicht eine Abnahme der in axialer Richtung nicht begrenzten radialen Höhe der Gummielemente, was ein Erhärten der axialgerichteten Federung und bei geeigneter Wahl des Materials für die Gummielemente ein Erweichen der Federung in radialer Richtung zur Folge hat.
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Rubber-sprung wheel
The invention relates to a rubber-sprung wheel, in particular for railway vehicles, and relates in particular to that known type of wheels with rubber elements between the wheel tires and the wheel body, in which the segment-like rubber elements are supported by lateral rims on the adjacent wheel parts, such as tires, wheel bodies, etc., are set in the direction parallel to the wheel axis.
In general, the rubber-sprung wheels can be divided into two groups. In one group, the wheel body consists of two parts, one of which is fixedly and the other part loosely attached to the wheel axle. The wheel tire has an extension which protrudes between the parts of the wheel body. Between this extension and the parts of the wheel body rubber elements are provided which are pretensioned by tightening screws connecting the two wheel body parts to one another. This type of rubber-sprung wheels is characterized by a soft vertical springy effect.
In the other group, the outer diameter of the wheel body is smaller than the inner diameter of the wheel tire. On the parts facing each other, both wheel parts have circumferential edges, by means of which rubber elements attached in the space between the two wheel parts are limited in the axial direction. The rubber springs themselves are pressed into the annular space between the wheel body and the wheel tire with the application of considerable pressure, so that a reliable connection between the various parts of the wheel is achieved. This type of rubber-sprung wheels is characterized by a soft suspension in the axial direction.
As can be seen, uniform suspension properties in the axial and radial directions cannot be achieved simultaneously in any of the known types of rubber-sprung wheels described. In addition, the installation and removal is cumbersome, which requires special tools and hydraulic high-performance presses, especially in the second type described.
The aim of the invention is to create a rubber-sprung wheel with uniform suspension properties both in the radial and in the axial direction, it being possible to install and remove the rubber elements without the difficulties mentioned. According to the invention, this is achieved with a wheel of the type mentioned in that segment-like intermediate pieces are provided, which rest with one of their outer surfaces on the associated rubber element, encompass the rubber element with the lateral edges, on the outer surface facing away from the rubber element via edge shoulders, tongue and groove or .
Like., Are connected to the adjacent wheel part in the axial direction and have lifting shoulders on the outer end faces, with the rubber elements at least by the amount of the height of the edge shoulders, the depth of the groove or the like in the intermediate piece for the purpose of expanding the rubber elements when separating the wheel body and wheel tire are radially compressible. A wheel designed in this way is not only easy to install and remove, but is also extremely reliable, with reliable suspension in both main directions being provided.
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Further details of the invention are explained with reference to the drawings, which show various exemplary embodiments of a wheel according to the invention. Fig. 1 is the longitudinal section of a first embodiment. FIG. 2 shows a side view, partly in section according to FIG. 1. FIGS. 3 and 4 show longitudinal sections each of a further exemplary embodiment. 5 and 6 each show an example of the type of installation of rubber elements. FIGS. 7 and 8 represent a further exemplary type of installation. Finally, FIGS. 9 and 10 are longitudinal sections each of a further exemplary embodiment of the wheel according to the invention.
As can be seen from the drawings, the wheels according to the invention consist of two wheel parts 16 and 17, of which the wheel part 16 forms the wheel body and the wheel part 17 forms the tire of the wheel. Between these two wheel parts 16 and 17 rubber elements 18 are provided in a manner known per se, which are arranged in the manner of a ring between wheel body 16 and wheel tire 17 in the manner shown in FIG.
According to the invention, segment-like intermediate pieces 21 are now arranged in the radial direction 20 on one side of the rubber elements 18, with one of their outer surfaces resting against the associated rubber element. In doing so, they grip around the rubber element 18 with lateral ribs 21a, 21b and limit it in the axial direction 22. The ribs 21a, 21b have raised shoulders 21c, 21d on the outer end faces, which are perpendicular to the radial direction 20.
In the illustrated embodiment, in facing tangential grooves of the intermediate pieces 21 and the adjacent wheel part, d. H. In the present case of the wheel body 16, an annular spring 23 is provided, which serves to hold the mutual axial position of the intermediate piece and the wheel part.
FIG. 2 shows that the number of intermediate pieces 21 corresponds to the number of rubber elements 18.
The wheel according to FIG. 3 differs from that according to FIGS. 1 and 2 in that the intermediate pieces 21 are attached to the outer side of the rubber elements 18.
In the embodiment according to FIG. 4, the intermediate pieces 21 also have the wheel part adjacent to them, d. H. in the present case, the wheel body 16 bordering edge debts 21e and 21f. In addition, this embodiment differs from the two previous ones in that, instead of the annular spring 23, an insert 25 with a high coefficient of friction between the intermediate pieces 21 and the wheel part adjacent to them, ie. H. the wheel body 16 is provided.
FIG. 5 shows the installation of the rubber elements 18 in a wheel according to the invention, which is designed according to FIG. A bracket 27 carries a pair of suspension claws 28 and 29 which have lugs 28a and 29a engaging shoulders 21c and 21d at their lower ends. A threaded hole is provided in the bracket 27, into which a screw 30 engages, which can be supported on the running surface 31 of the wheel tire 17.
When the screw 30 is tightened, the intermediate piece 21 is adjusted outward in the radial direction 20 by compressing the rubber element 18. As a result, the edge shoulders 21e or 21f of the intermediate piece disengage from the wheel body 16, so that the wheel tire 17 with the rubber element 18 and the intermediate piece 21 or with the other intermediate pieces 21 adjusted in a similar manner can be lifted from the wheel body 16 in the axial direction . After loosening the screws 30, the intermediate pieces 21 can also be lifted off and the rubber elements 18 removed.
In the embodiment according to FIG. 6, instead of the screw 30, a hydraulic device with a cylinder 32 and a piston 33 is used, to which the pressure medium is fed via a line 35.
7 and 8 show a further embodiment in which the intermediate piece 21 is attached to the outer side of the rubber element 18. In this case, the rubber elements 18 can be installed and removed by means of a device which consists of suspension claws 28 and 29, which are also arranged in pairs, but which are each connected to a lever arm 36 or 37. These are connected to actuating arms 38 and 39, respectively. As can be seen from the drawings, the wheel body 16 has a rim 16a which is used to hold the rubber elements 18.
In this exemplary embodiment, the inside of the wheel rim 16a is designed as an axially directed support surface 16b or 16c, on which a lever arm 36 or 37 can be supported.
If the suspension claws 38 and 39 are pivoted apart in the direction of the arrows 41 and 42, the intermediate piece 21 is radially positioned when the rubber elements 18 are pressed together.
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Ler direction 20 is adjusted inwardly, the intermediate piece coming to lie outside its recess 17a formed in the wheel tire 17, as can be seen from FIG. The remaining spacers and rubber elements are removed in a similar manner. Now either the free-standing wheel tire 17 is lifted from the rest of the wheel or the wheel body 16 with rubber element 18 and spacer 21 is lifted out of the wheel tire 17, after which the wheel body 16, rubber element 18 and spacer 21 can be dismantled in the manner already mentioned.
The intermediate pieces 21 can incidentally consist of a material with a high coefficient of friction, e.g. B. a brake lining material, whereby they then rest directly on the wheel part adjacent to them, so that in this case neither an annular spring 23 according to FIGS. 1-3 nor a friction pad 25 according to FIGS. 4-8 are required.
9 and 10 show exemplary embodiments in which mutual axially directed movements of the wheel body 16 and wheel tire 17 are limited to a predetermined extent. Such a limitation may be necessary if excessive mutual displacements of the wheel parts 16 and 17 can lead to derailments. The limitation can be achieved according to the invention in that the rims arranged on the intermediate pieces 21 and on the wheel part 16 or 17 resting on the rubber elements 18 overlap in the axial direction 22 while leaving a gap.
In the embodiment according to FIG. 9, the intermediate piece 21 is attached between the rubber element 18 and the wheel body 16. Its rims 21a or 21b, which delimit the rubber element 18 in the lateral direction, interact with the rims 17b and 17c of the wheel tire 17 which protrude inward in the radial direction 20 and thus overlap the rims 21a and 21b in the axial direction 22 by a distance b. This arrangement allows mutual axial movements in both directions within the size "a", when these are reached, a metallic support takes place between the wheel parts 16, 17, which then puts an end to further mutual movements.
The embodiment according to FIG. 10 differs from the previous one only in that the intermediate piece 21 is arranged here on the outside of the rubber element 18, so that the counter-rims cooperating with the rims 21a and 21b of the same are formed on the wheel body and in the drawings with 16d or 16e are designated.
It can be seen that the wheels according to the invention are significantly simpler and lighter than the known wheels of the type mentioned at the beginning. They can be installed and removed just as easily as those. However, while the known wheels of the first group mentioned provide a hard suspension in the axial direction, the wheels according to the invention can also achieve a soft suspension in this direction, which is advantageous with regard to the wear of the wheel flanges. The wheels of the second group mentioned at the outset are inferior to the wheels according to the invention in that their installation and removal is more complicated and requires special tools. The rubber elements are exposed to high pressures, which means that they are easily damaged and have to be replaced prematurely.
These shortcomings do not apply to the wheels according to the invention without the quality of the suspension dropping. As can be seen from the above, this is due to the fact that the wheels according to the invention are installed in the radial direction. This enables a decrease in the radial height of the rubber elements, which is not limited in the axial direction, which results in hardening of the axially directed suspension and, with a suitable choice of the material for the rubber elements, a softening of the suspension in the radial direction.
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