CN101909902A - 铁路车辆车轮 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种铁路车辆车轮，包括一个车轮体(1)和在两侧用固定元件连接在其上的各车轮制动盘(2)，铁路车辆车轮这样构成，即至少在各车轮制动盘(2)的在车轮体(1)的相应的接触区域内设置一个在机械和热方面可高负荷的中间层(7)。

Description

铁路车辆车轮
技术领域
本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的铁路车辆车轮。
背景技术
在已知的铁路车辆车轮中，在两侧连接在车轮体上的各车轮制动盘通过大量在圆周上分布的固定元件特别是贯穿螺栓固定在车轮体上。
在此具有成形的冷却筋、定心和固定孔的各车轮制动盘直接贴靠在车轮体上，亦即贴靠在一个大的车轮腹板上，它连接一个轮毂与一个外部的轮圈。
但由于各车轮制动盘直接接触在车轮体上，所以产生运行引起的很大问题。
例如在制动过程中由于在车轮制动盘径向外部产生的轴向温度梯度在车轮腹板与各接触区域之间产生显著过高的表面压力(如果相应的制动盘不与车轮体螺栓拧紧，则它采用一种碟簧的形式)。
此外环形的车轮制动盘具有通过在摩擦面中由于高的热负荷产生的固有拉应力使其反向碟状变形的倾向。
于是在冷态下在处于径向内部的各接触区域内形成过高的表面压力。
通过车轮制动盘的一种热引起的“吸入”，亦即一种径向间隔式的收缩和膨胀，在每一制动过程中在各接触区域内产生一种所谓的摩擦滑动。
由于所述过高的表面压力，特别在高的制动功率时首先导致一种在各车轮制动盘与车轮体之间在各接触区域的范围内的侵蚀或导致在车轮腹板中的局部的塑性变形，这可以长期地导致在车轮中的损坏，如形成裂纹。
发明内容
本发明的目的在于，进一步开发一种类型的铁路车辆车轮，利用结构上极简单的措施防止运行引起的超负荷并因此总体上提高寿命。
通过一种具有权利要求1的特征的铁路车辆车轮达到该目的。
通过一种在机械和热方面可高负荷的中间层的设置，至少在各车轮制动盘与车轮体之间的相应的接触区域内避免侵蚀现象继而避免车轮损坏。
车轮制动盘的由热引起的、在现有技术称为“吸入”的在制动时产生的径向变形现在保持没有作用，因为中间层几乎可以说起滑动层的作用，要么当中间层径向固定地保持在车轮体上时，车轮制动盘在滑动层上相应地滑动，要么中间层连同连接的车轮制动盘相对于车轮体在滑动层上滑动地运动。
在此符合目的的是，中间层的平面尺寸等于或大于车轮制动盘的接触区域的配置的尺寸，这样一个微小的表面压力是有效的。
因此防止在车轮腹板中的所述的侵蚀现象或塑性变形，这样也有效地避免由其产生的裂纹形成。
自然这导致整个铁路车辆车轮的寿命的明显提高以及运行安全性的显著改善。
为此合乎目的还在于，中间层由一块金属薄板制造，其硬度明显高于车轮腹板的硬度或强度。
如已表明的那样，一种由不锈钢构成的具有抛光的表面的金属薄板以理想的方式适用于该使用目的，该金属薄板通常作为轧材存在，其中一种这样的金属薄板的抗拉强度应该＞1000N/mm2并且厚度约为1mm。但原则上也可使用不同的板厚度。
按照本发明的一种优选的进一步构成，各中间层分别由一些圆环段构成，它们沿圆周方向相连接地彼此贴靠。
在此可设想30°、60°、120°或180°的圆环段，原则上当然中间层可以构成为一体的薄板环。各圆环段沿径向方向的固定形锁合或摩擦锁合地实现。形锁合可以要么在车轮腹板上实现要么在车轮制动盘的接触面上实现。
相反，摩擦锁合通过一种借助螺栓拧紧的相应的夹紧达到，通过螺栓拧紧，在车轮腹板上或在车轮体上固定各车轮制动盘。
诸从属权利要求中说明本发明的其他的有利的进一步构成。
附图说明
以下借助附图描述本发明的各实施例。其中：
图1按照本发明的铁路车辆车轮的一个局部的剖切侧视图；
图2和3分别为本发明的另一实施例按图1的放大的局部视图；
图4铁路车辆车轮的俯视图的一部分；
图5本发明的另一实施例的一个放大的局部的剖切侧视图。
具体实施方式
图1中示出一个铁路车辆车轮的一个局部区域，亦即其中一个在两侧在一个车轮体1上连接各车轮制动盘2的区域。
在此车轮体1的一个车轮腹板3具有一个孔14，车轮腹板构成两个圆周的、径向延伸的接触面，一个螺栓6通过该孔，利用该螺栓将各车轮制动盘2与车轮体1固定连接。
每个螺栓6，其中此外多个以等角距分布在一个圆周圆上，通过相应车轮制动盘2的一个固定孔5，该固定孔在端侧同样构成一个面对车轮腹板3的接触区域，例如车轮制动盘的各冷却筋4。
在固定孔5的各接触区域和冷却筋4与车轮腹板3之间为每个车轮制动盘2配置地设置一个中间层7，因此一方面是车轮腹板3而另一方面是车轮制动盘2的接触区域贴靠在中间层上。
这些中间层7由一种在机械和热方面可高负荷的材料优选由一种冷硬轧金属薄板构成，其硬度或强度大于车轮腹板3的硬度或强度。
如特别明显在图4中可看出的那样，中间层包括一些圆环段，它们在圆周上均匀地分布，其中可以改变圆环段的数量。例如在螺栓6的数量为十二个时设置同等数量的圆环段，它们由此分别包含一个30°的角度。
为了进行径向固定，优选形锁合地保持各中间层7，为此在图1所示的实例中，车轮腹板3具有一些台阶8，各中间层7在沿径向方向在相当大程度上防移动地放在这些台阶中。
为了使各螺栓6通过，各中间层7具有相应的孔。
在图2所示的实例中，在其中如同在图3和5中那样描述了在各中间层7的接触区域内的放大图，沿两个方向的径向固定亦即向外和向内通过一个套筒9来实现，该套筒插入孔14中并且轴向固定地保持在那里，其中套筒9在两侧伸出车轮腹板3至少中间层7的厚度。
套筒9的外径大致等于中间层7的一个居中的孔隙的内径，从而一方面无问题地套装套筒而另一方面防止侧向移动地固定保持该套筒。
因此，在按图1和2的实施方案中，各中间层7锁定在车轮腹板3上。通过各中间层7在车轮腹板3上的可看到的大面积的接触，其外半径由构成实际上外部接触区域的各冷却筋4的径向宽度决定，避免在金属薄板与车轮腹板之间产生值得一提的温度差继而也避免中间板相对车轮的热引起的夹紧。金属薄板在车轮腹板上不发生滑动。
相反，支承在相应的中间层上的车轮制动盘2在沿径向方向的出现热引起的变形时在中间层7上滑动，从而排除车对轮腹板的侵蚀或损坏。
在上述意义上，各中间层7在图5所示的实例中也锁定在车轮腹板3上。
为此各中间层7在车轮腹板3的孔14的区域内具有弯边13，这些弯边构成为凸缘并且伸进孔14中，其中各弯边的外径大致等于孔的内径，从而确保沿两个方向的径向固定。
在图3中示出固定中间层7的另一实例。
在这里车轮制动盘2在其面向车轮腹板3的接触区域内具有一些台阶10，各有一个中间层7放进并径向固定到所述台阶中。
在各车轮制动盘2沿径向方向由温度引起膨胀和收缩时，相应的中间层7以相同的程度同时运动，这样各中间层7实际上在车轮腹板3上滑动。
如在图4中可看出的那样，各中间层7的另一种径向固定方式在于，其中在与各滑块11的重叠区域内制出一些冲口，各滑块设置在车轮腹板3与各车轮制动盘2之间，这些冲口在其平面投影尺寸上等于滑块11，其中各滑块11穿过配置的冲口，从而实现在车轮腹板3上的一种形锁合的位置固定。
由于在每一制动过程中在车轮制动盘2与中间层7之间产生温度差，所以中间层7这样构成，以致弯曲差不导致夹紧。
以中间层7在外边缘和内边缘上设有接触段12的形式实现中间层7的这种实施形式，这些接触段贴靠在各台阶8、10的配置的阶梯边缘(图4)上。
原则上一个一体的以一个环的形式存在的中间层是有效的。但由于用于铁路车辆车轮的车轮制动盘2的大的直径，应该使用显著更合算的多个圆环段，其中冲裁、激光束切割或水射流切割出这些圆环段。
在图4所示的实例中，选择60°圆环段并且每个中间层7在外边缘上设有两个接触段12而在内边缘上设有一个居中的接触段12，而两个外部的接触段，关于长度，设置在各外边缘区域内，从而产生一种三点接触，通过它如所提到的那样，在弯曲差时防止夹紧。
附图标记清单
1     车轮体
2     车轮制动盘
3     车轮腹板
4     冷却筋
5     固定孔
6     螺栓
7     中间层
8     台阶
9     套筒
10    台阶
11    滑块
12    接触段
13    弯边
14    孔

Claims (18)

1.铁路车辆车轮，包括一个车轮体(1)和在两侧用固定元件连接在其上的各车轮制动盘(2)，其特征在于，至少在各车轮制动盘(2)的在车轮体(1)上的相应的接触区域内设置一个在机械和热方面可高负荷的中间层(7)。
2.按照权利要求1所述的铁路车辆车轮，其特征在于，各中间层(7)分别由一块金属薄板构成，该金属薄板比车轮体(1)或一个车轮腹板(3)具有更高的强度。
3.按照权利要求1或2所述的铁路车辆车轮，其特征在于，各中间层(7)由一种不锈钢制成的金属薄板构成，并且具有一个抛光的表面。
4.按照上述权利要求之一所述的铁路车辆车轮，其特征在于，金属薄板具有一个抗拉强度≥1000N/mm2。
5.按照上述权利要求之一所述的铁路车辆车轮，其特征在于，每个中间层(7)都构成为圆环。
6.按照上述权利要求之一所述的铁路车辆车轮，其特征在于，各中间层(7)由一些圆环段构成。
7.按照上述权利要求之一所述的铁路车辆车轮，其特征在于，各圆环段是相同大小的。
8.按照上述权利要求之一所述的铁路车辆车轮，其特征在于，各圆环段包含相同的角度。
9.按照上述权利要求之一所述的铁路车辆车轮，其特征在于，各圆弧段分别包含一个30°、60°、120°或180°的角度。
10.按照上述权利要求之一所述的铁路车辆车轮，其特征在于，各中间层(7)的径向宽度至少等于各车轮制动盘的接触区域的最大径向宽度。
11.按照上述权利要求之一所述的铁路车辆车轮，其特征在于，各中间层(7)沿径向方向固定地保持在车轮体(1)上。
12.按照上述权利要求之一所述的铁路车辆车轮，其特征在于，各中间层(7)径向固定地保持在相应的车轮制动盘(2)上。
13.按照上述权利要求之一所述的铁路车辆车轮，其特征在于，各中间层(7)放进车轮制动体(1)或车轮腹板(3)的各台阶(8)中。
14.按照上述权利要求之一所述的铁路车辆车轮，其特征在于，在车轮腹板(3)中在用于通过各螺栓(6)以便固定各车轮制动盘(2)的孔(14)中保持各套筒(9)，这些套筒在两侧伸出车轮腹板(3)并且穿过各中间层(7)的孔，其中套筒(9)的外径大致等于中间层(7)的孔的内径。
15.按照上述权利要求之一所述的铁路车辆车轮，其特征在于，各中间层(7)在与孔(14)的重叠区域内具有凸缘形的弯边(13)，这些弯边伸进孔(14)中，其中各弯边(13)的外径大致等于各孔(14)的内径。
16.按照上述权利要求之一所述的铁路车辆车轮，其特征在于，各中间层(7)为了径向固定而放进车轮制动盘(2)的接触区域的各台阶(10)中。
17.按照上述权利要求之一所述的铁路车辆车轮，其特征在于，在各中间层(7)构成为一些圆环段情况下，每个圆环段在外圆周上构成相应端部区域地具有一个接触段(12)而在内圆周上具有一个居中设置的接触段(12)，其中各接触段(12)贴靠在台阶(8、10)的边界上。
18.按照上述权利要求之一所述的铁路车辆车轮，其中在各车轮制动盘(2)与车轮腹板(3)之间设置滑块(11)，其特征在于，各中间层(7)在与各滑块(11)的重叠区域内具有冲口，滑块(11)嵌入到这些冲口中，其中各滑块(11)的平面投影尺寸大致等于配属的各冲口的平面投影尺寸。
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