DE1405588C3

DE1405588C3 - Schienenrad mit rotationssymmetrischer Radscheibe

Info

Publication number: DE1405588C3
Application number: DE19611405588
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl.-Ing. Knorr; Wilhelm Rautenberg; Ludwig Reuter; Ulrich Dr.Rer.Nat. 4640 Wattenscheid-Eppendorf Wolfstieg
Original assignee: Fried Krupp Huettenwerke AG
Current assignee: Fried Krupp Huettenwerke AG
Priority date: 1961-08-16
Filing date: 1961-08-16
Publication date: 1974-12-12
Also published as: DE1405588A1; DE1405588B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Schienenrad mit rotationssymmetrischer Radscheibe, deren Außenrand senkrecht in die Felge bzw. den Laufkranz und deren Innenrand geneigt zur Radachse in die Nabe einlaufen und die im mittleren Bereich geneigt zur Radachse liegt.

Bei einem bekannten Schienenrad dieser Art verläuft die Radscheibe im wesentlich geneigt zur Radachse, wobei sie leicht S-förmig gewellt ist (französische Patentschrift 657 914).

Bei anderen Schienenrädern haben die Radscheiben ebenfalls einen im Querschnitt S-förmigen Verlauf, doch laufen ihre Ränder senkrecht in die Nabe und Felge bzw. in den Laufkranz ein (französische Patentschrift 1 023 866. USA.-Patentschrift 2 605 132).

Bei diesen bekannten Schienenrädern wollte man mit dem im Querschnitt S-förmigen Verlauf der Radscheibe günstige Spannungs- und Elastizitätsverhältnisse erreichen. Messungen an solchen Schienenrädern haben aber gezeigt, daß sie an irgend einer Stelle ein ausgeprägtes Spannungsmaximum haben, das aus radialen und/oder axialen Belastungen herrührt und bei Bandagenrädern zusätzlich aus Schrumpfbelastungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schienenrad mit rotationssymmetrischer Radscheibe zu schaffen, das einen günstigeren Spannungsverlauf als die bekannten Schienenräder aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Schienenrad der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der äußere Scheibenteil eine ebene Mittelfläche aufweist und sich etwa über ¹Ai der gesamten Ringbreite erstreckt und der übrige Scheibenteil eine konische Mittelfläche aufweist, deren Erzeugende mit der ebenen Mittelfläche einen Winkel von etwa 3 bis 5^C einschließt. Auf Grund der Aufteilung der Scheibe in einen äußeren ebenen Teil und einen konischen inneren Teil hat das erfindungsgemäße Schienenrad innerhalb seiner Radscheibe einen wesentlich günstigeren Verlauf der Spannungskurve als die bekannten S-förmig gewellten Schienenräder. Selbst im Bereich des Übergangs der konischen Mittelfläche in den äußeren ebenen Bereich zeigt sich keine Spannungsspitzc. weil die Spannungskurve in diesen Bereich etwa durch den Nullpunkt verläuft. Die günstigeren Spannungsverhältnisse tür die Radscheibe ermöglichen die Ausbildung einer dünnwandigen Scheibe und damit eine Verringerung der ungefederten Massen.

Um die axialen Spurkranzkräfte von der Scheibe besser an die Nabe ableiten zu können, ist in einer bevorzugten Ausführungsform die Spitze der konischen MitielfUiche spurkranzseitig angeordnet.

ίο In den Zeichnungen ist die Erfindung an einem Ausiührungsbeispiel erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Bandagen-Schienenrad mit gewellter Scheibe nach dem Stand der Technik, mit den entsprechenden Spannungsschaubildern.

Fig. 2 ein Bandagen-Scliienenrad mit einer Scheibe nach der Erfindung, mit den entsprechenden Spannungsschaubildern.

Bei dem bekannten Rad nach F i g. I bestehen an der Oberfläche der Radscheibe 1 zwischen der Felge 2 und der Nabe 3 die in den Schaubildern oberhalb und unterhalb der Radscheibe 1 dargestellten Spannungen. Das obere Schaubild zeigt die radialen Spannungen der Oberfläche 4 und das untere Schaubild die radialen Spannungen der Oberfläche 5.

Die in den Schaubildern ausgezogen gezeichneten Linien sind die Spannungen infolge der Schrumpfung der Bandage 6 und infolge der Pressung der Radachse?. In den schraffierten Spannungsbereichen der beiden Schaubilder liegen zusätzliche Spannungen infolge radialer und axialer Betriebslasten sowie von stoßweise auftretenden Lasten, die beim Überfahren von Schienenstößen entstehen. Es sind jeweils die in bezug auf die Beanspruchungshöhe ungünstigen Kombinationen in den schraffierten Feldern enthalten.

Bei dem erfindungsgemäßen Rad nach Fig. 2 besteht die Felge 8 und die Nabe 9 miteinander verbindende Scheibe 10 aus einem ebenen Teil 11' und aus einem konischen Teil 11". Mit »eben« und »konisch« sind hier die Eigenschaften der Mittelfläche 11 bezeichnet. Die Spurkranzseite der Bandage 6 ist dort, wo dieselbe das Bezugszeichen trägt. Die radiale Ringbreite α des ebenen Teils beträgt etwa V₃ ihrer gesamten Ringbreite b. Die gesamte Ringbreite b ist gemessen zwischen den Meßrechtecken (strichpunktierte Grenzlinien) der Nabe 9 und der Felge 8.

Die Spannungsschaubilder oben für die Oberfläche 12 und unten für die Oberfläche 13 zeigen weniger stark ausgeprägte und weniger hohe Maxima sowie kleinere Amplituden c für die im Fahrbetrieb möglichen Wechsellasten. Die aufgezeigte vorteilhafte Wirkung ist begründet durch die bessere radiale Abstützung der Radialkräfte durch den ebenen Scheibenteil 11'.

Ein Rad mit auf ganzer Ringbreite b ebener Scheibe auszubilden, ist bekannt. Eine derartige völlig ebene Ausbildung der Scheibe hat jedoch den Nachteil, daß die Scheibe infolge von am Spurkranz angreifenden Axiallasten unvergleichlich hohe Betriebsbeanspruchungen in der Nabennähe erfährt. Ferner ist es bekannt, die Scheibe von der Nabe bis zur Felge durchgehend konisch auszubilden. Dies hat zur Folge, daß die Betriebsbeanspruchungen in Felgennähe sehr hoch sind.

Daß es bei dem erfindungsgemäßen Rad auf die äußere Oberfläche der Scheibe nicht entscheidend ankommt, erkennt man daran, daß die Oberfläche 12

abweichend vom Ausführungsbeispiel von der Nabenkehle bis zur Felgenkehle eben sein kann, ohne daß die Mittelfläche 11" die gewollte Konizität verliert. Dann ist nämlich die Oberfläche 13 entsprechend stärker konisch ausgebildet. Ferner können die Hohlkehlen an der Felge 8 und in ihren Ausläufen zur Nabe 9 hin radial derart weit auslaufen, wie z. B. die punktiert gezeichnete Linie 14 anzeigt. Dabei verändert sich nicht die Ebenheit des Scheibenteils 11'. SoI-' ehe von dem dargestellten Beispiel abweichenden Ausführungen bedingen allerdings ungewollte Scheibenverdickungen. Der Erfindung liegt nämlich das Problem zugrunde, eine Gleichmäßigkeit der Scheibenbeanspruchung bei möglichst dünnwandiger Scheibe zu erreichen. Immerhin, die bezeichneten, von dem Ausführungsbeispiel abweichenden Formen, liegen innerhalb des Bereiches der Erfindung, denn sowohl die Scheibenform als auch die Scheibendicke sind Maßnahmen zur Vergleichmäßigung der Spannungen. Die wesentlichere Ausbildung besteht darin, daß die Radscheibe außen einen ebenen Teil und innen einen konischen Teil aufweist.

ίο Anspruch 1 schützt nur die Kombination sämtlicher in ihm enthaltener Merkmale; der Anspruch 2 gilt als echter Unteranspruch nur in Verbindung mit dem Anspruch 1.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schienenrad mit rotationssymmetrischcr Radscheibe, deren Außenrand senkrecht in die Felge bzw. den Laufkranz und deren Innenrand geneigt zur Radachse in die Nabe einlaufen und die im mittleren Bereich geneigt zur Radachse liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Scheibenteil eine ebene MittcllHiche (1 Γ) aufweist und sich etwa über ein Drittel der gesamten Ringbreite (/>) erstreckt und der übrige Scheibenteil eine konische Mittelfläche (H") aufweist, deren Erzeugende mit der ebenen Mittel-Hache (11') einen Winkel (>i) von etwa 3 bis 5 einschließt.

2. Schienenrad nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze der konischen MittellHiche (H") spurkranzseitig liegt.