DE1530092C3 - Federndes Schienenrad - Google Patents

Description

sind vorzugsweise als modifizierte V-Gewinde mit abgerundeten Gewindespitzen und Gewindefüßen ausgebildet.

Diese zuletzt genannten Merkmale sind in den

kennzeichnet, daß bei einem Raddurchmesser von 20 Ansprüchen 3 und 4 enthalten, die als echte Unter-

etwa 710 mm der Abstand zwischen den Gewindeflanken etwa 1,6mm beträgt.

3. Schienenrad nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei den beiden zusammenwirkenden Gewinden der Abstand zwischen Gewindespitze und Gewindefuß größer oder gleich 8 mm ist, höchstens jedoch etwa 11 mm.

4. Schienenrad nach den Ansprüchen 1 bis 3,

ansprüche nur in Verbindung mit dem Anspruch 1 gelten.

Nachstehend werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnungen beschrieben. Fig. 1 zeigt die Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Schienenrades;

F i g. 2 stellt einen Schnitt längs der Linie 2-2 gemäß Fig. 1 dar;

Fig. 3 zeigt eine auseinandergezogene perspek-

spitzen und Gewindefüßen sind.

dadurch gekennzeichnet, daß die Gewinde modi- 30 tivische Darstellung des Rades nach F i g. 1; fizierte V-Gewinde mit abgerundeten Gewinde- F i g. 4 zeigt einen der F i g. 2 entsprechenden Teil

schnitt einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; Fig. 5 zeigt einen der Fig. 2 entsprechenden Schnitt einer dritten Ausführungsform der Erfindung; F i g. 6 stellt die Seitenansicht einer weiteren abgeänderten Ausführungsform der Erfindung dar;

Fig. 7 ist ein Schnitt durch das Rad nach Fig. 6, •r- ■ wobei die Bestandteile des Rades teilweise von-

Die Erfindung betrifft ein federndes Schienenrad, bestehend aus einem inneren Radkörper, einem auf ein Außengewinde desselben aufgeschraubten Radreifen und einer aus elastomerem Material bestehenden Schicht in den Gewindegängen, die an diesen festgelegt ist, wobei die Gewindegänge so ausgebildet sind, daß sie in optimaler Weise die dynamischen Beanspruchungen in dem elastomeren Material ausgleichen.

Ein solches Schienenrad ist in der deutschen Patentschrift 1141 664 beschrieben. Hierbei ist sowohl der äußere Ringkörper als auch der innere Radkörper mit zwei einander entgegengesetzt gericheinander getrennt sind;

F i g..8 ist ein Schnitt längs der Linie 8-8 in F i g. 6; F i g. 9 ist ein Teilschnitt längs der Linie 9-9 in Fig. 6.

In Fig. 1 erkennt man ein insgesamt mit 10 bezeichnetes erfindungsgemäßes Rad für ein Schienenfahrzeug. Das Rad 10 umfaßt den Nabenteil 12 mit der Bohrung 16 zum Aufnehmen einer nicht dargestellten Achswelle. Die Umfangsfläche der Nabe 12 geht nach außen in einen dünnwandigen, tellerförmigen Steg 14 über. Die Nabe 12 und der Steg 14

teten Gewinden versehen, wobei der Ringmantel des 50 können aus Metall, wie Aluminium, Magnesium oder inneren Radkörpers in der Mitte der Symmetrie- Stahl, aus einem verstärkten Kunststoff od. dgl. herebene der beiden entgegengesetzt gerichteten Gewinde unterteilt ist. Das Gewinde selbst ist mit normaler Steigung ausgeführt, so daß sich über die axiale Länge des Ringkörpers lediglich zwei Gewindegänge 55 ergeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch eine erhöhte Geräuschdämpfung die Laufeigenschaften und die Betriebsdauer eines solchen Schienenrades zu erhöhen.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem federnden Schienenrad der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, daß die Zahl der Gewindegänge pro Zentimeter auf der Radfelge bzw. dem Radreifen genügend groß ist, um die einander züge- 65 Radreifens 18 hinausragt. Das Rad kann jedoch auch wandten Flächen zwischen Radfelge und Radreifen so ausgebildet werden, daß die äußere Seitenfläche mindestens im Verhältnis von 2 :1 zu vergrößern. nicht über die entsprechende Fläche des Radreifens

Durch die Vergrößerung der Oberfläche des 18 hinaus vorspringt.

gestellt sein. Das Rad 10 ist mit einem Reifen 18 versehen, der aus einem harten Metall, z. B. Stahl oder einer geeigneten Legierung, besteht.

Der Radreifen 18 ist an seiner Umfangsfläche 22 auf einer Seite mit einem radial nach außen vorspringenden Spurkranz 20 versehen. Die Umfangsfläche 22 ist glatt und geht auf der von dem Spurkranz 20 abgewandten Seite in einen Konus 23 über. Ein Neigungsverhältnis von 1: 20 ist als zweckmäßig zu betrachten. Gemäß Fig. 2 ragt die innere Seitenfläche 24 der Nabe 12 weiter über die innere Stirnfläche des Radreifens 18 hinaus als die äußere Seitenfläche 26 der Nabe 12 über die äußere Stirnfläche des

3 4

Gemäß F i g. 2 geht der äußere Rand des Stegs 14 tung eingesetzt, und das Material der Schicht 42, das

in die Radfelge 28 über, deren Breite der Breite des sich im flüssigen Zustand befindet, wird in den Spalt

Radreifens 18 entspricht. Die Umfangsfläche der zwischen den Gewindegängen 30 und 32 von der

Radfelge 28 ist mit Gewindegängen 30 versehen. Die Unterseite der Vorrichtung aus oder von oben her

innere Umfangsfläche des Radreifens 18 weist gleich- 5 eingeführt, wobei man das Material nach oben bzw.

falls Gewindegänge 32 auf, die zu den Gewinde- nach unten strömen läßt, damit es die Luft aus dem

gangen 30 der Radfelge 28 passen. Bei den Gewinde- Spalt verdrängt und der Spalt von dem elastischen

gangen 30 und 32 handelt es sich um modifizierte Material vollständig ausgefüllt wird. Sobald das ver-

Gewindegänge von allgemein V-förmigem Quer- flüssigte Material der Schicht 42 an der Oberseite des

schnitt. Die Gewindegänge 30 der Radfelge 28 sind io Radreifens 18 und der Radfelge 28 erscheint, wird

an ihrem dem Grund 36 der Gewindegänge 32 des die Zuführung des Materials, das z. B. unter einem

Radreifens 18 benachbarten Scheiteln 34 abgerundet. niedrigen Druck mittels einer Pumpe zugeführt wird,

Die Gewindegänge 32 des Radreifens 18 umfassen unterbrochen. Hierauf kann man den Radreifen 18

abgerundete Scheitel 38, die dem Grund 40 der Ge- und die Radfelge 28 auf geeignete Weise erhitzen,

windegänge 30 der Radfelge 28 benachbart sind. 15 um das Material 42 zu härten. Sobald das Material

Die Gewindegänge 30 und 32 sind durch einen erstarrt und/oder gehärtet worden ist, ist es fest mit

Spalt voneinander getrennt. Der Abstand von Scheitel den Gewindegängen 30 und 32 verbunden, so daß

zu Scheitel kann bei einem Rad mit einem Durch- der Radreifen 18 auf der Radfelge 28 in seiner Lage

messer von etwa 710 mm zwischen etwa 8 mm und gehalten wird. Der nächste Arbeitsschritt besteht dar-

etwa 11 mm betragen, während der Abstand zwischen 20 in, das Rad durch Wegschneiden oder Abschleifen

den Flanken der Gewindegänge 30 und 32 etwa des überschüssigen Materials fertigzustellen, so daß

J(\ · 1,6 mm betragen kann. Die Höhe der Gewindegänge das Material der Schicht 42 auf beiden Seiten mit den

·- 30 und 32 kann etwa 8 mm betragen. Diese kon- benachbarten Flächen des Radreifens 18 und der

struktive Beziehung zwischen der Radfelge 28 und Radfelge 28 abschließt.

dem Radreifen 18 ist vorgesehen, um den Inhalt der 25 In Fig. 4 ist ein Teil eines Schienenrades 46 dareinander zugewandten Flächen dieser Bauteile mehr gestellt, das mit Ausnahme der im folgenden behanals dopelt so groß zu machen, und um das Einbringen delten Abweichungen dem beschriebenen Rad 10 einer Schicht 42 aus einem flexiblen oder elastischen entspricht. Daher sind in Fig.4 Teile, die aus Fig. 1 schalldämpfenden Material zu erleichtern. Die be- ersichtlichen Teilen entsprechen, jeweils mit den schriebene Konstruktion bewirkt eine optimale Ver- 3° gleichen Bezugszahlen unter Beifügung eines Kennteilung der Beanspruchungen in dem elastischen Strichs bezeichnet. Der Radreifen 18' ist an seiner Material, die auf Scherbeanspruchungen zurück- Umfangsfläche 22' nicht konisch geformt, wie es zuführen sind, welche bei Beschleunigungs- und Ver- gemäß F i g. 2 bei dem Rad 10 vorgesehen ist. Vielzögerungsvorgängen auftreten. Ferner bewirkt die mehr weist der Radreifen 18' zwei in der Umfangs-Konstruktiön einen guten Abgleich zwischen den 35 richtung verlaufende Spurkränze 20' und 48 auf, die Druck-, Zug- und Scherkräften, die durch radiale auf beiden Seiten der Lauffläche 22' angeordnet sind. Belastungen hervorgerufen werden, welche auf das *~ In F i g. 5 ist eine weitere Ausbildungsform 52 Gewicht des Fahrzeugs zurückzuführen sind. Schließ- eines erfindungsgemäßen Rades dargestellt, das, von lieh gewährleistet die beschriebene Konstruktion den nachstehend behandelten Abweichungen abgeeinen optimalen Ausgleich der Druckbeanspruchun- 4° sehen, dem Rad 10 nach F i g. 1 entspricht. Daher gen in axialer Richtung, die von auf. den Steg 14 wir- sind auch in F i g. 5 Teile, die in F i g. 1 und 2 darkenden Kräften herrühren. Somit führt die beschrie- gestellten Teilen entsprechen, jeweils mit den gleibene Konstruktion dazu, daß in dem elastischen chen Bezugszahlen, jedoch unter Beifügung von zwei Material Spannungen erzeugt werden, die praktisch Kennstrichen, bezeichnet. Der Radreifen 18" ist mit zu einer Verlängerung der Lebensdauer des Materials 45 einer glatten bzw. zylindrischen Umfangsfläche 22" führen. ohne jeden Spurkranz versehen.

Die Schicht 42 wird auf Abscherung beansprucht, F i g. 6 bis 9 zeigen eine weitere insgesamt mit 56

um Beschleunigungs- und Verzögerungskräfte der bezeichnete Ausbildungsform eines erfindungsgemä-

dynamischen Last aufzunehmen. Sie kann ferner ßen Rades. Das Rad 56 entspricht, mit Ausnahme der neben Druck- und/oder Zugkräften, die auf den Rad- 50 im folgenden behandelten Abweichungen, gleichfalls

reifen 18 wirken, hochfrequente Schwingungen auf- dem beschriebenen Rad 10 nach Fig. 1. Das Rad 56

nehmen und verhindern, daß Schwingungen und Ge- umfaßt einen Radreifen 58, der eine Nabe 62 und

rausche zwischen dem Radreifen 18 und der Rad- eine Felge umschließt, die mit der Nabe 62 durch

felge 28 übertragen werden. Das Material der Schicht einen Steg 64 verbunden ist. Der Radreifen 58 be-42 kann aus einer Gruppe gewählt werden, welche 55 steht aus einem harten Material, Stahl od. dgl., und

die verschiedensten Elastomermaterialien umfaßt, z. B. kann gegebenenfalls eine erheblich größere radiale

Gummi, Polysulphidkompositionen, flexible Epoxy- Ausdehnung aufweisen als der Radreifen 18 nach

harze und Polyuräthane, die mit oder ohne Füllstoffe F i g. 2. Die Felge trägt an ihrer äußeren Umfangs-

verwendet werden können. Damit der durch die fläche 67 keine Gewindegänge 30 (Fig. 2 und 3), Schicht 42 gebildete Ring, der auf beiden Seiten des 60 sondern Rippen 66. Der Radreifen 58 ist an seiner

Rades 10 sichtbar ist, ein gleichmäßiges Aussehen inneren Umfangsfläche mit gegenüber den Rippen 66

erhält, wobei dieses Aussehen auf beiden Seiten des versetzten, zu diesen passenden Rippen versehen.

Rades das gleiche ist, kann man den Radreifen 18 Die innere Umfangsfläche des Radreifens 58 und

mit einer Nut 44 versehen, die von dem Material der die äußere Umfangsfläche der Rippen 66 haben eine Schicht 42 ausgefüllt wird. 65 kreisrunde Form. Auf einander diametral gegenüber-

Um das Rad 10 zusammenzubauen, wird der Rad- liegenden Seiten der Felge sind die Rippen 66 bis zu

reifen 18 auf die Radfelge 28 aufgeschraubt. Dann ihrem Grund weggeschnitten, so daß gemäß F i g. 6

wird das Rad in waagerechter Lage in eine Vorrich- an diesen Stellen ebene Flächen 69 und 71 vor-

handen sind. Gemäß F i g. 9 ermöglichen es die Anflächungen 69 und 71, die Nabe 62 mit der Felge in den Radreifen 58 einzubauen, da längs eines genügend großen Teils der Umfangsfläche 67 der Felge keine Überschneidung zwischen den Rippen 66 der Felge und den Rippen des Radreifens 58 vorhanden ist.

Um den Radreifen 58 mit der Felge zu verbinden, werden die Felge mit der Nabe 62 zuerst gemäß Fig. 7 in den Radreifen 58 eingeführt und dann quer zu der Öffnung des Radreifens 58 hin- und herbewegt, bis die Teile des Rades 56 die in F i g. 8 dargestellte Lage einnehmen. Das Vorhandensein der Anflächungen 69 und 71 ermöglicht es, die Felge in den Radreifen 58 einzuführen, da die Rippen 66 der Felge die Rippen des Radreifens 58 nicht über den ganzen Bereich von 360° überlappen. Nach der beschriebenen Vereinigung der beiden Teile wird das elastische Material 70 in den Spalt zwischen den Rippen, eingeführt. Das Material 70 kann das gleiche sein wie das erwähnte Material 42 (Fig. 2), und man kann es auch in der gleichen Weise einführen. Während der Spalt zwischen den Rippen eine ähnliche Umrißform hat wie der Spalt des Rades 10, wird der Spalt bei dem Rad 56 durch konzentrische Nuten und Rippen abgegrenzt.

Die Konstruktion der beschriebenen Räder ist derart, daß bei einem Radreifen mit einer Breite von etwa 133 mm und beim Vorhandensein der beschriebenen Gewindegänge die Fläche, welche Scherspannungen ausgesetzt ist, die bei einer Beschleunigung oder Verzögerung einer Last von etwa 5,7 t auftreten, wenn man eine Geschwindigkeitsänderung um etwa 5,6 km/h/sec voraussetzt, etwa 6400 cm² beträgt. Die Scherspannung in dem elastischen Material beträgt dann etwa 0,175 kg/cm².

Eine radiale Last von etwa 5,7 t je Rad erzeugt eine Druckspannung in dem elastischen Material. Nimmt man an, daß nur ein Anteil von 70% der projizierten Fläche bei der Aufnahme der Druckbeanspruchung zur Wirkung kommt, wird eine gleich große Fläche an der Oberseite des Rades auf Zug beansprucht, und eine 5,5 fach größere Fläche wird durch Scherkräfte beansprucht. Da im Bereich geringer Dehnungswerte die Verformung in Abhängigkeit von der Beanspruchung bei Druck-, Zug- und Scherspannungen annähernd gleich groß ist, d. h. weniger als 15%, beträgt die resultierende Spannung in dem Material etwa 2,4 kg/cm².

ίο Die Last, die auf den Spurkranz des Rades parallel zur Radachse wirken kann, z. B. wenn das Fahrzeug einen Gleisbogen befährt, kann bis zu etwa 10 t je Rad betragen. Diese Last wird durch die Flanken der Gewindegänge aufgenommen, wobei eine Seite auf Druck und die andere Seite auf Zug beansprucht wird. Die gesamte auf Druck beanspruchte Fläche beträgt etwa 2200 cm², und eine gleich große Fläche ist auf Zug beansprucht.

Da die Beanspruchungen am Berührungspunkt mit der Schiene sowie an einem diesem Punkt diametral gegenüberliegenden Punkt am höchsten sind, und da sie an zwei Punkten auf Null zurückgehen, die gegenüber den erwähnten Punkten um 90° versetzt sind, wobei an diesen Punkten ein Übergang von der Beanspruchung auf Druck auf eine Beanspruchung auf Zug bzw. im umgekehrten Sinne stattfindet, beträgt die wirksame Fläche, welche die Belastung durch den Spurkranz aufnimmt, 70% der Fläche der zur Wirkung kommenden Gewindeflanken. Der wirksame Radius entspricht ebenfalls 70 % des mittleren Radius bis zum Flankendurchmesser der beiden Gewinde. Betrachtet man diese geometrischen Verhältnisse, erkennt man, daß die Zug- und Druckspannungen in dem elastischen Material etwa 2,5 kg/cm² betragen.

Die vektorielle Summierung sämtlicher gleichzeitig auftretenden maximalen Spannungen führt somit zu einem Wert von etwa 4,2 kg/cm². Diese Beanspru- *" chung liegt durchaus innerhalb der zulässigen Beanspruchungsgrenzen für verwendete elastische Materialien.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Federndes Schienenrad, bestehend aus einem inneren Radkörper, einem auf ein Außengewinde desselben aufgeschraubten Radreifen und einer aus elastomerem Material bestehenden Schicht in den Gewindegängen, die an diesen festgelegt ist, wobei die Gewindegänge so ausgebildet sind, daß sie in optimaler Weise die dynamischen Beanspruchungen in dem elastomeren Material ausgleichen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Gewindegänge (30 bzw. 32) pro Zentimeter auf der Radfelge (28) bzw. dem Radreifen (18) genügend groß ist, um die einander 15 il mm. zugewandten Flächen zwischen Radfelge und Die Gewinde Radreifen mindestens im Verhältnis von 2 :1 zu

vergrößern.

2. Schienenrad nach Anspruch 1, dadurch ge-

elastomeren Materials wird eine wirksamere Schalldämpfung erhalten, als dies im bekannten Falle möglich ist. Hierbei kann man bereits mit einer Dicke der Elastomerschicht bzw. mit einem Abstand zwischen den Gewindeflanken von etwa 1,6 mm auskommen, während bei anderen bekannten Schienenrädern eine weit größere Stärke dieser elastomeren Schicht erforderlich war.

Bei dem erwähnten Ausführungsbeispiel mit einem Abstand von 1,6 mm zwischen den Gewindefianken und einem Raddurchmesser von 710 mm kann bei den beiden zusammenwirkenden Gewinden der Abstand zwischen Gewindespitze und Gewindefuß größer oder gleich 8 mm sein, höchstens jedoch etwa