DE19743893A1

DE19743893A1 - Rubber sprung rail wheel for rail vehicles

Info

Publication number: DE19743893A1
Application number: DE19743893A
Authority: DE
Inventors: Juergen Dr Ing Schneider; Franz Dipl Ing Murawa
Original assignee: VSG VERKEHRSTECHNIK GmbH
Current assignee: Bochumer Verein Verkehrstechnik GmbH
Priority date: 1997-10-04
Filing date: 1997-10-04
Publication date: 1999-04-15

Abstract

The wheel rim is made in one piece with the wheel center (5), and has an inner rim ring (6) made of steel upon which is attached an outer ring pair (7a,7b) made of non-ferrous metal and which forms one of the grooves (8) for the rubber elastic insert (3). The ring pair is retained on a cylindrical or conical seat (6a,6b) on the rim ring by form or force locking. The tire is a composite construction with a non-ferrous metal inner ring (2a) having a second groove (9) for the rubber elastic insert, and an outer steel tire (2b) which includes the running surface and the wheel flange.

Description

Die Erfindung betrifft ein gummigefedertes Schienenrad mit einem aus Nabe, Radscheibe und Felge bestehenden Radkörper, einem Radreifen und einer gummielastischen Einlage, die unter radialer Vorspannung in einem von einander zugekehrten Nuten des Radreifens und der Radfelge gebildeten im Querschnitt V-förmigen Ringspalt sitzt.The invention relates to a rubber-sprung rail wheel with a hub, wheel disc and rim Wheel center, a wheel tire and a rubber elastic Insert that is under radial preload in one of facing grooves of the wheel tire and the Wheel rim formed in cross-section V-shaped annular gap sits.

Gummigefederte Schienenräder dieser und ähnlicher Art sind seit vielen Jahren bekannt und haben sich im Betrieb bestens bewährt. Radkörper und Radreifen bestehen in der Regel aus Stahl, um den im Betrieb auftretenden hohen Belastungen, und zwar vor allem dem Verschleiß an der Lauffläche und am Spurkranz des Radreifens und den dynamischen Belastungen standzuhalten. Bei modernen Hochgeschwindigkeitszügen, zum Beispiel dem ICE, muß der Radkörper bei einer gewünschten Einsatzzeit von rund 30 Jahren ca. 5.10⁹ Lastspielen standhalten. Neben diesen Standzeiten eines gummigefederten Schienenrades wird eine hohe axiale Steifigkeit verlangt. Insbesondere soll bei Kurvenfahrten die axiale Auslenkung des Radreifens gegenüber der Radfelge begrenzt sein. Dafür geeignete Maßnahmen sind Anschläge an den Schultern der einander zugekehrten Nuten von Radreifen und Radfelge oder aber auch ein V-förmiger Querschnitt des Ringspaltes für die gummielastische Einlage (AT-PS 20 59 93; DE 33 28 321 C2). Rubber-sprung rail wheels of this and a similar type have been known for many years and have proven their worth in operation. Wheel bodies and tires are usually made of steel in order to withstand the high loads that occur during operation, especially the wear on the tread and on the flange of the wheel tire and the dynamic loads. In modern high-speed trains, such as the ICE, the wheel body must withstand approximately 5.10 ⁹ load cycles with a desired operating time of around 30 years. In addition to the service life of a rubber-sprung rail wheel, a high degree of axial rigidity is required. In particular, the axial deflection of the wheel tire with respect to the wheel rim should be limited when cornering. Suitable measures are stops on the shoulders of the mutually facing grooves of wheel tires and wheel rims or a V-shaped cross section of the annular gap for the rubber-elastic insert (AT-PS 20 59 93; DE 33 28 321 C2).

Neben auf lange Standzeit und hohe axiale Steifigkeit abzielenden Entwicklungen gibt es Entwicklungen für Schienenräder in Leichtbauweise. Einerseits gibt es solche Räder aus Vollaluminium, andererseits gibt es Stahlräder, bei denen der Leichtbau durch Formgebung verwirklicht ist. Während Schienenräder aus Aluminium sich nicht für hohe dynamische Belastungen eignen, sind Schienenräder aus Stahl bei entsprechender Formgebung durchaus für hohe dynamische Belastungen geeignet. Gleichwohl sind der Massenreduzierung bei Stahlrädern Grenzen gesetzt.In addition to long service life and high axial rigidity targeting developments, there are developments for Rail wheels in lightweight construction. On the one hand there is such wheels made of full aluminum, on the other hand there are Steel wheels in which the lightweight construction by design is realized. While aluminum rail wheels are not suitable for high dynamic loads Steel rail wheels with the appropriate shape quite suitable for high dynamic loads. Nevertheless, the mass reduction in steel wheels Set limits.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gummigefedertes Schienenrad in Leichtbauweise zu schaffen, das einerseits hohen mechanischen Belastungen standhält und andererseits möglichst leicht ist.The invention is based on the object rubber-sprung rail wheel in lightweight construction create, on the one hand, high mechanical loads withstands and on the other hand is as light as possible.

Diese Aufgabe wird bei einem gummigefederten Schienenrad der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Radfelge aus einem einstückig mit der Radscheibe ausgeführten, inneren Felgenring aus Stahl und einem darauf befestigten äußeren Ringpaar aus einem leichten NE-Metall, wie Aluminium, besteht, in denen die eine Nut für die gummielastische Einlage ausgebildet ist.This task is done with a rubber sprung rail wheel of the type mentioned in that the Wheel rim in one piece with the wheel disc executed inner rim ring made of steel and one attached outer ring pair made of a light Non-ferrous metal, such as aluminum, is in which the one groove is designed for the rubber-elastic insert.

Ein solches Schienenrad ist entsprechend den örtlich unterschiedlichen Belastungen ausgelegt. Die Radscheibe, die im Betrieb den hohen dynamischen Wechselbelastungen ausgesetzt ist, besteht aus Stahl, während ein Teil der Felge, wo solche Belastungen nicht auftreten, aus Aluminium besteht. Dadurch ergibt sich bei diesem Schienenrad eine Gewichtseinsparung ohne Inkaufnahme einer Verminderung seiner mechanischen Belastbarkeit. Such a rail wheel is according to the local designed for different loads. The wheel disc, the high dynamic alternating loads in operation is made of steel, while part of the Rim where such loads do not occur Aluminum. This results in this Rail wheel saves weight without having to put up with anything a reduction in its mechanical strength.

Das Gewicht des Schienenrades kann weiter dadurch vermindert werden, daß der Radreifen als Verbundreifen mit einem die andere Nut für die gummielastische Einlage aufweisenden Innenring aus dem leichten NE-Metall und einer darauf sitzenden äußeren Stahlbandage besteht, die die Lauffläche und den Spurkranz umfaßt. Auch bei dieser Ausführung ist das Prinzip verwirklicht, daß unter Berücksichtigung der im Betrieb auftretenden Belastung, nämlich dem hohen Verschleiß an der Lauffläche und dem Spurkranz, dieser Bereich aus Stahl verwirklicht ist, während der einem solchen Verschleiß nicht unterliegende innere Teil des Radreifens aus Aluminium besteht.This can further increase the weight of the rail wheel be reduced that the wheel tire as a compound tire with one the other groove for the rubber-elastic insert inner ring made of light non-ferrous metal and an outer steel bandage sitting on it, which includes the tread and the flange. This one too Execution is the principle realized that under Taking into account the load occurring in operation, namely the high wear on the tread and the Wheel flange, this area is made of steel, while not subject to such wear inner part of the tire is made of aluminum.

Die Befestigung des Ringpaares aus dem leichten NE-Metall kann durch Kraft und/oder Formschluß auf einer zylindrischen oder konischen Sitzfläche des Felgenringes verwirklicht sein. Die axiale Steifigkeit des Radreifens, die durch den V-förmigen Ringspalt mit der darin sitzenden gummielastischen Einlage bewirkt wird, kann eine mechanische Begrenzung dadurch erhalten, daß die die Nuten begrenzenden Schultern des Radreifens und der Radfelge sowohl auf der Spurkranzseite als auch auf der gegenüberliegenden Seite einander überlappende, spiegelsymmetrisch angeordnete Anschläge mit axialem Spiel aufweisen.The fastening of the pair of rings made of light non-ferrous metal can by force and / or form fit on a cylindrical or conical seat of the rim ring be realized. The axial rigidity of the wheel tire, through the V-shaped annular gap with the one in it seated rubber-elastic insert can be caused obtain a mechanical limitation in that the Grooved shoulders of the wheel tire and Wheel rim both on the flange side and on the opposite side overlapping, stops arranged in mirror symmetry with axial Have play.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert, die ein Schienenrad im halben Axialschnitt zeigt.In the following the invention with reference to a drawing explained in more detail that a rail wheel in half Axial section shows.

Das Schienenrad weist einen Radkörper 1, einen Radreifen 2 und eine gummielastische Einlage 3 auf, die federelastisch den Radreifen 2 auf dem Radkörper 1 trägt. Der Radkörper 1 besteht aus einer Radnabe 4, einer Radscheibe 5 und einem Felgenring 6. Radnabe 4, Radscheibe 5 und Felgenring 6 bestehen aus Stahl. Der Felgenring 6 weist äußere zylindrische oder konische Sitzflächen 6a, 6b auf, auf denen ein Ringpaar 7a, 7b aus Aluminium kraft- und/oder formschlüssig befestigt ist. Das Ringpaar 6a, 6b kann aufgeschrumpft, aufgeklebt sein und/oder durch axiale Schraubenbolzen 6c zusammengehalten werden. Damit es in einer vorbestimmten axialen Position festsitzt, weist der Felgenring 6 mittig einen umlaufenden Steg 6d auf, an dem die beiden Ringe 6a, 6b anliegen. Das Ringpaar 6a, 6b und der Radreifen 2 weisen an den einander zugekehrten Seiten Nuten 8, 9 auf, die einen V-förmigen Ringspalt mit zur Radachse weisendem Scheitel bilden. In diesem Ringspalt 8, 9 sitzt die Gummieinlage 3 unter radialer Vorspannung. Die Gummieinlage 3 besteht vorzugsweise aus einzelnen mit Abstand voneinander angeordneten Gummikörpern. Die die Nuten 8, 9 begrenzenden spurkranzseitigen und spurkranzabgewandten Schultern 8a, 9a, 8b, 9b überlappen einander mit axialem Spiel und sind spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet, so daß der Radreifen 2 in seiner axialen Beweglichkeit gegenüber dem Radkörper 1 begrenzt ist. Der Radreifen 2 besteht aus einem Innenring 2a aus Aluminium und aus einer durch Kraft- und/oder Formschluß darauf sitzenden äußeren Stahlbandage 2b. Die Kraftschlußverbindung zwischen Innenring 2a und der Bandage 2b erfolgt vorzugsweise durch gemeinsames Walzen, und zwar dem sogenannten Verbundwalzen. Dadurch wird eine dauerhafte Verbindung zwischen beiden Teilen des Radreifens gewährleistet. Ein Schienenrad mit einem solchen Verbundreifen ist Gegenstand der älteren Patentanmeldung 196 28 792.The rail wheel has a wheel body 1 , a wheel tire 2 and a rubber-elastic insert 3 which resiliently carries the wheel tire 2 on the wheel body 1 . The wheel body 1 consists of a wheel hub 4 , a wheel disc 5 and a rim ring 6 . Wheel hub 4 , wheel disc 5 and rim ring 6 are made of steel. The rim ring 6 has outer cylindrical or conical seat surfaces 6 a, 6 b, on which a pair of rings 7 a, 7 b made of aluminum is fixed non-positively and / or positively. The pair of rings 6 a, 6 b can be shrunk, glued and / or held together by axial bolts 6 c. So that it is stuck in a predetermined axial position, the rim ring 6 has a circumferential web 6 d in the center, against which the two rings 6 a, 6 b rest. The pair of rings 6 a, 6 b and the wheel tire 2 have grooves 8 , 9 on the mutually facing sides, which form a V-shaped annular gap with a vertex facing the wheel axis. The rubber insert 3 is seated in this annular gap 8 , 9 under radial prestress. The rubber insert 3 preferably consists of individual rubber bodies arranged at a distance from one another. The shoulders 8 a, 9 a, 8 b, 9 b that overlap the grooves 8 , 9 on the flange side and the side facing away from the flange overlap one another with axial play and are arranged mirror-symmetrically to one another, so that the wheel tire 2 is limited in its axial mobility with respect to the wheel body 1 . The wheel rim 2 consists of an inner ring 2 a of aluminum and from a seated by force and / or form fit on it outer steel drum 2 b. The frictional connection between the inner ring 2 a and the bandage 2 b is preferably carried out by common rolling, namely the so-called compound rolling. This ensures a permanent connection between both parts of the wheel tire. A rail wheel with such a compound tire is the subject of the earlier patent application 196 28 792.

Claims

1. Rubber-sprung rail wheel with a hub ( 4 ), wheel disc ( 5 ) and rim ( 6 , 7 a, 7 b) existing wheel body ( 1 ) and a rubber-elastic insert, which is under radial preload in a mutually facing grooves of the wheel tire and Wheel rim formed in cross-section V-shaped annular gap, characterized in that the wheel rim consists of an inner rim ring ( 6 ) made of steel made in one piece with the wheel disc ( 5 ) and an outer pair of rings ( 7 a, 7 b) fastened thereon from a light weight Non-ferrous metal, such as aluminum, which forms one of the grooves ( 8 ) for the rubber-elastic insert ( 3 ).

2. Rail wheel according to claim 1, characterized in that the pair of rings ( 7 a, 7 b) is held by force and / or positive engagement on a cylindrical or conical seat ( 6 a, 6 b) of the rim ring ( 6 ).

3. Rail wheel according to claim 1 or 2, characterized in that the wheel tire ( 2 ) as a composite tire with a the other groove ( 9 ) for the rubber-elastic insert ( 3 ) having an inner ring ( 2 a) made of the light non-ferrous metal and one seated outer steel bandage ( 2 b), which includes the tread and the flange of the rail wheel.

4. Rail wheel according to one of claims 1 to 3, characterized in that the grooves ( 8 , 9 ) delimiting shoulders ( 8 a, 9 a, 8 b, 9 b) of the wheel rim ( 6 , 7 a, 7 b) both have overlapping, mirror-symmetrically arranged stops with axial play on the flange side as well as on the opposite side.