DE2142774A1 - Gummigefedertes rad fuer schienenfahrzeuge - Google Patents

Description

1 Berlin 46

Gummigefedertes Rad für Schienenfahrzeuge«)

Die Erfindung "betrifft ein gummigefedertes Rad für Schienenfahrzeuge der sogenannten Zweiringbauart mit mehreren insbesondere drei wechselweise an der Radnabe und an der Radfelge beziehungsweise am Radreifen angeordneten etwa in Radebene liegenden Radscheibenblättern, zwischen denen bei Radialfederung des Rades mit Schubverformung arbeitende Gummifederkörper mit erheblicher Druckvorspannung eingespannt sind, deren an ihren Druckanlageflächen anhaftende Verschalungen beim Einbau in das Rad eine schalenartige Durchwölbungsänderung erhaltene

Diese Gummifederkörper sind verschiedenartigen und hohen Beanspruchungen unterworfen und begrenzen die Leistungsfähigkeit des gummigefederten Rades bezüglich !Dragfähigkeit, Höchstgeschwindigkeit und Federungsvermögeno

An der Verschalung ist der t&nfangsbereich der Haftverbindung einschliesslieh der angrenzenden Schicht des Gummikörpers die besonders schwache anrissgefährdete Stelle, wenn der Gummifeder· körper bei der Radialfederung des Rades durch Schub verformt wird«, Man hat die Beanspruehbarkeit dieses Umfangsbereichs der Haftverbindung durch eine Druckvorspannung des Gummifederkörpers wesentlich vergrössern können» Durch diese Druckvorspannung wird die im Omfangsbereich der Haftverbindung besonders nachteilige Zug«· spannung beträchtlich kleinere

Als Nachteil der Druckvorspannung muss aber in Kauf genommen werden, dass durch die verringerte Höhe des druckvorgespannten Gummikörpers und die dadurch bedingte Volumenverdrängung von der Mitte zum IMfang hin, der die an der Haftverbindung angrenzende Schicht des Gummikörpers nicht folgen kann, eine von der Mitte zum Umfang hin grosser werdende Schubvorspannung in der Haft-

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Verbindung und in der angrenzenden Schicht des Gummikörpers entsteht } die sich zu. der Schub spannung im schubfedernden Gummikörper addierto Diese grössere Schubspannung ist allerdings weniger anrissverursachend als die ursprünglich grössere ZugspannungV

Bekanntgewordene Konstruktionen und das deutsche Patent 1_O041 β520 schlagen eine besondere Formgestaltung der freien Umfangsfläche der Gummikörper, des Übergangs von der freien Umfangsfläche zur Verschalungskante und des Umfangsbereichs der Verschalung vor, wodurch die resultierende Spannung aus den im ITmfangsbereieh der Haftverbindung und dör angrenzenden Schicht des Gummikörpers wirkenden Zug-, Druck- und Schubspannungen und -Vorspannungen kleiner und im gegenseitigen Grössenverhältnis ihrer Spannungs·· anteile möglichst wenig anrissverursachend für den Umfangsbereich der Haftverbindung wird_o Diese Vorschläge wurden in vielen Variationen angewendet und machten die Gummi federkörper wesentlich leistungsfähiger»

Das deutsche Patent 846\>109 macht für ein gummigefedertes Zweiringrad mit Gummi körpern ohne Verschalungen ausschliesslich nur zur Zugspannungsverkleinerung an der freien Mantelfläche des Gummikörpers den Vorschlag, die .Anlageflächen an den Radscheiben·· blättern für die unverschalten Gummikörper muldenförmig auszubilden«) Räder dieser Bauart haben keine Anwendung gefundene Durch die muldenförmige Ausbildung der Anlageflächen wird der hier nur auf die Haftreibung angewiesene Kraftschluss zwischen den unverschalten Gummikörpern und den Radscheibenblättern stark verkleinert*

Alle diese bekannten Vorschläge brachten in Ergänzung zur Druckvorspannung zur Steigerung der Beanspruchbarkeit hauptsächlich nur eine weitere Verkleinerung der Zugspannung,, Sie brachten nicht eine Verkleinerung oder gänzliche Vermeidung der durch die Durckvorspannung beziehungsweise durch die Volumenverdrängung verursachte Schubvorspannung in der Haftverbindung«

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Das deutsche Patent 8460III erwähnt Verschalungen, die eine schalenartige Durchwölbungsänderung allerdings nur zur Halterung der Gummifederkörper zwischen den Radscheibenblättern erhaltene Dieses Patent lässt den Einfluss der Durchwölbungsänderung auf den Gummikörper selbst und dessen Spannungen und Beanspruchbarkeit unberücksichtigte Im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung gibt dieses Patent den Verschalungen auch eine entgegengerich« tete Durchwölbungsänderung, wodurch die Druckvorspannung der Gummifederkörper vom Umfang zur Mitte hin grosser und nicht kleiner wird, wie es nach den Erkenntnissen der vorliegenden Erfindung vorteilhaft ist₀

Das deutsche Patent 846_O111 ist für die gewünschte Durchwölbungsänderung wegen der begrenzten Rückstellkraft der Druckvorspannung der Gummikörper auf relativ dünne Verschalungen angewiesen, die deshalb trotz ihrer Randbördelung gggen Abbiegen von Abschnitten ihres Umfangsbereichs nicht sehr biegesteif sind und durch die dynamische» Beanspruchung im abrollenden und federnden Rad bruchgefährdet sein können© Dieses Patent gibt keinen Hinweis, wie die Verschalungen abbiegesteifef und dennoch schalenartig durch· wölbungsweich^gestaltet werden können_o

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schubvorspannung in der Haftverbindung erheblich zu verkleinern oder ganz zu vermeiden und die Verschalungen beträchtlich abbiegesteif aber dennoch ausreichend schalenartig durchwölbungsweich zu machen«

Diese Aufgabe wird erfindungsmässig dadurch gelöst, dass die Gummifederkörper durch die Durchwölbungsänderung der Verschalungen eine vom Umfang zur Mitte hin beträchtlich kleiner werdende Druckvorspannung erhalten, indem die Gummifederkörper im Umfangsbereich stärker und zur Mitte hin weniger stark oder garnicht zusammengedrückt werden, und die Verschalungen durch ihre räumliche Flächengestaltung beispielsweise durch eine leicht konische oder gewölbte Flächenform und/oder durch besonders im

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Umfangsbereiöh und im Mitteibereich liegende Einprägungen, Wellungen oder Sicken gegen ÄbMegen von Abschnitten ihres Umfängsbereichs "beträchtlich biegesteif und für schalenartiges Durchwölben ihrer Gesamtfläche beträchtlich durchwölbungsweich gestaltet sind©

Mit diesen Massnahmen der Erfindung kann die Druckvorspannung im anrissgefährdeten Umfangsbereich der Haftverbindung ohne dede Beschränkung so gross gewählt werden, dass sich eine optimale Addition der dort wirkenden verschiedenartigen Spannungen ergibt_ö Da im Mittelbereich der Haftverbindung keine freien Kanten sind, wie am Umfang, ist die Haftverbindung dort durch eine Zugspannung nicht so anrissgefährdet, so dass dort keine oder nur eine kleinere Druekvorspannung erforderlich ist, wodurch die Volumenver*· drängung und die dadurch verursachte Schubvorspannung weitgehend vermieden werden«. Im Extremfall kann dem Mittelbereich der Gummifederkörper sogar eine Zugvorspannung gegeben werden»

Eine etwa konzentrisch liegende die ganze Verschalung annähernd bedeckende Wellung macht eine urspünglich ebene Verschalung gegen Abbiegen von Abschnitten ihres Umfangsbereichs sehr biegesteif und gleichzeitig für ein schalenartiges Durchwölben ihrer Gesamtfläche sehr durchwölbungsweicho Zahlreiche andere Anordnungen und Kombinationen von Einprägungen, Wellungen und Sicken sind denkbar, die den gleichen Zweek erfüllen_o

Bei den mit leicht gewölbter Flächenform hergestellten Verschalungen wird eine spezielle Art der Durchwölbungsänderung dadureh erreicht, dass die leichte (hohle) Durchwölbung elastisch über die ebene labile Mittellage hinaus durchgedrückt wird, so dass sie in die spiegelbildliche leichte (erhabene) Durchwölbung durchfederte Diese Art der Durchwölbungsänderung ist dann besonders zweckmässig, wenn man den Gummifederkörpern vor dem Einbau in das Rad die Durchwölbungsänderung geben will«,

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Es kann zweekmässig erscheinen, dass die Verschalungen im zusammengebauten Rad möglichst vorwpannungsfrei entsprechend ihrer ursprünglichen Form sind«, Dann gibt man den Verschalungen in der Vulkanisationsverriehtung für den Gummifederkörper durch eine erzwungene elastische Durchwölbungsänderung die Sollform des druckvorspannungslosen Gummifederkörperso Nach Beendigung der Vulkanisation und Herausnahme aus der Vulkanisationsvorrichtung federn die Verschalungen ganz oder teilweise in die ursprüngliche Form zurück und haben im zusammengebauten Rad wieder ihre ursprüngliche vorspannungsfreie Forme

Die Durchwölbungsänderung der Verschalungen, die den Gummifeder·» körpern die vom Umfang zur Mitte hin kleiner werdende Druckvore spannung gibt, kann dadurch bewirkt werden, dass anfänglich nur der Umfangsbereieh der Verschalungen an den Radscheibenblättern anliegt und der hohlliegende Mittelbereich durch eine Verschrau· bung oder ein ähnlich wirkendes Verbindungselement am Radscheibenblatt zur Anlage gezwungen und/oder gehalten wird_o

Durch eine entsprechende Wahl der Durchwölbungsweichheit der Verschalungen und der Druckvorspannung-Rückstellkraft der Gummi«· körper kann auch eine Selbsteinstellung der Durchwölbungsänderung und des gegenwirkenden Druckvorspannungsverlaufes vom umfang zur Mitte hin erzielt werden, so dass der Mittelbereich der Gummifederkörper nicht durch eine Verschraubung in seine endgültige Lage gezwungen und gehalten wird sondern sich dem Kräftespiel im abrollenden und federnden Rad entsprechend selbst einstellen kann·

Die Massnahmen der Erfindung können nicht nur bei einem gummigefederten Zweiringrad mit vielen kleineren beiderseits der Mittel« scheibe ringförmig angeordneten Gummifederkörpern angewendet werden sondern sinngemäss auch bei einem Zweiringrad mit nur zwei grossen ringförmigen Gummifederkörpern, die beiderseits der Mittelscheibe konzentrisch, zu dieser liegen*

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Die Massnalimen der Erfindung vermeiden beziehungsweise verkleinern die Schubvorspannung in der Haftverbindung der Verschalung gen₀ Sie machen die Verschalungen biegesteif und durchwörbungsweiche Dadurch wird das gummigefedertes Rad leistungsfähiger "bezüglich Tragfähigkeit, Höchstgeschwindigkeit und Federungsvermögeno

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschriebene Es zeigen Figur 1 ein zusammengebautes Rad,

Figur 2 einen entsprechenden Gummifederkörper ohne Durchwöl« t| bungsänderung und ohne Druckvorspannung,

Figur 3 einen entsprechenden Gummifeder kör ρ er mit Durchwölbungsänderung und mit Druckvorspannung, Figuren 4 und 5 eine Verschalung mit den beiden lagestabilen

Durchwölbungen beiderseits der ebenen labilen

Mittellage*

In Figur 1 ist der Radreifen 1 einstückig mit der Mittelseheibe 2 ausgebildet«, Die Radnabe 5 ist einstückig mit einer Seitenscheibe 4 ausgebildete Eine zweite Seitenscheibe 5 ist mit den Schrauben 6 gegen eine Stirnfläche dear Radnabe gehaltene Die bei«- den Seitenscheiben 4 und 5 und die Mittelseheibe 2 sind die sogenannten Radscheibenblätter, zwischen denen mit erheblicher Druckvorspannung die Gummifedörkörper 7 mit an ihren Druckanlageflächen anhaftenden Verschalungen 8 angeordnet sind_o Die Verschalungen haben zentrische Konusse 9 mit eingepassten Gewindestücken 10, die der Halterung und Kraftübertragung zwischen Gummifeder» körpern und Radscheibenblättern dienen,» Durch Anschrauben der Schrauben 6 und unterstützt durch die Schrauben 11 haben die ursprünglich hohlgewölbten Verschalungen eine Durchwölbungsände*» rung und dadurch die Gummifederkörper ihre vom Umfang zur Mitte hin kleiner werdende Druekvor spannung erhalten, Die Sehrauben 11 dienen zusätzlich dazu, die Durchwölbungsänderung festzuhalten»

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In Figur 2 ist in doppeltem Masstab wie in Figur 1 und nur mit der Symmetriehälfte oberhalb der Mittellinie der entsprechende Gummifederkörper jedoch ohne Durchwölbungsänderung und ohne Druckvorspannung dargestellt_o Die Verschallingen 8 sind durch konzentrische Wellungen beträchtlich biegesteif und dur.chwölbungsweich gestaltet_o

In Figur 3 ist der entsprechende Gummifederkörper jedoch mit Dürchwölbungsänderung und mit Mom Umfang zur Mitte hin kleiner werdender Druckvorspannung dargestellt, so wie er im zusammengebauten Rad istο

In Figur 4 ist eine Verschalung mit leicht gewölbter Flächenform in einer der beiden lagestabilen Durchwölbungen beiderseits der annähernd ebenen labilen Mittellage dargestellt© Diese Form hat die Verschalung im zusammengebauten Rad_o In dieser Form wird die Verschalung auch gepresst, wenn sie im zusammengebauten Rad vorspannungsfrei sein sollJ

In Figur 5 ist die entsprechende Verschalung in der anderen lagestabilen Durchwölbung dargestellt, in die sie beim Durchdrücken über die annähernd ebene labile Mittellage hinaus durchfedert© Mit dieser Durchwölbung werden die Verschalungen in die Vulkanisationsvorrichtung für den Gummifederkörper eingelegte Nach Fertigstellung der Gunanifederkörper können die Verschalungen entweder schon vor dem Einbau oder auch erst beim Einbau in das Rad in die andere ursprüngliche lagestabile Durchwölbung durohgefedert werden_e

J ₁ Patentansprüche

- 8

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Claims (1)

1. .8- 2K7774

   Patentansprüche

   1o Gummigefedertes Schienenrad mit mehreren insbesondere drei wechselweise an der Radnabe 3 und and der Felge beziehungsweise am Radreifen 1 angeordneten Radscheibenblättern 2, 4 und 5» zwischen denen bei Radialfederung des Rades mit Schubverformung arbeitende Gunmifederkörper 7 mit erheblicher Druekvorspannung eingespannt sind_f deren an ihren Druckanlageflächen anhaftende Verschalungen 8 beim Einbau in das Rad eine schalenartige Durchwölbung sänderung erhalten dadurch gekennzeichnet_s dass die Gummifeder körper 7 durch die Durchwölbungsänderung der Verschalungen eine vom Umfang zur Mitte hin beträchtlich kleiner werdende Druekvor spannung erhalten»

   2o Gummigefedertes Schienenrad nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet ι dass die Verschalungen 8 durch ihre räumliche Flächen«· gestaltung beispielsweise durch eine leicht konische oder gewölk* te Jlächenform und/oder durch besonders im Umfangsbereich und im Mittelbereich liegende Einprägungen, Wellungen oder Sicken gegen Abbiegen von Abschnitten ihres Umfangsbereichs beträchtlich biegesteif und für schalenartiges Durchwölben ihrer Gesamtfläche beträchtlich durchwölbungsweich gestaltet sind,

   3 ο Gummigefedertes Schienenrad nach den Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet t dass die Verschalungen vor und nach der Durchwölbungsänderung die beiden lagestabilen Durchwölbungen, die hohle (Figo 5) und die erhabene (Figo 4), beiderseits der annähernd ebenen labilen Mittellage haben_o

   4β Gummigefedertes Schienenrad nach den Ansprüchen 1 bis 3 fladurch gekennzeichnet ι dass die Verschlungen vor dem Einbau 4er Gummifederkörper in das Rad die Durchwölbungsänderung ganz oder teilweise erhaltene

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   2H?7^rM

   5ο Gummigefedertes Schienenrad nach den Ansprüchen 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Verschalungen für das Anvulkanisieren beziehungsweise Ankleben der Gummikörper eine solche Durehwölbungsänderung erhalten, dass sie der Sollform der druckvorspannungslosen Gummifederkörper entsprechen und die Verschalungen nach der Fertigstellung der Gutranifederkörper ganz oder teilweise in die Form zurückfedern, die sie ursprünglich hatten und/oder im zusammengebauten Rad haben sollen₀

   6ο Gummigefedertes Schienenrad nach den Ansprüchen 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass Verschraubungen 10 und 11 oder ähnlich wirkende Halterungen zwischen den Radscheibenblättern und den Verschalungen deren Durchwölbungsänderung bewirken und/oder festhaltene

   7o Gummigefedertes Schienenrad nach den Ansprüchen 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass der umfangsbereich der Verschalungen an den Radscheibenblättern anliegt und gehalten wird, der Mittelbereich der Verschalungen hohl liegt und die Grosse der Durchwölbungsänderung der Verschalungen und die vom Umfang zur Mitte hin kleiner werdende Durckvorspannung der Gummikörper bezüglich ihrer lückstellkräfte aneinander angepasst sind und sich dem Kräftespiel im abrollenden und federnden Rad entsprechend selbst einstellen können_o

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   JO

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