DE2142774C3 - Gummigefedertes Schienenrad - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein gummigefedertes Schienenrad mit mehreren, insbesondere drei, wechselweise an der Radnabe und an der Felge beziehungsweise am Radreifen angeordneten Radscheibenblättern, zwischen denen zwecks Radialfederung des Rades mit Schubverformung arbeitende Gummifederkörper mit Druckvorspannung eingespannt sind, deren an ihren Anlageflächen anhaftende Verschalungen beim Einbau in das Rad eine Durchwölbungsänderung erhalten.

Diese Gummifederkörper sind verschiedenartigen und hohen Beanspruchungen unterworfen und begrenzen die Leistungsfähigkeit des gummigefederten Rades bezüglich Tragfähigkeit, Höchstgeschwindigkeit und Federungsvermögen. An der Verschalung ist der Umfangsbereich der Haftverbindung einschließlich der angrenzenden Schicht des Gummikörpers die besonders schwäche, anrißgefährdete Stelle, wenn der GummifederKörper bei der Radialfederung des Rades durch Schub verformt wird. Man hat die Beanspruchbarkeit dieses Umfangsbereichs der Haftverbindung bisher durch eine Druckvorspannung des Gummifederkörpers wesentlich vergrößern können. Durch diese Druckvorspannung wird die im Umfangsbereich der Haftverbindung besonders nachteilige Zugspannung beträchtlich kleiner.

Als Nachteil der Druckvorspannung muß aber in Kauf genommen werden, daß durch die verringerte Höhe des druckvorgespannten Gummikörpers und die dadurch bedingte Volumerverdrängung von der Mitte zum Umfang hin, der die an der Haftverbindung angrenzende Schicht des Gummikörpers nicht folgen kann, eine von der Mitte zum Umfang hin größer werdende Schubvorspannung in der Haftverbindung und in der angrenzenden Schicht des Gummikörpers entsteht, die sich zu der Schubspannung im schubfedernden Gummikörper addiert. Diese größere Schubspannung ist allerdings weniger anrißverursachend als die ursprünglich größere Zugspannung.

Bekanntgewordene Konstruktionen (deutsche Auslegeschrift 1 041 520) 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 Umfangsbereich der Haftverbindung und der angrenzenden Schicht des Gummikörpers wirkenden Zug-, Druck- und Schubspannungen kleiner und im gegenseitigen Größenverhältnis ihrer Spannungsanteile möglichst wenig anrißverursachend für den Umfangsbereich der Haftverbindung wird. Diese Vorschläge wurden in vielen Variationen angewendet und machten die Gummifederkörper wesentlich leistungsfähiger.

In der deutschen Patentschrift 846 109 wird für ein gummigefedertes Zweiringrad mit Gummikörpern ohne Verschalungen ausschließlich nur zur Zugspannungsverkleincrung an der freien Mantelfläche des Gummikörpers der Vorschlag gemacht, die Anlageflächen an den Radscheibenblättern für die unver-

schalten Gummikörper muldenförmig auszubilden. werden, daß sich eine optimale Addition der dort

Räder dieser Bauart haben in der Praxis jedoch wirkenden verschiedenartigen Spannungen ergibt. Da

keine Anwendung gefunden. Durch die muldenför- im Mittelbereich der Haftverbindung keine freien

mige Ausbildung der Anlageflächen wird der hier Kanten wie am Umfang vorhanden sind, ist die

nur durch die Haftreibung hervorgerufene Kraft- 5 Haftverbindung dort durch eine Schubspannung

Schluß zwischen den unverschalten Gummikörpern nicht so anrißgefährdet, so daß dort keine oder nur

und den Radscheibenblättern stark verkleinert. eine kleinere Druckvorspannung erforderlich ist wo-

AlIe diese bekannten Vorschläge brachten in Er- durch eine Volumenverdrängung und die dadurch

gänzung zur Druckvorspannung zur Steigerung der verursachte Schubvorspannung weitgehend vermie-

Beanspruchbarkeit hauptsächlich nur eine weitere io den werden. Im Extremfall kann dem Mittelbereich

Verkleinerung der Zugspannung. Sie brachten nicht der Gummifederkörper sogar eine Zugvorspannung

eine Verkleinerung oder gänzliche Vermeidung der gegeben werden.

durch die Druckvorspannung beziehungsweise durch Eine etwa konzentrisch liegende, die ganze Ver-

die Volumenverdrängung verursachte Schubvorspan- schalung annähernd bedeckende Wellung macht eine

nung in der Haftverbindung. _l5 ursprünglich ebene Verschalung gegen ein Abbiegen

In der deutschen Patentschrift 846 111 werden von einzelnen Abschnitten ihres Umfangsbereichs

Verschalungen erwähnt, die eine schalenartige sehr biegesteif, gleichzeitig jedoch für ein Durehwöl-

Durciiwölbung allerdings nur zur Halterung der ben ihrer Gesamtfläche sehr durchwolbungsweich.

Gummifederkörper zwischen den Radscheibenblät- Zahlreiche andere Anordnungen und Kombinationen

tern erhalten haben. Diese Patentschrift läßt den Ein- ao von Einprägungen, Wellungr. und Sicken sind denk-

fluß der Durchwölbungsänderung auf den Gummi- bar, die den gleichen Zweck erfüllen,

körper selbst und dessen Spannungen und Bean- Bei den mit leicht gewölbter Flächenform herge-

spruchbarkeit jedoch unberücksichtigt. Im Gegensatz stellten Verschalungen wird eine spezielle Art der

zur vorliegenden Erfindung verläuft nach dieser Durchwölbungsänderung dadurch erreicht, daß die

Patentschrift die Durchwölbungsänderung der Ver- as leichte (hohle) Durchwölbung elastisch über die

schalungen auch entgegengesetzt, wodurch die Druck- ebene labile Mittellage hinaus durchgedrückt wird,

vorspannung der Gummifederkörper vom Umfang so daß sie in div. spiegelbildliche leichte (erhabene)

zur Mitte hin größer und nicht kleiner wird, wie es Durchwölbung durchfedert. Diese Art der Durchwöl-

nach den Erkenntnissen der vorliegenden Erfindung bungsänderung ist dann besonders zweckmäßig,

vorteilhaft ist. ₃o wenn man den Gummifederkörpern vor dem Einbau

Nach der deutschen Patentschrift 846 111 ist man in das Rad die Durchwölbungsänderung geben will,

für die gewünschte Durchwölbungsänderung wegen Es kann zweckmäßig sein, daß die Verschalungen

der begrenzten Rückstellkraft der Druckvorspannung im zusammengebauten Rad möglichst vorspannungs-

der Gummikörper auf relativ dünne Verschalungen frei entsprechend ihrer ursprünglichen Form sind,

angewiesen, die deshalb trotz ihrer Randbördelung 35 Dann gibt man den Verschalungen in der Vulkanisa-

gegen Abbiegen von Abschnitten ihres Umfangsbe- tionsvorrichtung für den Gummifederkörper durch

reichs nicht sehr biegesteif sind und durch die dyna- eine erzwungene elastische Durchwölbungsänderung

mische Beanspruchung im abrollenden und federn- die Sollform des druckvorspannungslosen Gummi-

den Rad bruchgefährdet sein können. Diese Patent- federkörpers. Nach Beendigung der Vulkanisation

schrift gibt keinen Hinweis, wie die Verschalungen 4<> und Herausnahme aus der Vulkanisationsvorrichtung

abbiegesteifer und dennoch schalenprtig durchwöl-· federn die Verschalungen ganz oder teilweise in die

bungsweich gestaltet werden können. ursprüngliche Form zurück und haben im zusam-

Dcr Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die mengebauten Rad wieder ih»e ursprüngliche vor-

Schubspannung in der Haftverbindung der Gummi- spannungsfreie Form.

körper erheblich zu verkleinern oder ganz zu vermei- 45 Die Durchwölbungsänderung der Verschalungen,

den und die Verschalungen beträchtlich abbiegesteif, die den Gummifederkörpern die vom Umfang zur

aber dennoch ausreichend schalenartig durchwöl- Mitte hin kleiner werdende Druckvorspannung gibt,

bungsweich zu machen. kann dadurch bewirkt werden, daß anfänglich nur

Diese Aufgabe wird bei einem Schienenrad der der Umfangsbereich der Verschalungen an den Radeinganps beschriebenen Art erfindungsmäßig da- 5° schcibcnblättcrn anliegt und der hohllicgcndc Mitteldurch gelöst, daß die Gummifcclerkörper durch die bereich in üblicher Weise durch eine Verschraubung Durchwölbungsänderung der Verschalungen in an oder eine ähnlich wirkende Verbindung am Radsich bekannter Weise eine vom Umfang zur Mitte hin scheibenbla;t zur Anlage gezwungen und/oder gchalklciner werdende Druckvorspannung erhalten, indem ten wird.

die Gummifederkörper im Umfangsbereich stärker 55 Durch eine entsprechende Wahl der Durchwöl-

und zur Mitte hin weniger stark oder gar nicht zu- bungsweichheit der Verschalungen und der Druck-

sammengedrückt werden. Die Verschalungen sind zu vorspannungs-Rückstellkraft der Gummikörper kann

diesem Zweck durch ihre räumliche Fläehengestal- auch eine Selbsteinslellung der Durchwölbungsändc»

tung, insbesondere durch eine leicht konische oder rung und des gegewirkenden Druckvorspannungsver-

gewölbte Flächenform und/oder durch besonders im 6o laufcs vom Umfang zur Mitte hin erzielt werden, so

Umfangsbereich und im Mittelbereich liegende Ein- daß der Mittelbereich der Gummifederkörper nicht

prägungen, Wellungen oder Sicken gegen ein Abbie- durch eine Verschraubung in seine endgültige Lage

gen von einzelnen Abschnitten ihres Umfanpsbc- gezwungen und gehalten wird, sondern sich dem

reichs biegesteif, für ein Durchwölbcn ihrer Gesamt- Kräftespiel im abrollenden und federnden Rad ent-

flächc dagegen durcAwölbungswcich gestaltet. 65 sprechend selbst einstellen kann.

Mit diesen Maßnahmen kann die Druckvorspan- Die Maßnahmen der Erfindung können nicht nur

nung im anrißgcfäljidctcn Umfiingsbcrcich (Kr Haft- bei einem gummigefederten Zweiringrad mit vielen

verbindung ohne jecie Beschränkung so groß gewählt kleineren beiderseits der Mittclschcibc ringförmig an-

geordneten Gummifederkürpern angewendet werden, tern 2, 4 und 5 dienen. Durch Anziehen der Schrau

sondern sinngemäß auch bei einem Zwciringrad mit bcn 6 und unterstützt durch die Schrauben 11 habei

nur zwei großen ringförmigen Gummifederkörpern, die ursprünglich hohlgewölbten Verschalungen 8 eim

die beiderseits der Mittelscheibe konzentrisch zu die- Durchwölbungsänderung und dadurch die Gummi

ser liegen. 5 federkörpcr 7 ihre vom Umfang zur Mitte hin kleine

Die Maßnahmen der Erfindung vermeiden bezic- werdende Druckvorspannung erhalten. Die Schrau

hungsweise verkleinern die Schubvorspannung in der ben 11 dienen zusätzlich dazu, die Durchwölbu.igs

Haftverbindung der Verschalungen. Sie machen die änderung festzuhalten.

Verschalungen biegesteif und durchwölbungsweich. In F i g. 2 ist in doppeltem Maßstab wie in F i g. 1 Dadurch wird das gummigefedertes Rad leistungsfä- »o und nur mit der Symmetriehälfte oberhalb der Mit

higer bezüglich Tragfähigkeit, Höchstgeschwindigkeit tellinie der Gummifederkörper 7 jedoch ohne Durch

und Federungsvermögen. Wölbungsänderung und ohne Druckvorspannung dar

Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung sind in den gestellt. Die Verschalungen 8 sind durch konzentri

Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden sehe Wellungen biegesteif, dagegen jedoch durchwöl-

näher beschrieben. Es zeigt 15 bungsweich gestaltet.

F i g. 1 ein zusammengebautes Rad, In F i g. 3 ist der Gummifederkörper 7 jedoch mit F i g. 2 einen entsprechenden Gummifederkörper Durchwölbungsänderung und mit vom Umfang zur

ohne Durchwölbungsänderung und ohne Druckvor- Mitte hin kleiner werdender Druckvorspannung dar-

spannung, gestellt, so wie er im zusammengebauten Rad bela-

F i g. 3 einen entsprechenden Gummifederkörper μ stet ist.

mit Durchwölbungsänderung und mit Druckvorspan- In F i g. 4 ist eine Verschalung mit leicht gewölbter

nung, Flächenform in einer der beiden lageslabilen Durch-

F i g. 4 und S eine Verschalung mit den beiden la- Wölbungen beiderseits der annähernd ebenen labilen

gestabilen Durch Wölbungen beiderseits der ebenen Mittellage dargestellt. Diese Form hat die Verscha-

labilen Mittellage. 35 lung L=U zusammengebauten Rad. In dieser Form

In F i g. 1 ist der Radreifen 1 einstückig mit der wird die Verschalung auch gepreßt, wenn sie im zumittleren Radscheibe 2 ausgebildet. Die Radnabe 3 sammengebauten Rad vorspannungsfrci sein soll, ist einstückig mit einer seitlichen Radscheibe 4 ausge- In F i g. 5 ist die entsprechende Verschalung in der bildet. Eine zweite Radscheibe 5 ist mit Schrauben 6 anderen lagestabilen Durchwölbung dargestellt, in an der einen Stirnfläche der Radnabe 3 befestigt. 30 die sie beim Durchdrücken über die annähernd ebene Zwischen den beiden Radscheiben 4 und 5 und der labile Mittellage hinaus durchfedert. Mit dieser mittleren Radscheibe 2 sind mit erheblicher Druck- Durchwölbung werden die Verschalungen in die VuI-vorspannung die Gummifederkörper 7 mit den an ih- kanisationsvorrichtung für den Gummifederkörper 7 ren Dnickaniageflächen anhaftenden Verschalun- eingelegt. Nach Fertigstellung der Gummifcdcrkörgen 8 angeordnet Die Verschalungen 8 tragen zentri- 35 per 7 können die Verschalungen entweder schon vor sehe Konusse 9 mit eingepaßten Gewindestücken 10, dem Einbau oder auch erst beim Einbau in das Rad die der Halterung und Kraftübertragung zwischen in die andere ursprüngliche lagestabile Durchwölden Gummifederkörpern 7 und den Radscheibenblät- bung gemäß F i g. 4 durchgefedert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Gummigefedertes Schienenrad mit mehreren, insbesondere drei, wechselweise an der Radnabe und an der Felge beziehungsweise am Radreifen angeordneten Radscheibenblättern, zwischen denen zwecks Radialfederung des Rades mit Schubverformung arbeitende Gummifederkörper mit Druckvorspannung eingespannt sind, deren an ihren Anlageflächen anhaftende Verschalungen beim Einbau in das Rad eine Durchwölbungsänderung erhalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummifederkörper

(7) durch die Durchwölbungsänderung der Verschalungen (8) in an sich bekannter Weise eine vom Umfang zur Mitte hin kleiner werdende Druckvorspannung erhalten.

2. Schienenrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschalungen (8) durch ihre räumliche Flächengestaltung, insbesondere durch eine leicht konische oder gewölbte Flächenform und/oder durch besonders im Umfangsbereich und im Mittelbereich liegende Einprägungen, Wellungen oder Sicken gegen ein Abbiegen von einzelnen Abschnitten ihres Umfangsbereichs biegesteif, für ein Durchwölben ihrer Gesamtfläche dagegen durchwölbungsweich gestaltet sind.

3. Schienenrad nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, d, 3 die Verschalungen

(8) vor und nacli der Durrhwölbungsänderung die beiden lagestabilen Durchwölbungen, die hohle (F i g. 5) und die erhabene (F i g. 4), beiderseits der annähernd ebenen labilen Mittcllage haben.

4. Schienenrad nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschalungen (8) vor dem Einbau der Gummifederkörper (7) in das Rad die Durchwölbungsänderung ganz oder teilweise erhalten.

5. Schienenrad nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschalungen (8) für das Anvulkanisieren beziehungsweise Ankleben der Gummikörper (7) eine solche Durch-Wölbungsänderung erhalten, daß sie der Sollform der druckvorspannungslosen Gummifederkörper entsprechen und die Verschalungen nach der Fertigstellung der Gummifederkörper ganz oder teilweise in die Form zurückfedern, die sie ur- »prünglich hatten und/oder im zusammengebauten Rad haben sollen.

6. Schienenrad nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in üblicher Weise Verschraubungen 10 und 11 oder ähnlich wirkende Halterungen zwischen den Radscheibenblättern (4 bzw, 5) und den Verschalungen (8) deren Durchwölbungsänderung bewirken und/ oder festhalten.

7. Schienenrad nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfangsbereich der Verschalungen (8) an den Radscheibenblättern (4 und 5) unter Druck anliegt, der Mittelbereich der Verschalungen hohl liegt und die Größe der Durchwölbungsänderung der Verschalungen und die vom Umfang zur Mitte hin kleiner werdende Druckvorspannung der Gummikörper (7) bezüglich ihrer Rückstellkräfte aneinander angepaßt sind und sich dem Kräftespiel in abrollenden und federnden Rad entsprechenc selbst einstellen können.