DE2306650A1

DE2306650A1 - Elastischer leichtradsatz fuer schienenfahrzeuge

Info

Publication number: DE2306650A1
Application number: DE2306650A
Authority: DE
Inventors: J R Dipl Ing Berg; Erich Ranger
Original assignee: Schwaebische Huettenwerke Automotive GmbH
Current assignee: Schwaebische Huettenwerke Automotive GmbH
Priority date: 1973-02-10
Filing date: 1973-02-10
Publication date: 1974-08-15
Also published as: FR2217197B1; JPS49112312A; DD109354A5; CH570882A5; DE2306650C3; US3915490A; JPS5743441B2; HU173932B; DE2306650B2; ES200341U; FR2217197A1; ES200341Y; IT1006300B; ATA91774A; DK151783C; DK151783B; CS214859B2; AT349523B; GB1439303A; SE409307B

Description

Schwäbische Hüttenwerke A 33 130 - Re

Gesellschaft mit beschränkter ^N _ _ ». · Λ<πα

rg, Fp^h--i^/a

Haftung

7083 Wasseralfingen ■ ' . ■

"Elastischer Leichtradsatz für Schienenfahrzeuge"

Die Erfindung betrifft einen Leichtradsatz für Schienenfahrzeuge, dessen auf einer Achswelle sitzende Radscheiben je mindestens ein mit der Nabe bzw. Achse einerseits und mit der Felge bzw. Reifen andererseits verbundenes Scheibenblatt haben.

Leichtradsätze haben einen Entwicklungsstand erreicht, der gekennzeichnet ist durch die Anwendung von Hohlachsen und von dünnwandigen Radscheiben, die durch eine im Radialschnitt liegende einfache Wellung oder durch eine senkrecht zueinander liegende doppelte Wellung eine ausreichende bis große Steifigkeit haben. Grundsätzlich sind die Hohlachsen als auch die in einem Stück hergestellten Leichtradscheiben von Schmiederohlingen ausgehend warm verformt und allseitig spanabhebend bearbeitet. Mit diesen Fertigungsmethoden hat man bereits vor etwa 30 Jahren den derzeitigen Entwicklungsstand einer absoluten Betriebssicherheit, einer befriedigenden Gewichtsverminderung, einer wenig befriedigenden Elastizität und tragbarer Herstellungskosten erreichen können.

Das Streben nach höherer Fahrgeschwindigkeit macht seit länge-

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rem eine weitere Gewichtsverminderung und ein größeres Federungsvermögen der Radseheiben wünschenswert bzw. erfor- _: derlich. Dafür hat man viele Vorschläge gemacht, die sich aber im Betrieb nicht durchsetzen konnten. Entweder hat- . ' ten diese Konstruktionen keine ausreichende Betriebssicherheit oder die Gewichtsverminderung und die Steigerung des Federungsvermögens standen in keinem richtigen Verhältnis zu den Herstellungskosten. . /'

Beispielsweise wurden Radscheiben vorgeschlagen, die nicht in einem Stück hergestellt sind,sondern aus einem Nabenteil, einem Felgen- bzw. Reifenteil und einem beide verbindenden Scheibenblatt. Man schlug auch derartige Radscheiben vor, die mehrere Scheibenblätter haben. Über unbedeutende Betriebsversuche sind solche Konstruktionen nicht hinausge-kommen. Sie scheiterten an einer nicht ausreichenden Dauerfestigkeit der Verbindungen zwischen Scheib.enblatt mit Nabe bzw. Felge, an einem zu geringen Federungsvermögen und an zu hohen Herstellungskosten. · '

Bei den ergebnislosen Versuchen zu leichteren und elasti~ scheren Radscheiben zu kommen, wendete man die bislang üblichen Fertigungsmethoden an, nämlich Warmformung aus Schmiederohlingen, Warmkümpeln der Wellung, spanabhebende Bearbeitung, Aufpressen, Aufschrumpfen, Verstemmen und eventuell Schweißen. Offensichtlich ist die anfänglich beschriebene Leichtradsatz-Konstruktion das Optimum dessen, was mit den bislang bei Radsätzen üblichen Fertigungsmethoden zu erreichen ist. - "

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, weitere Fortschritte bei der Gewichtsverminderung und bei der Steigerung des Federungsvermögens von Radscheiben mit tragbaren Herstellungskosten und bei unbedingter Betriebssicherheit zu erzielen.

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Diese Aufgabe vird erfindungsgemäß dadurch gelost, daß die Scheibe.nblätter durch Kaltformfließdrücken insbesondere mittels Walzen und/oder Rollen in ihrer im Radialschnitt liegenden teilung und/oder in ihren in Radialrichtung vechselnd unterschiedlichen Wandstärken und/oder in ihren Verbindungsbereichen zu den anderen Radscheibenteilen und/oder in ihrer Anlage mit einem die Materialstreckgrenze des Scheibenblattes weitgehend ausnutzenden Anlagedruck an den mit den Scheibenblättern verbundenen Radscheibenteilen geformt sind und eine hohe Mate-

rialverfestigung, eine große Oberflächendruckvorspannung und eine große Oberflächengüte erhalten haben.

Das Formfließdrücken ist ein spanloses Verformungsverfahren, bei dem mit erheblichen Materialverlagerungen im entstehenden Werkstück, wie sie beim Pressen, Tiefziehen, Walzen, Rolldrücken oder Kumpeln nicht erreichbar sind·, aus einem einfachgeformten Rohling ein in Form und mit wechselnd verlaufenden unterschiedlichen Wandstärken stark gegliedertes und freizügig gestaltetes Werkstück erzeugt werden kann. Mit · diesen erheblichen Materialverlagerungen im entstehenden Werkstück w"ird gleichzeitig eine hohe Materialverfestigung, eine große Oberflächendruckvorspannung und eine große Oberflächengüte, erzielt .

Bei Werkstücken mit einer Rctationsform wie zum Beispiel Radscheiben wird das Kaltformfließdrücken von einem gewissen Durchmesser ab bevorzugt mittels Walzen und/oder Rollen durchgeführt. Das Material kann von Teilzonen zu anderen Teilzonen der Radscheibe in einem Umfang verlagert werden, wie es beim üblichen Walzen von Radscheiben für Schienenfahrzeuge nicht erreicht wurde. So können durch Materialverlagerungen beispielsweise Teilzonen der Scheibenblätter in ihrer Wandstärke wesentlich dicker ausgeformt werden, als die ursprüngliche Wandstärke in der entsprechenden Teilzone des Rohlings. .

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Wegen der Möglichkeit erheblicher Materialverlagerungen kann durch das Kaltformfließdrücken die Radscheibe stärker und :

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freizügiger gewellt verden als es mit den üblichen Fertigungsmethoden für jRadscheiben für Schienenfahrzeuge erreicht wurde. Beispielsweise können eine tiefere Wellung, eine größere Anzahl Wellungen, eine größere Neigung der Wellenflanken zur Radebene und kleinereAbbiegungsradien her-

gestellt werden. Die Wandstärke kann dem speziellen Festigkeitsbedürfnis jeder Teilzone, beispielsweise einer Teilzone Biit einen kleinen Abbiegungsradius, so angepaßt werden, daß eine Radscheibe mit in allen Teilzonen gleich großen spezifischen Werkstoffbeanspruchungen entsteht.

Die Rftjdzonen der Scheibenblätter können durch das Kaltformfließdrücken mit angepaßten Wandstärken kragenartig etwa in Achsrichtung liegend so geformt werden, daß hochbelastbare und dauerfeste Verbindungen zur Nabe bzw.. Achse einerseits und/oder zur Felge bzw. Reiten andererseits möglich sind. Die Kragen können durch das Kaltformfließdrücken an ihre Gegenanlageflachen mit einem die Materialstreckgrenze des Scheibenblattes.weitgehend ausnutzenden Anlagedruck angeformt verden, so daß ein größtmöglicher Kraftschluss vorhanden ist. Teilzonen des Kragens können zusätzlich in eine oder mehrere in Umfangsrichtung liegende Ausnehmungen, angeformt werden, so daß zusätzlich ein Formschluß in Axialrichtung vorhanden ist. " ' .

In Gegensatz zum üblichen Aufschrumpfen oder Aufpressen können fast beliebig breite senkrecht oder schräg zur Radsatz-

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achse liegende, in Umfangsrichtung verlaufende Formschlußanlageflächen an ein'er einstückig ausgebildeten Gegenanlagefläche erreicht werden, ohne daß die Ausnutzung der Streckgrenze für den Anlagedruck beeinträchtigt wird. Beim üblichen Aufpressen auf einen formschlüssigen Sitz geht durch

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das elastische Aufweiten heim Üherstreifen üher den größeren Durchmesser zum Einfedern in die Ausnehmung die Ausnutzung der Streckgrenze weitgehend verloren. Wenn bei Anwendung von Stahl (E = 2,1 χ 10 ) mit einer Streckgrenze von beispielsweise 50 kp/mm der Unterschied zwischen dem größeren Durchmesser und dem Grunddurchmesser der Ausnehmung großer als I/U20 des größeren Durchmessers ist, wird nach dem Hookeschen Gesetz für das elastische Aufweiten bei Überstreifen über den größeren Durchmesser die Streckgrenze völlig benotigt, so daß nach dem Einfedern in die Ausnehmung kein Anlagedruck mehr vorhanden ist.

Man kann die Ausnutzung der Streckgrenze für den Anlagedruck zusätzlich erheblich vergrößern, wenn man den Ausnehmungen Schrägflanken gibt■und auf eine Anlage im Grund der Ausnehmungen verzichtet. Dann können die in die Ausnehmungen angeformten Teilzonen des Kragens an den Schrägflanken keilartig mit der vollen Materialelastizität zur Anlage gebracht werden. . . "

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Gegenanlage'fläche für die innere und/oder äußere Randzone des Scheibenblattes in ihrem in der Drehachse liegenden axialen Längsschnitt ein wellenförmiges Profil auf.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Achswelle als dünnwandige Hohlachse ausgebildet sein und ihr Profil beim Anwalzen der inneren Randzone des Scheibenblattes erhalten. Zur Erhöhung der Spannkräfte und zur weiteren Verbesserung der form- und kraftschlüssigen Verbindung kann ferner ein den Kragen des. Scheibenblattes auf einem Großteil seiner axialen Erstreckung überdeckender Ring vorgesehen sein, der unter eigener Verspannung auf dem Kragen aufsitzt. Vorteilhaft kann dieser Ring zusammen mit dem Kragen an die Ge-

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genanlagefläche der Achswelle oder der Radnabe durch Kaltformfließdrücken in einem gemeinsamen Arbeitsgang angeformt werden. .

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß zwischen die Randzonen des Scheibenblattes und ihre Gegenanlageflächen wenigstens eine metallische oder nichtmetallische, zur Vermeidung oder Minderung von Passungsrost dienende Zwischenschicht eingefügt wird. Ferner kann vorgesehen sein, daß zwischen den Randzonen des Scheibenblattes und deren Gegenanlageflächen Klebe- oder Lötverbindungen vorhanden sind. Bei einer bevorzugten Ausführungsfprm der Erfindung ist vorge- . sehen, daß die Kanten der Randzonen des Scbeibenblattes mit ihren Gegenanlagefläehen oder deren Stirnkanfcen zusätzlich. eine Schweißverbindung aufweisen.

Bei einem erfindungsgemäßen Leichtradsatz kann jedes der zum Radsatz gehörenden Räder zwei in axialem Abstand voneinander angeordnete Scheibenblätter aufweisen, von denen eines in der oben angegebenen Weise an seiner äußeren Randzone durch Kaltformfließdrücken an die mit mindestens einer Ausnehmung versehene Bohrung des Radreifens angeformt ist und mit dem Endabschnitt der äußeren Randzone über den Rand des zweiten Scheibenblattes umgewalzt bzw. umgerollt ist und dabei den Rand des zweiten Scheibenblattes mit großem Anlagedruck umfaßt.

Die Erfindung ist nachstehend anhand zweier, in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispi-ele näher beschrieben und erläutert . . **"

Es zeigen: '

Tig,' 1 " ein erfindungsgemäß ausgebildetes Rad für ein Schienenfahrzeug in seinem axialen Halbschnitt;

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-Y-

Fig. 2 ein weiteres erfindungsgemäß ausgebildetes Rad mit beson· • ders stark federnder Form;

Fig. 3 ein anderes Rad in Doppelscheibenbauweise,

Das dargestellte Laufrad gehört zu einem im übrigen nicht wiedergegebenen Leichtradsatz für ein Schienenfahrzeug und weist eine auf einer ebenfalls nicht dargestellten Achswelle sitzende bzw. befestigbare Radnabe 1 , ein Scheibenblatt und einen Radreifen 3 bzw. eine Radfelge auf. Das Scheibenblatt 2 ist aus einem Stahlblech mit einer Streckgrenze von 50 kp/mm hergestellt. Das Scheibenblatt 2 hat eine durch Kaltformfließwalzen vor allem in axialer Richtung federnde Form erhalten, die sich aus der in der Zeichnung im axialen Längsschnitt wiedergegebenen Z-Form ergibt , und ist an ihrer inneren Randzone h mit der Radnabe 1 kraft- und formschlüssig, verbunden. Hierzu ist die innere Randzone k durch Kaltformfließwalzen oder -rollen zu einem sich in axialer Richtung erstreckenden Kragen ausgebildet und gegen eine Gegenanlagefläche 5 am Umfang der Radnabe angeformt, die zu der bei AA angedeutete^ Drehachse des Rades als gleichach^ige Rotations-' fläche ausgebildet ist. Zur Erzielung eines axialen Formschlusses weist die Gegenanlageflächc 5 zwei in axialem Abstand voneinander angeordnete flache Ausnehmungen 6 und 7 auf, i an die sich im Durchmesser wesentlich größere Abschnitte 8, 9 und 10 anschliessen. Der kräftige Formschluß des Querschnittsprofils der Radnabe 1 zeigt einen stark welligen Charakter, wobei die Durchmesserunterschiede an den beiden Ausnehmungen 6 und 7 gegenüber den übrigen Abschnitten wesentlich mehr als I/U20 betragen. Die Flächenpressung des Kragens k gegenüber der Gegenanlagefläche 5 nutzt die Streckgrenze des verwendeten Werkstoffs weitgehend aus.

Zur weiteren Verstärkung der Verbindung des Kragens gegenüber der Gegenanlagefläche 5 ist der Endabschndtt 11 des Kra-

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gens bis zur Anlage an einer quer zur Drehachse AA verlaufenden Stirnschulter. 12 nach innen umgerollt und eingezogen undmit der Schulter 5 durch eine Schweißung 13 zusätzlich verbunden. Am anderen axialen Endabschnitt 11 der Nabe läuft das Scheibenblatt 2 mit verhältnismäßig kleinem Biegeradius R aus der Gegenanlageflache 5 heraus. Da hier die Biegebeanspruchungen besonders groß sind, ist an diesen Teil des Scheibenblattes in der aus Figur 1 ersichtlichen Weise zur Erhöhung der Wandstärke mehr Werkstoff als an den übrigen Teilen angewalzt worden. Die Wandstärke des Scheibenblattes nimmt von dort aus gegen die äußere Randzone 1U stetig ab, ebenso wie im Bereich des Kragens k die Wandstärke gegen den

umgerollten Endabschnitt 11 hin geringer wird.

Zur fprmschlüssigen Verbindung mit dein Reifen 3 ist die äuße-"re Randzone 1 ** gegen die ebenfalls ein welliges Axialprofil aufweisende Bohrung 15 des Radreifens durch KaltformfJ.ießdrücken angeformt. Die ebenfalls als Rotationsfläche ausgebildete Bohrung 15 weist zwei Wülste 16 und 17 auf, die einen wesentlich kleineren lichten Durchmesser haben als die sich ■ an diese Wülste anschliessenden, als Ausnehmungen 18 und 19 ausgebildeten Bohrungsabschnitte. Auch hier betragen die Durchmesserunterschiede mehr als 1/U20, 50 daß beim Anformen neben dem Kraftschluß auch ein kräftiger Formschluß erzielt wird.

Im Bereich des Spurkranzes 20 ist der Endabschnitt 21 der äusseren Randzone 1U gegen eine zurückgesetzte Schulterfläche zur Erhöhung des Formschlusses umgevaizt. ^β

Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist zur weiteren Erhöhung der die Verbindung zwischen dem Kragen k und der Nabe 1 sichernden Spannkräfte noch ein zusätzlicher Profilring 25 vorgesehen, der den Kragen U und die Nabe 1 auf einem Großteil ihrer axialen Erstreckung überdeckt und

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ebenfalls durch Kaltformfließdrücken so gegen den Kragen k verspannt ist, daß d
hend ausgenutzt ist.

verspannt ist, daß die Streckgrenze des Materials, weitgeIn Figur 2 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei dem das Scheibenblatt 1*3 eine in axialer und radialer Riehtung besonders stark federnde Form hat. Mit den Schrauben hk ist es mit dem an der Achse 1*5 angeschmiedeten Flansch k6 ver- ·. schraubt. Das Scheibenblatt sitzt mit einem Preßsitz auf der Zentrierung 1*7, um eine sichere Halterung und Führung zu gewährleisten. Aus dem Flanschbereich heraustretend hat das Scheibenblatt durch Kaltformfließdrücken eine gutausgerundete aber starke :. Abbiegung 1*8 zur Radinnenseite erhalten, um im Bereich der inne-' ren Radreifenstirnebene 1*9 eine ähnlich gut ausgerundet und ■' starke Abbiegung 50 in Richtung zur äusseren Radreifenstirnebene 51 zu erhalten. Im Bereich der äusseren Radreifenstirnebene liegt eine ähnliche Abbiegung 52 in Gegenrichtung. Durch diese mehrfachen Abbiegungen hat das Scheibenblatt eine in axialer und radialer Richtung stark federnde Form. Beim Kaltformfließdrücken dieser Form hat es auch die hohe Materialverfestigung, die große Oberflächendruckvorspannung und die große Oberflächengüte erhalten. Weiterhin sind beim Kaltformfließdrücken die Wandstärken des Scheibenblattes in den durch die am Rad angreifenden Kräfte beson-■ ders hoch beanspruchten gekrümmten Teilbereichen U8, 50 und 52 dicker ausgeformt als bei den weniger beanspruchten nicht so stark gekrümmten Zwischenbereichen 53 und 5¹' - Die Zwischenbereiche 53 und 5I* liegen etwa 60 - 80 Grad geneigt .zur Radebene»

Im Anschluss an die Abbieguhg 52 geht das Scheibenblatt in einen angeformten etwa in Axialrichtung liegenden Kragen 55 über. Dieser •Kragen hat eine leichtkonisQhe Außenmantelfläche 56 mit der er . axial.in die ebenso leichtkonisch ausgebildete Radreifenbohrung eingepresst ist, wodurch bsi diesem Ausführungsbeispiel der die Streckgrenze weitgehend ausnutzende Anlagedruck zwischen Kragen des Scheibenblattes und Radreifen erzeugt wurde. Anechliessend

wurde ein Teilbereich des Kragens durch Kalt forinf ließwalzen . oder -rollen oder auch durch ein radiales gleichzeitig über' " den ganzen Umfang des Teilbereichs sich erstreckendes Einpressen in die Ausnehmung 57, die rotationsförmig ausgebildet ist, eingeformt. In gleicher Weise ist der Randbereich 58 des Kragens in die Ausnehmung 59 eingeformt. In der Ausnehmung 57 ist der Teilbereich des Kragens nicht ganz bis auf den Grund der Ausnehmung angeformt. Das Einformen durch Walzen, Rollen oder radiales Einpressen erzeugt aber einen großen keilförmig wirkenden Anlagedruck an den Flanken 60 und 61 der Ausnehmungen. Die Flanken der Ausnehmungen und der gekrümmt konisch ausgebildete Teilbereich 62 des Kragens schaffen einen den Reifenfestsitz zusätzlich sichernden mehrfachen Formschluss in beiden Axialrichtungen.

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Das Ausführungsbeispiel nach Figur 2 ist nur eine vieler möglicher; Varianten dieser Art. Beispielsweise kann das Scheibenblatt mehr oder weniger stark oder mehr oder weniger oft abgebogen sein. Die Abbiegungen können auch beispielsweise spiegelbildlich zu der Darstellung in Figur 2 liegen. Weiterhin kann das Scheibenblatt im Bereich der Achse auch anders,beispielsweise mit einer Babe verschraubt, verschweißt oder form- und/oder kraftschlüssig verbunden gehalten sein.

In Figur 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt. Die beiden Scheibenblätter 62 und 63 verbinden die Achse 6h mit dem Radreifen 65. An dem an der Achse angeschmiedeten Flansch sind die beiden Scheibenblätter" mittels Schrauben 67 befestigt.

In diesem Ausführungsbeispiel sind die beiden Scheibenblätter nicht auf dem zylindrischen Sitz 68 zentriert, sie haben Spiel zu diesem Sitz. Zur Zentrierung der Scheibenblätter auf der Achse sind alle oder mindestens zwei der Schrauben 67 als Passschrauben ausgebildet. Die beiden Scheibenblätter, sind mit den Abbiegungen 69, 70, 71, 72 und 73 mehrfach gewellt, um eine ausreichende Radialfederung zu erreichen. Für. eine ausreichende

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Iiauerfestigkeit sind die stark gekrümmten Abbiegungen 69 bis "3 gegenüber den dazwischenliegenden Teilbereichen in der Wandtärke dicker ausgeführt. Die Anordnung der beiden Scheibenblätter -n paralleler und gegenseitig sich berührender Lage bringt die angestrebte größere Steifigkeit gegen Schrägstellung der Radebene gegenüber seiner Sollage senkrecht zur Radsatzachse ohne die gewünschte Größe der Seitenfederung am RadaufStandspunkt wesentlich zu vermindern, die nun weitgehend durch* eine Parallelverschiebung des Radkörpers erfolgt.

Die Bohrung 7** des Radreifens 75 ist praktisch zylindrisch ausgeführt. Die Anlagebereiche 76 und 77 der Scheibenblätter in der Bohrung des Radreifens sind etwas konisch und im Durchmesser so ausgebildet, daß sie beim Einpressen in die Bohrung des Radreifens den gewünschten durch die Materialelastizität und durch die Formelastizität der Scheibenblätter bedingten Festsitz des Radreifens gewährleisten. Die Randbereiche 78 und 79 der Anlagebereiche sind so in die Ausnehmungen 80 und 81 angeformt, daß die beiden Scheibenblätter an der Berührungsstelle 82 einen großen gegenseitigen ' Druck aufeinander ausüben. Durch die in die Ausnehmungen angeformten Randbereiche vird der Radreifenfestsitz dur „h einen zusätzlichen Formschluss in Axialrichtung verstärkt. Die verbleibenden Hohlräume 83 und Bk ermöglichen einen besonders großen Anlage-

i druck an der Berührungsstelle 82 und einen besonders kräftig vorgespannten axialen Formschluss. Um Passungsrost und Verschleiß an den Berührungsstellen 82 und 85 zu vermeiden, ist die Passungsrost vermeidende Zwischenschicht 86 eingefügt. Nach Möglichkeit ist sie so ausgeführt, daß sie gleichzeitig eine klebe- oder lötartige Verbindung der beiden Scheibenblätter ist.

Neben diesem Ausführungsbeispiel sind zahlreiche weitere im Prinzip gleiche aber unterschiedlich ausgeführte Variationen möglich.

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Das Einformen der inneren und/oder äußeren Randzone des Scheibenblattes 2 kann nicht nur durch Kaltformfließwalzen / erzielt werden, sondern auch durch radiales , gleichzeitiges über den gunzen Umfang der Randzone sich erstreckendes Einpressen und damit verbundenem Umformfließen im Material, ähnlich wie Kronenverschlüsse auf Flaschenkopfe angeformt werden oder wie Führungsringe in die Ringnuten von Artilleriegeschossen eingepresst werden. Ein solches Anpressen erscheint insbesondere dann vorteilhaft, wenn man am Grunde der Ausnehmungen geringfügige Hohlräume zuläßt, die bei Anformen der Randzonen nicht vollständig ausgefüllt werden, so daß die hohe angestrebte Flächenpressung durch ein keilartiges Anlegen an den Flanken der Ausnehmungen erhöht wird.

Zur Erhöhung der festen Verbindung des Scheibenblattes mit Üer Nabe und dem Reifen dienen folgende Lostongsmerkmale, die in dem eben beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendet sind: -. '

1 . Die Streckgrenze des Werkstoffs in den Randzonen des Scheibenblattes ist weitgehend ausgenutzt.

2. Hieraus ergibt sich eine die Streckgrenze maximal ausnutzende Flächenpressung in den Verbindungszonen.

3·. Durch die größeren Durchmesserunterschiede werden größere Anlage- und Verschleißflächqn sowie Verschleißvolumina im axialen Formschluss der_ Verbindung erzielt, die nach einem eventuellen Lockern gute Notlaufeigenschaften sicherstellen.

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k. Zur Erzielung des optimalen Formschlusses ist keine aufwendige und anfällige mehrstückige Ausbildung der Gegenanlageflache erforderlich.

5.. In jeder der' beiden Axialrichtungen sind mindestens «je zvei Formschlußanlageflächen für jede Verbindung vorgesehen.

6. Beim Anformen der Randzonen in den Formschluß in der beschriebenen Weise mittels Walzen, Rollen oder Radialpressens kann in dem Grund der Ausnehmungen ein Hohlraum verbleiben, der ein keilartiges Anliegen an den Flanken ö°r Ausnehmung mit erhöhtem Anlagedruck ermöglicht.

Zusätzlich zu den durch die oben genannten Merkmale sichergestellten Vorteilen einer besseren und haltbareren Verbindung des Scheibenblattes mit der Habe und dem Radreifen ergibt sich bei dem erfindungsgemäßen Radsatz ein wesentlich erhöhtes Federungsvermögen des Scheibenblattes, wobei dieses erhöhte Federungsvermögen durch folgende Merkmale erreicht und gefordert wird:

1. Eine mehrfache und tiafere Wellung in der Formgestaltung , des Scheibenblattes ist möglich.

2. Eine weitgehende Anpassung der Wandstärke an den unterschiedlich hoch beanspruchten Zonen des Scheibenblattes, insbesondere an den Zonen mit kleineren Krümmungsradien und tieferer Wellung. " .

3. Eine größere Materialelastizität im Scheibenblatt.

U. Eine große Dauerfestigkeit durch eine riefenfreie Oberfläche -bei gleichzeitiger Druckvorspannung. .

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5« Eine durch das Kaltformfließdrücken mittels Walzen und/ oder Rollen erzielte Materialverfestigung und demzu- ; folge eine höhere Beanspruchbarkeit des Scheibenblattes.

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Claims

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ANSPRÜCHE :

Leichtradsatz für Schienenfahrzeuge, dessen auf einer Achswelle sitzende Radscheiben Je mindestens ein mit der Nabe bzw. Achse einerseits und mit der Felge bzw. Reifen andererseits verbundenes Scheibenblatt hab en, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibenblätter durch Kaltformfließdrücken insbesondre mittels Walzen und/oder Rollen in ihrer im Radialschnitt liegenden Wellung und/oder in ihren in Radialrichtung wechselnd unterschiedlichen Wandstärken und/oder in ihren Verändungsbereichen zu den anderen Radscheibenteilen und/oder in ihrer Anlage mit einem die Materialstreckgrenze des Scheibenblattes weitgehend ausnutzenden Anlagedruck an den mit den Scheibenblättern verbundenen Radscheibenteilen unter hoher Materialverfestigung, großer Oberflächendruckvorspannung und großer Oberflächengüte geformt sind.
2. Leichtradsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibenblätter durch eine Wellung mit mindestens einer unter 4-5 Grad, vorzugsweise unter 60 bis 80 Grad zur Radebene liegenden umlaufenden Teilzone eine stark federnde Form haben und .alle Teilzonen,insbesondere die stark gekrümmten Teilzonen den Beanspruchungskräften angepaßte unterschiedliche Wandstärken mit etwa gleich großen spezifischen Werkstoffbeangpruchungen haben.
3· Leichtradsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die innere und/oder äußere Randzone der Scheibenblätter zu einem etwa in Achsrichtung liegenden Kragen ausgebildet ist, der an die als Rotationsform ausgebildete,mindestens eine umlaufende Ausnehmung aufweisende Gegenanlageflache an Nabe bzw. Achse und/oder an Felge bzw. Reifen angeformt ist.

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4. ' Leichtradsatz nach den Ansprüchen 1 bis j5, dadurch gekennzeichnet, daß die zu einem Kragen ausgebildete innere und/oder äußere Randzone der Scheibenblätter und/oder die zugehörigen Gegenanlageflächen mindestens auf einem Teilbereich ihrer gesamten in Axialrichtung liegenden Breite konisch ausgebildet sind und daß der die Streckgrenze des Scheibenblattes weitgehend ausnutzende Anlagedruck mindestens teilweise durch das axiale Ineinanderschieben der konisch ausgebildeten Anlageflächen gebildet ist.
5. Leichtradsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Ausnehmungen erzeugten Durchmesserunterschiede bei einer Streckgrenze eines Materials mit einem Elastizitätsmodul von 2,1 MiI-liönen kg/cm der Scheibenblätter von beispielsweise

50 kp/mm mindestens 1/420 des Maximaldurchmessers der betreffenden GegenanlagefIac he groß sind.
6. Leichtradsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kragen der Scheibenblätter nicht völlig bis auf den Grund von keilrillenförmig ausgebildeten Ausnehmungen angeformt sind. ^ΰ
7. Radsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenanlageflache (5, 15) für die innere und/oder äußere Randzone (4, 14) in ihrem in der Drehachse (AA) liegenden axialen "Längsschnitt ein weLlenförmiges Profil aufweist.
8. Radsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Achswelle als dünnwandige Hohlachse ausgebildet ist und ein Axialschnittprofil aufweist, das beim Anwalzen der inneren Randzone des Scheibenblattes erzeugt ist.

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9. Radsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Kragen (4) auf einem Großteil seiner axialen Erstreckung überdeckender Profilring (25) vorgesehen ist, der unter eigener Verspannung auf dem Kragen aufsitzt. ·
10. Radsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Profilring (25) zusammen mit dem Kragen (4) an die Gegenanlagefläche (5) der Achswelle oder dr Radnabe (1) angeformt ist.
11. Radsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Randzonen (4,14,35) und/ oder den sich gegenseitig berührenden Flächen und ihren Gegenanlageflachen (5*15*34) wenigstens eine metallische oder nichtmetallische, zur Vermeidung oder Minderung von Passungsrost dienende Zwischenschicht eingefügt ist.
12. Radsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Randzonen (4,14,33) und ihren Gegenanlagefläehen (5*15*34) Klebe- oder Lötverbindungen vorhanden sind.
13. Radsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kante (11) der inneren und/oder äußeren Randzone (4) mit ihrer Gegenanlagefläche (5) oder deren Stirnschulter (12) zusätzlich eine Shweißverbindung (13) aufweist.
14. Radsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dessen -Räder Jeweils zwei in axialem Abstand angeordnete Scheibenblätter aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Scheibenblätter (31,32) an einer Stirnseite des Radreifens (35) die auslaufende Kante (42) der Randzone des zweiten Seheibenblattes (32) mit großem Anlagedruck satt umfaßt, insbesondere umgewalzt oder umgerollt ist.

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