DE2324117B2 - Schienenrad in Leichtbauweise - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Schienenrad in Leichtbauweise mit einem Scheibenradkörper und einem auf desien Radfelge unter Zwischenschaltung einer unter Vorspannung stehenden Gummieinlage aufgespannten Radreifen, wobei die Gummieinlage zwischen einer inneren umlaufenden Nut des Radreifens und einer äußeren umlaufenden Nut der Radfelge angeordnet ist und die in radialer Richtung ungewellte Radscheibe eine langentiale, sich aus radial verlaufenden Wellenbergen und Wellentälern zusammensetzende Wellung aufweist.

Bei einem bekannten Schienenrad dieser Art ist der Scheibenradkörper aus Aluminium gegossen. Die Nabe weist eine eingegossene Stahlbüchse zur zuverlässigen Achsverbindung auf. Der Radscheibenkörper hat eine ebene Grundform, die senkrecht auf der Radachse iteht. Die Versetzung der Wellenberge und Wellentäler ist im Mittel größer als die dreifache Radscheibendicke, wobt: lie Versetzung im nabennahen Bereich größer als im nabenfernen Bereich ist. Bei dieser bekannten Konstruktion dient die Gummieinlage dazu, das Rad gummielastisch abzufedern. Der Leichtbau dieses Rades beruht auf der Auswahl des Materials (Aluminium). <>o

Der Einsatz von Aluminium hat aber Nachteile sowohl im Betrieb als auch in der Fertigung: Für Aluminium kann auf die Dauer keine bestimmte Festigkeit garantiert werden. Ferner kann man zwischen einer Nabe aus Aluminium und einer Achswelle aus Stahl keinen sicheren Schrumpfverband erreichen. Aus diesem Grunde ist es erforderlich, in die Nabe eine Büchse aus Stahl einzugießen (Nachrichtenblatt der AGM Leicht

bau Nr. l.v. Januar 55, S. 1 bis 4).

Neben diesen bekannten Rädern, die den Leichtbau überwiegend durch Material und nicht ausschließlich durch die Form zu erreichen versuchen, gibt es; Leichtbauräder aus Stahl, die den Leichtbau ausschließlich durch die Formgebung zu erreichen versuchen. Bei einem Schienenrad in Leichtbauweise, das ganz aus Stahl besteht ist die Radscheibe sowohl in tangentialer als auch radialer Richtung gewellt. Auf die so versteifte Radscheibe ist der Radreifen aufgeschrumpft. Dadurch werden hohe Vorlasten in die Radscheibe eingeleitet, die selbst bei aufwendiger radial-tangentialer Doppelwellung mit großer Wellentiefe und optimaler Stegform legierte und vergütete Federstähle verlangen (DTPS 6 03 694). ,...„,

Um das Schienenrad von diesen hohen Vorlasten zu entlasten, ist es auch schon bekannt, bei doppeltgewellter Radscheibe den Radreifen spannungsfrei auf der Radfelge mittels Schraubenbolzen zu befestigen. Diese Befestigungsart ist aber ungünstig, weil sich der Radreifen im Betrieb erwärmt und damit sein Sitz auf der Radfelge sich lockert (DTPS faO 153).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schienenrad zu schaffen, das im Gewicht dem des Schienenrades aus Aluminium entspricht, das sich aber einfacher und damit billiger fertigen läßt und eine definierte Dauerfestigkeit hat.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Schienenrad der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Radscheibe zusammen mit der Nabe einstückig aus Stahl gepreßt ist. wobei bei flachkonischer Grundform der Radscheibe die Wellenberge gegenüber den Wellentälern um ein- bis dreifache Radscheibendicke versetzt sind.

Das erfindungsgemäße Schienenrad zeichnet sich gegenüber den bekannten Schienenrädern dadurch aus, daß es auf Grund seiner Formgebung (flache konische Grundform und verhältnismäßig flache, einfach gestaltete Wellung), durch einen Preßvorgang einstückig aus Stahl hergestellt, eine ausreichend steife Konstruktion darstellt, die ein definiertes Dauerfestigkeitsverhalten garantiert. Der Verwirklichung dieser Konstruktion liegt die Überlegung zugrunde, daß man einen Radreifen jedenfalls dann auf den Scheibenradkörper aufspannen kann, ohne daß vom Radreifen in den Scheibenradkörper unerwünschte hohe Vorspannungen eingeleitet werden, wenn der Radreifen nicht unmittelbar auf die Radfelge aufgeschrumpft ist, sondern unter Zwischenschaltung einer Gummieinlage auf der Felge aufgespannt ist. Die Gummieinlage hält den Radreifen auf Grund ihrer Vorspannung sicher auf der Felge.

Bei dem erfindungsgemäßen Rad sind deshalb die aus dem aufgespannten Radreifen in den Scheibenradkörper eingeleiteten Kräfte im Vergleich zu den Betriebsbelastungen vernachlässigbar klein, so daß der Scheibenradkörper im wesentlichen nur durch die im Betrieb auftretenden Belastungen beansprucht wird. Die im Vergleich zu den Wellungen bekannter Schienenräder verhältnismäßig flache Wellung gewährleistet bei der Pressung der Radscheibe aus Stahl, daß es zu keiner wesentlichen örtlichen Materialschwächung kommt. Die gemeinsame Anwendung der aus verhältnismäßig dünnem Stahl gepreßten Radscheibe und die Formgebung der Radscheibe als flacher Konus mit radial verlaufenden flachen Wellenbergen und Wellentälern gewährleistet, daß das erfindungsgemäße Bad kaum schwerer als ein vergleichbares Rad mit einem

Scheibenradkörper aus Aluminium ist, diesem Rad aber sowohl hinsichtlich des Dauerfestigkeitsverhaltens als auch hinsichtlich der Herstellung weit überlegen ist.

Günstig für die Aufnahme der im Beirieb über den Spurkranz in das Rad eingeleiteten Querkräfte ist eine spurkranzseitige Orientierung der Konusspitze.

Für die Fertigung, insbesondere die Fertigung des Werkzeugs, ist außerdem von Vorieil, wenn die Übergangsbereiche zwischen den Wellenbergen und Wellentälern K'.'f ihrer gesamten radialen Länge eine konstante Krümmung aufweisen. Bei der Fertigung wirkt sich ferner eine trapezförmige Wellung günstig aus.

Während man bisher bei bekannten Schienenrädern aus Stahl teuren Federstahl für erforderlich hielt, um dem Rad eine ausreichende Festigkeit zu geben, kann bei dem erfindungsgemäßen Rad der Radscheibenkörper aus unlegiertem und unvergütetem Stahl, z. B. St 50, bestehen.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand der ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Im einzelnen zeigt

F i g. 1 einen halben Axialschnitt durch ein Schienenrad,

F i g. 2 einen Tangentialschnitt durch das Schienenrad im Bereich der Radscheibe nach der Linie I-1 der F i g. 1 und

F i g. 3 einen entsprechenden Tangentialschnitt durch das Schienenrad im Bereich der Radscheibe nach der Linie 11-11 der Fig. 1.

Das in Leichtbauweise ausgeführte Schienenrad besteht aus dem Scheibenradkörper 1 und dem auf der Radfelge 2 aufgespannten Radreifen 3. Zwischen einer inneren umlaufenden Nut 4 des Radreifens 3 und einer äußeren umlaufenden Nut 5 der Felge 2 befinde; sich eine Gummieinlage in Form einzelner unter Vorspannung stehender, gleichmäßig auf Lücke angeordneter Gummiklötze 6. Die die Radfelge 2 mit der Nabe 7 verbindende Radscheibe 8 hat eine flachkonische Grundform und ist in tangentialer Richtung gewellt.

ίο Der in F i g. 1 gezeigte Schnitt verläuft durch den Scheitel eines Wellenberges. Das dahinter liegende Wellental ist gestrichelt angedeutet. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. I ist der Wellenberg gegenüber dem Wellental um 2 bis 3 Radscheibendicken versetzt.

In den F i g. 2 und 3 sind zwei zueinander radial versetzte Querschnitte derselben Wellung dargestellt. Danach ist die Wellung von der Seite her gesehen trapezförmig, wobei im nabennahen Bereich die Breite der Wellung kleiner und deren Höhe größer als im nabenfernen Bereich ist. Die Krümmungsradien der Übergänge von Wellenberg in Wellental bzw. in die schrägverlaufenden Bereiche sind auf der gesamten radialen Länge konstant. Diese Formgebung des Scheibenradkörpers 1 ermöglicht den Einsatz eines in der Herstellung kostengünstigen Gesenks.

Anspruch 1 schützt nur die Kombination der in diesem Anspruch enthaltenen Merkmale; die Ansprüche 2 bis 5 gelten als echte Unteransprüche nur in Verbindung mit dem Anspruch 1.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Schienenrad in Leichtbauweise mit einem Scheibenradkörper und einem auf dessen Radfelge unter Zwischenschaltung einer unter Vorspannung stehenden Gummieinlage aufgespannten Radreifen, wobei die Gummieinlage zwischen einer inneren umlaufenden Nut des Radreifens und einer äußeren umlaufenden Nut der Radfelge angeordnet ist und ι ο die in radialer Richtung ungewellte Radscheibe eine tangentiale. sich aus radial verlaufenden Wellenbergen und Wellentälern zusammensetzende Wellung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Radscheibe (8) zusammen mit der Nabe (7) einstückig aus Stahl gepreßt ist, .vobci bei ftechkonischer Grundform der Radscheibe (8) die Wellenberge gegenüber den Wellentälern um ein- bis dreifache Radscheibendicke versetz! sind.

2. Schienenrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konusspitze spurkranzseitig liegt.

3. Schienenrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangsbereiche zwischen Wellenbergen und Wellentälern auf ihrer gesamten radialen Länge eine konstante Krümmung aufweisen.

4. Schienenrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellung trapezförmig ist.

5. Schienenrad nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheibenradkörper (1) aus unlegiertem und unvergütetem Stahl,

z. B. St 50. besteht.