DE2324117C3

DE2324117C3 - Lightweight rail wheel

Info

Publication number: DE2324117C3
Application number: DE19732324117
Authority: DE
Inventors: Helmut 4630 Bochum; Kasper Willi 4640 Wattenscheid; Krause Gerhard 4630 Bochum; Raquet Erwin Dr.rer.nat. 4322 Sprockhövel; Teilnichtnennung beantragt Licht
Original assignee: Fried Krupp Huettenwerke AG
Current assignee: Fried Krupp Huettenwerke AG
Filing date: 1973-05-12
Publication date: 1976-05-13

Description

3535

Die Erfindung betrifft ein Schienenrad in Leichtbauweise mit einem Scheibenradkörper und einem auf deslen Radfelge unter Zwischenschaltung einer unter Vor- Spannung stehenden Gummieinlage aufgespannten Radreifen, wobei die Gummieinlage zwischen einer in-•eren umlaufenden Nut des Radreifens und einer äußeren umlaufenden Nut der Radfelge angeordnet ist und üe in radialer Richtung ungewellte Radscheibe eine langentiale, sich aus radial verlaufenden Wellenbergen «nd Wellentälern zusammensetzende Wellung aufweist.The invention relates to a rail wheel in lightweight construction with a disc wheel body and a wheel rim on deslen with the interposition of a Tensioned rubber insert tensioned wheel tires, wherein the rubber insert is arranged between an inner • circumferential groove of the wheel tire and an outer circumferential groove of the wheel rim and üe wheel disc, which is not corrugated in the radial direction, is a longitudinal, radially extending wave crests «Nd wave troughs composing corrugation.

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 steht. Die Versetzung der Wellenberge und Wellentäler ist im Mittel größer als die dreifache Radscheibendicke, ss wobei die Versetzung im nabennahen Bereich größer ils 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).In a known rail wheel of this type, the disk wheel body is cast from aluminum. The hub has a cast steel sleeve for a reliable axle connection. The wheel disc body has a flat basic shape that is perpendicular to the wheel axis. The displacement of the wave crests and troughs is on average greater than three times the wheel disc thickness, ss where the offset in the area near the hub is greater ils is in the area far from the hub. In this known construction, the rubber insert is used to hold the wheel rubber-elastic cushioning. The lightweight construction of this bike is based on the choice of material (aluminum).

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 LeichtHowever, the use of aluminum has disadvantages both in operation and in production: no specific strength can be guaranteed for aluminum in the long term. You can also choose between a hub made of aluminum and an axle shaft made of steel cannot achieve a secure shrink fit. For this Basically, it is necessary to cast a steel bushing into the hub (news sheet from AGM Leicht

bau Nr l,v. Januar 55. S. 1 bis 4).building no l, v. January 55. pp. 1 to 4).

Neber, diesen bekannten Rädern, die den Leichtbau überwiegend durch Material und nicht ausschließlich Surch die Form zu erreichen versuchen, gibt «i Leich 1-bäuräder aus Stahl, die der. Leichtbau ausschließlich durch die Formgebung zu erreichen versuchen. Be, einem Schienenrad in Leichtbauweise, das ganz aus Stahl besteht. 1st die Radscheibe sowohl in tangential als auch radialer Richtung gewellt Auf die so verste.fte Radscheibe ist der Radreifen aufgeschrumpft. Dadurch werden hohe Vorlasten in die Radscheibe eingeleitet, die selbst bei aufwendiger radial-tangentiaier Doppelwellung mit großer Wellenaiefe und optimaler Stegform legierte und vergütete Federstahle verlangen (DTPS 6 03 694). .Neber, these well-known wheels that make lightweight construction Attempting to achieve predominantly through material and not exclusively through form Lightweight construction exclusively try to achieve by shaping. Be, a lightweight rail wheel that is all about Steel is made. 1st the wheel disc is both tangential as well as radial direction wavy on the so verste.fte Wheel disc is shrunk onto the wheel tire. Through this high preloads are introduced into the wheel disc, which require alloyed and tempered spring steels even with complex radial-tangential double corrugation with a large corrugation depth and optimal web shape (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 locken (DTPS 60 153).In order to relieve the rail wheel of these high preloads, it is already known to place the wheel tire stress-free on the double-corrugated wheel disc To fasten the wheel rim with screw bolts. However, this type of fastening is unfavorable because the wheel tire heats up during operation and thus its seat on the Lock the wheel rim (DTPS 60 153).

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. .The invention is based on the object of creating a rail wheel whose weight corresponds to that of the aluminum rail wheel, but which is simpler and thus can be manufactured cheaper and a defined one Has fatigue strength. .

Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß 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 gegen über den Wellentälern um ein- bis dreifache Radscheibendicke versetzt sind.According to the invention, this object is achieved in a Rail wheel of the type mentioned at the outset is achieved in that the wheel disk is pressed in one piece from steel together with the hub. with flat conical Basic shape of the wheel disc, the wave crests are offset from the wave troughs by one to three times the wheel disc thickness.

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 Weliung), 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.The rail wheel according to the invention is distinguished from the known rail wheels by this. that it is made in one piece by a pressing process due to its shape (flat, conical basic shape and relatively flat, simply designed Weliung) Made of steel, it is a sufficiently rigid construction that has a defined fatigue strength behavior guaranteed The realization of this construction is based on the idea that a wheel tire can in any case then be clamped onto the disc wheel body without the wheel tire being in the Disc wheel body undesirable high biases are introduced when the wheel tire is not shrunk directly onto the wheel rim, but is stretched on the rim with the interposition of a rubber insert. The rubber insert holds the tire securely on the rim due to its pretension.

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 Schieneeräder 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 Rad kaum schwerer als ein vergleichbares Rad mit einemIn the wheel according to the invention, therefore, the forces introduced into the disc wheel body from the tensioned wheel tire are negligibly small compared to the operating loads, so that the Disk wheel body is essentially only stressed by the loads occurring during operation. The relatively flat corrugation in comparison to the corrugations of known rail wheels ensures When pressing the steel wheel disc, there is no significant local weakening of the material comes. The common use of the relatively thin steel pressed wheel disc and the Shaping the wheel disc as a flat cone with radially extending flat wave crests and wave troughs ensures that the wheel according to the invention hardly heavier than a comparable bike with one

Scheibenradkörper aus Aluminium ist, diesem Rad aber Sowohl hinsichtlich des Dauerfestigkeitsverhaltens als inch hinsichtlich der Herstellung weit überlegen ist.The disc wheel body is made of aluminum, but this wheel is Both in terms of fatigue strength behavior and inch in terms of manufacture is far superior.

Günstig für die Aufnahme der im betrieb über den Spurkranz in das Rad eingeleiteten Querkräfte ist eine Spurkranzseitige Orientierung der Konusspitze.One is beneficial for absorbing the transverse forces introduced into the wheel via the flange during operation Orientation of the cone tip on the flange side.

Für die Fertigung, insbesondere die Fertigung des Werkzeugs, ist außerdem von Vorteil, wenn die Übergangsbereiche zwischen den Wellenbergen und Wellentälern auf ihrer gesamten radialen Länge eine konttante Krümmung aufweisen. Bei der Fertigung wirkt $ich ferner eine trapezförmige Wellung günstig aus.For the production, in particular the production of the tool, it is also advantageous if the transition areas between the wave crests and troughs a constant over its entire radial length Have curvature. A trapezoidal corrugation also has a beneficial effect on production.

Während man bisher bei bekannten Schienenrädern «us Stahl teuren Federstahl für erforderlich hielt, um <lem Rad eine ausreichende Festigkeit zu geben, kann bei dem erfindungsgemäßen Rad der Radscheibenkörper aus unlegiertem und unvergütetem Stahl, z. B. St 50, bestehen.While it was previously thought that expensive spring steel was necessary for known rail wheels made of steel <lem wheel a sufficient strength can be in the wheel according to the invention of the wheel disc body made of unalloyed and non-tempered steel, for. B. St 50, exist.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand der ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Im einzelnen zeigtIn the following, the invention is explained in more detail with reference to the drawings showing an exemplary embodiment explained. In detail shows

F i g. 1 einen halben Axialschnitt durch ein Schienenrad, F i g. 1 half an axial section through a rail wheel,

F i g. 2 einen Tangentialschnitt durch das Schienenrad im Bereich der Radscheibe nach der Linie I-I der F i g. 1 undF i g. 2 shows a tangential section through the rail wheel in the area of the wheel disk along the line I-I of FIG F i g. 1 and

F i g. 3 einen entsprechenden Tangentialschnitt durch das Schienenrad im Bereich der Radscheibe nach derLiniell-IIderFig. 1.F i g. 3 shows a corresponding tangential section through the rail wheel in the area of the wheel disk theLiniell-II ofFig. 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 eir.er äußeren umlaufenden Nut 5 der Felge 2 befindet 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 tangentiaier Richtung gewellt. Der in F i g. 1 gezeigte Schnitt verläuft durch den Scheitel eines Wellenberges. Das dahinter liegende Wellental ist gestrichelt angedeutet. Bei dem Ausführungsbeispiei gemäß F i g. 1 ist der Wellenberg gegenüber dem Wellental um 2 bis 3 Radscheibendicken versetzt. The lightweight rail wheel consists of from the disc wheel body 1 and the wheel tire clamped on the wheel rim 2 3. Between a inner circumferential groove 4 of the wheel tire 3 and eir.er outer circumferential groove 5 of the rim 2 is located a rubber insert in the form of individual pretensioned, evenly arranged in a gap Rubber blocks 6. The wheel disc 8 connecting the wheel rim 2 to the hub 7 has a flat conical shape Basic shape and is corrugated in the tangential direction. The in F i g. 1 shown section runs through the Crest of a wave crest. The trough behind it is indicated by dashed lines. In the exemplary embodiment according to FIG. 1, the wave crest is offset by 2 to 3 wheel disc thicknesses compared to the wave trough.

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.In the F i g. 2 and 3 are two radially offset from one another Cross-sections of the same corrugation shown. After that, the corrugation is trapezoidal when viewed from the side, where in the area near the hub the width of the corrugation is smaller and its height greater than in the area further away from the hub Area is. The radii of curvature of the transitions from the crest of the wave to the valley of the wave or into the inclined ones Areas are constant over the entire radial length. This shape of the disc wheel body 1 enables the use of a die that is inexpensive to manufacture.

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.Claim 1 only protects the combination of the features contained in this claim; the claims 2 up to 5 are considered genuine subclaims only in connection with claim 1.

Hierzu 1 Blatt ZeichnuneenFor this 1 sheet of drawings

Claims

Patentansprüche:Patent claims:

; 1. Schienenrad in Leichtbauweise mit einem Scheibenradkörper und einem auf dessen Radfelge s 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 ungewelUe Radscheibe eine tangential, 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, wobei bei flachkonischer Grundform der Radscheibe (8) die Wellenberge gegenüber den Wellentälern um ein- bis dreifache Radscheibendicke versetzt sind.; 1. Track wheel in lightweight construction with a disc wheel body and one on the wheel rim s with the interposition of a pre-tensioned rubber insert tensioned wheel tires, wherein the rubber insert between an inner circumferential groove of the wheel tire and an outer one circumferential groove of the wheel rim is arranged and the in the radial direction unwelUe wheel disc a tangential corrugation composed of radially extending wave crests and wave troughs characterized in that the wheel disc (8) is pressed in one piece from steel together with the hub (7), with the wave crests being offset from the wave troughs by one to three times the wheel disc thickness in the case of the flat conical basic shape of the wheel disc (8).

2. Schienenrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konusspitze spurkranzsei tig liegt.2. Rail wheel according to claim 1, characterized in that the cone tip is spurkranzsei tig.

3. Schienenrad nach Anspruch t oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Obergangsbereiche zwischen Wellenbergen und Weilentälern auf ihrer gesamten radialen Länge eine konstante Krümmung aufweisen.3. Rail wheel according to claim t or 2, characterized in that the transition areas between wave crests and valley valleys have a constant curvature over their entire radial length exhibit.

4. Schienenrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Wellung trapezförmig ist.4. Rail wheel according to one of claims 1 to 3, characterized in that the corrugation is trapezoidal.

5. Schienenrad nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheibenradkörper (1) aus unlegiertem und unvergütetem Stahl.5. Rail wheel according to one of claims 1 to 4, characterized in that the disc wheel body (1) made of unalloyed and non-tempered steel.

z. B. St 50. besteht.z. B. St 50. consists.