DE2354206C3 - Radsatz für Schienenfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Radsatz für Schienenfahrzeuge, bei dem die Räder mit der Achswelle durch Klebschrumpfen verbunden sind und die Nabe mit ihren beiden Enden über ihren Sitz hinausragt und ringförmig umlaufende Überstände bildet Mit »Klebschrumpfen« ist gemeint, daß die Räder bei leichtem Schrumpfsitzübermaß von etwa 0,3 bis 0,55 %o des Nabensitzdurchmessers zwischen dem Radsitz und der Radnabe und unter Verwendung eines Metallklebers mit dem Sitz auf der Achswelle verbunden werden.

Beim üblichen Preßverband Radsatzwelle—Radnabe liegen die Preßsitzübermaße im Bereich von 13 bis l,7%o des Nabensitzdurchmessers. Demgegenüber hat sich bei geklebten Radsitzen ein Übermaß von 03 bis 0,55 %o als am günstigsten erwiesen. In diesem Bereich wurde bereits die höchste Haftfestigkeit erreicht.

Die Spannungen in Rad und Welle liegen, soweit sie aus dem Haftverband herrühren, beim Pressen üblicherweise beim Kleben mit Sicherheit im elastischen Bereich. Man kann also davon ausgehen, daß die resultierenden Spannungen dem Übermaß direkt proportional sind. Aus der Gegenüberstellung der oben genannten Übermaße ergibt sich, daß die aus dem Klebeverband herrührenden Spannungen nur etwa ein Drittel bzw. sogar noch weniger betragen als die vom Preßverband verursachten Spannungen. Die Ausnutzung dieser Spannungsminderung bietet nun die Möglichkeit, die Sicherheit zu erhöhen und/oder das Radsatzgewicht zu vermindern.

Da der Klebeverband einen sehr hohen Überschuß an Haftfestigkeit hat, ist eine Gewichtsverminderung möglich. Der Scheibenradkörper oder das Scheibenrad kann wegen der erheblich verminderten Spannungen aus dem Fügevorgang im Nabenbereich dünner und somit leichter gestaltet werden. Selbst im Scheibenbereich ist eine gewisse Verkleinerung der Stärke möglich. Durch die Verminderung des Übermaßes wird aber auch die Kerbwirkung unter dem Radsitz erheblich vermindert, die bekanntlich sehr gefährlich ist. Somit kann der Radsitzdurchmesser kleiner gehalten werden. Der Radsatzwellendurchmesser kann aber auch neben dem Radsitz, im Wellenschaft vermindert werden, da die Ausstrahlung der Preßspannungen in die Nachbarbereiche sehr stark herabgesetzt ist.

Um Abriß und Bruch im Nabensitzdurchmesser der Welle zu verhindern, wird dieser üblicherweise gegenüber dem Wellenschaft vergrößert. Die Ursache liegt in einer hohen Kerbwirkungszahl, die durch das Zusammenwirken zweier Einflüsse zustande kommt, nämlich durch Kantenpressung und Passungsrostbildung.

Bei geklebten Radsitzen wird die Kantenpressung erheblich vermindert, weil beim Kleben mit kleineren Übermaßen gearbeitet wird. Sie wird noch weiter

herabgesetzt, wenn die Nabe dünner, also elastischer gestaltet wird.

Passungsrost bildet sich bei kleinsten Hin- und Herbewegungen zwischen Welle und Nabe. Passungsrost läßt sich bei gepreßten Verbänden nicht völlig vermeiden, weil am Nabenende immer kleine Dehnungsunterschiede zwischen Welle und Nabe als Folge der umlaufenden Biegebeanspruchung vorhanden sind. Aus der DT-PS 6 52 915 ist ein Radsatz für

Schienenfahrzeuge bekannt, bei dem die Radnabe mit ihren beiden Enden Ober ihren Sitz hinausragt und ringförmig umlaufende Oberstände bildet Da am Nabenende immer kleine Dehnungsunterschiede zwischen Welle und Nabe als Folge der umlaufenden Biegebeanspruchung vorhanden sind, läßt sich die Bildung von Passungsrost bei dem bekannten Radsatz nicht vermeiden. Beim Aufschrumpfen der Radscheiben auf den Sitz können die ziemlich dünn auslaufenden Oberstände der Nabe an ihren Enden in der Zeit zwischen dem Ziehen aus dem Warmofen bis zum Aufziehen auf die Welle vorzeitig abkühlen und dann auch vorzeitig, also vor Erreichen der gewünschten Endlage, auf der Welle aufschrumpfen. Das erklärt sich daraus, daS die dünn auslaufenden Überstände im Vergleich zu den übrigen Nabenteilen eine geringe Wärmekapazität haben.

Bei dem aus der GB-PS 2 39 931 bekannten Radsatz sind die Räder auf einen konisch ausgebildeten Sitz aufgeschrumpft

Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, einen Radsatz der eingangs genannten Art zu schaffen, der im Gewicht leichter ausgeführt ist und bei dem Passungsrostbildung am Nabenende nicht eintritt

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Überstände im Querschnitt stärker bemessen sind als die benachbarten Teile der Nabe. Hierbei empfiehlt es sich, die Überstände als Kühlrippen auszubilden.

Vorteilhafterweise ist der Überstand am äußeren Nabenende als Ansatz für die Achswelle ausgebildet In ähnlicher Weise kann auch der Überstand am inneren Nabenende einen Ansatz aufweisen, dessen Innendurchmesser etwas kleiner bemessen ist als der Innendurchmesser der Nabe. Hierdurch wird der Sitz durch die beiden Ansätze an beiden Enden der Nabe umklammert. Bei einem solchen Radsatz ist durch die Umklammerung gewährleistet, daß eine axiale Bewegung zwischen Welle und Nabe verhindert wird. Zugleich wird auch infolge der mechanischen Verklammerung die Passungsrostbildung vermieden.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß der Überstand am äußeren Nabenende außer einem Ansatz für die Achswelle noch eine darüber befindliche umlaufende Verstärkung aufweist. Weiterhin zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, daß der Ansatz am inneren Nabenende auf einer Länge, die etwa doppelt so groß ist wie die Breite des Überstandes, konisch ausgeführt ist

Vorteilhafterweise ist der Innendurchmesser des so Ansatzes am inneren Nabenende auf einer Länge, die etwa doppelt so groß ist wie die Breite des Überstandes, etwas kleiner bemessen als der Innendurchmesser der Nabe. Der Überstand kann auch in üblicher Weise durch einen angeschraubten oder aber auch du.ch einen angeschweißten Ring gebildet sein. In diesem Fall kann der Ring mehrteilig, insbesondere zweiteilig, ausgebildet sein.

Weiterhin sieht die Erfindung vor, daß auf dem Überstand ein Ring vorgesehen ist, der aufgepreßt oder aufgeschrumpft ist Hierbei kann das innere Nabenende im Bereich des Ringes geschlitzt ausgebildet sein. Die Nabenbohrung kann in üblicher Weise konisch ausgeführt sein mit kleinerem Durchmesser am inneren Nabenende. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß der Nabensitz in zwei Teilsitze aufgeteilt ist und Achswelle und Rad dazwischenliegende Aussparungen aufweisen.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt Es zeigt

F i g. 1 Das Rad mit der Nabe, teilweise geschnitten, in einer ersten Ausführungsform,

F i g. 2 eine weitere Ausfühmngsform der Erfindung;

Fig.3 eine andere Ausfühmngsform des äußeren Nabenendes;

Fig.4 bis 10 unterschiedliche Ausführungen des inneren Nabenendes und

F i g. 11 eine weitere Ausführungsform der Erfindung.

Auf der Achswelle 1 ist das Rad 2 durch Kleben und Schrumpfen befestigt Die beiden Nabenenden ragen über den Sitz hinaus und bilden dort die beiden Überstände 6 und 6', die im Querschnitt stärker bemessen sind als die benachbarten Teile der Nabe 9. Hierdurch erhält der Nabenüberstand 6 bzw. 6' eine größere Festigkeit Daneben hat diese Verstärkung noch folgende Wirkung: Beim Warmkleben kann eine sehr dünn auslaufende Nabe an ihren Enden in der Zeit zwischen dem Ziehen aus dem Warmofen bis zum Aufziehen auf die Welle vorzeitig abkühlen und dann auch vorzeitig, also vor Erreichen der gewünschten Endlage, auf der Welle anschrumpfen. Durch die Verstärkung erhält das Nabenende eine größere Wärmekapazität, die das vorzeitige Anschrumpfen verhindert.

Gemäß Fig.2 wird am äußeren Nabenende 3 des Rades 2 die mechanische Verklammerung durch den Ansatz 4 erreicht Am inneren Nabenende 5 ist die Radnabe 9 ebenfalls überstehend ausgeführt Dabei trägt der Überstand 6 einen größeren Außendurchmesser als die Nabe über dem Nabensitzende 7.

Der Innendurchmesser des Überstandes 6 ist kleiner als der Innendurchmesser der Nabe 9. Der Durchmesserunterschied zwischen dem Überstand 6 und der Nabe 9 muß so ausgelegt sein, daß einerseits eine Montage noch einwandfrei möglich ist, andererseits ein Ansatz 8 ausreichender Höhe erzielt wird, um eine mechanische Verklammerung zu erreichen.

Bei einer in der Zeichnung nicht dargestellten Variante zu der Ausführung gemäß F i g. 2 sind die Innendurchmesser des Überstandes 6 und der Nabe 9 gleich groß. Denn wenn die Nabenstärke im Bereich des Ansatzes 8 etwa das Zwei- bis Dreifache der Nabenstärke über dem eigentlichen Sitzende 7 beträgt, reicht die elastische Rückfederung aus, um einen inneren Ansatz 8 von ausreichender Höhe zu bilden.

In Fig.3 ist ein Beispiel dafür angegeben, wie der Ansatz 4 mit einem verstärkten Überstand 6' kombiniert werden kann.

F i g. 4 zeigt eine Variante, bei der etwa in doppelter Überstandsbreite der Ansatz 10 innen konisch ausgeführt ist.

Fig.5 zeigt einen zylindrischen Ansatz 8, der ebenfalls etwa doppelt so breit ist wie der Überstand 6.

In den F i g. 6 und 7 ist die mechanische Verklammerung durch Verschrauben oder Verschweißen eines einteiligen Ringes 15 bzw. 15' an dem kragenartigen Nabenende 16 bzw. 16' dargestellt.

Gemäß den F i g. 8 und 9 ist auf dem Überstand 6 der Ring 17 vorgesehen, der aufgepreßt oder aufgeschrumpft sein kann. Hierbei kann das Nabenende im Bereich des Ringes 17 geschlitzt sein, wie das insbesondere aus Fig.9 hervorgeht. In Fig. 10 ist die Nabenbohrung 9' des Rades 2 durchgehend konisch ausgeführt.

Der Radsitz gemäß F i g. 11 ist aufgelöst in zwei Teilsitze 11 und 11'. Durch dazwischenliegende

Aussparungen 12 und 13 in der Achswelle 1 und am Rad 2 ist eine weitere Gewichtsverminderung möglich. F i g. 11 zeigt außerdem eine weitere Variante für die Ausführung des Überstandes 6. Um eine Erweichung des Klebers durch Wärmeeinwirkung zu verhindern, ist der Überstand als Kühlrippe 14 ausgebildet, die mit Hilfe des Fahrtwindes eine Kühlung des Nabenendes bewirkt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Radsatz für Schienenfahrzeuge, bei dem die Räder mit der Achswelle durch Klebschrumpfen verbunden sind und die Nabe mit ihren beiden Enden s über ihren Sitz hinausragt und ringförmig umlaufende Überstände bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberstände (6 und 6') im Querschnitt stärker bemessen sind als die benachbarten Teile der Nabe (9).

2. Radsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überstände (6 und 6') als Kühlrippen ausgebildet sind (F i g. 1).

3. Radsatz nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Überstand (6') am äußeren Nabenendc (3) als Ansatz (4) für die Achswelle (1) ausgebildet ist (F i g. 2).

4. Radsatz nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Überstand (6) am inneren Nabenende (5) einen Ansatz (8) aufweist, dessen Innendurchmesser etwas kleiner bemessen ist aJs der Innendurchmesser der Nabe (9) (F i g. 2).

5. Radsatz nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Überstand (6') am äußeren Nabenende (3) außer einem Ansatz (4) für die Achswelle (1) noch eine darüber befindliche umlaufende Verstärkung aufweist (F i g. 3).

6. Radsatz nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz (10) am inneren Nabenende (5) auf einer Länge, die etwa doppelt so groß ist wie die Breite des Überstandes (6), konisch ausgeführt ist(Fig. 4).

7. Radsatz nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Ansatzes (8) am inneren Nabenende (5) auf einer Länge, die etwa doppelt so groß ist wie die Breite des Überstandes (6), etwas kleiner bemessen ist als der Innendurchmesser der Nabe (9) (F i g. S).

8. Radsatz nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Überstand (6) in üblicher Weise durch einen Ring (15) ausgebildet ist (F i g. 6).

9. Radsatz nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Überstand (6) durch einen angeschweißten Ring (15') ausgebildet ist (F i g. 7).

10. Radsatz nach den Ansprüchen 1, 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (15 bzw. 15') mehrteilig, insbesondere zweiteilig, ausgebildet ist

11. Radsatz nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Überstand (6) ein Ring (17) vorgesehen ist, der aufgepreßt oder aufgeschrumpft ict (F i g. 8).

12. Radsatz nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Nabenende (5) im Bereich des Ringes (17) geschlitzt ausgebildet ist (F ig. 9).

13. Radsatz nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabenbohrung (9') in üblicher Weise konisch ausgeführt ist mit kleinerem Durchmesser am inneren Nabenende (5) (Fig. 10).

14. Radsatz nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Nabensitz in zwei Teilsitze (11 und 11') aufgeteilt ist und Achswelle (1) und Rad (2) dazwischenliegende Aussparungen (12 bzw. 13) aufweisen (F i g. 11).