DE3119500A1 - Rotatable body - Google Patents
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Abstract
Description
Drehbarer Körper Rotatable body
Die Erfindung betrifft einen drehbaren Körper nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a rotatable body according to the preamble of claim 1.
Es ist Aufgabe der Erfindung, bei einem derartigen Körper mindestens einige der folgenden Vorteile zu sichern: - Minderung seiner Masse, - Verbesserung seines aerodynamischen Verhaltens, - Minderung der von ihm beim Betrieb auf das zugehörige Aggregat übertragenen Schwingungen, Stöße od. dgl., - Minderung seines Betriebs-Geräusches.It is the object of the invention in such a body at least secure some of the following benefits: - decrease in mass, - improvement its aerodynamic behavior, - reduction of its operation on the associated unit transmitted vibrations, shocks or the like. - Reduction of his Operating noise.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Lehre nach dem Kennzeichen des Anspruchs 1.According to the invention, this problem is solved by the teaching according to the characterizing part of claim 1.
Auf jeden Fall wird durch den Einsatz des FVW-Werkstoffs eine beträchtliche Massen-Minderung gegenüber herkömmlichen Körpern erzielt, die meist vollständig aus Metall, insbesondere Stahl, bestehen. Metall ist beim erfindungsgemäßen Körper im allgemeinen nur noch für diejenigen Abschnitte erforderlich, die mit anderen Metall-Teilen wie z. B. einer Schiene als Fläche im Sinn von Anspruch 1 in Berührung stehen.In any case, the use of the FVW material results in a considerable Mass reduction compared to conventional bodies is achieved, mostly completely made of metal, in particular steel. There is metal in the body according to the invention generally only required for those sections that coincide with others Metal parts such as B. a rail as a surface in the sense of claim 1 in contact stand.
Die Massen-Minderung fällt noch stärker aus bei der Lehre nach den Ansprüchen 8 und 9.The mass reduction is even more pronounced in the teaching according to the Claims 8 and 9.
Hierbei ist die Lehre nach dem Anspruch 9 besonders vorteilhaft, da: (gegenüber einer Voll-Scheibe aus FVW-Werkstoff) der Schaumstoff beträchtlich leichter als der FVW-Werkstoff ist und die Abdeckung der Aussparungen bzw. ihrer Schaumstoff-Einsätze auf deren Seitenflächen beschränkt, also nicht die gesamte, viel größere Seitenfläche der Scheibe erfaßt ist.Here, the teaching according to claim 9 is particularly advantageous because: (compared to a full pane made of FVW material) the foam is considerably lighter than the FVW material and the cover of the recesses or their foam inserts limited to their side surfaces, i.e. not the entire, much larger side surface the disc is detected.
Dabei sichern die Deck-Platten nach dem Anspruch 8 bzw. die Abdeckungen nach dem Anspruch 9 sowie die Lehre nach dem Anspruch 15 ein gutes aerodynamisches Verhalten und geringe Betriebs-Geräusche, indem eine Luft-Wirbelbildung weitgehend ausgeschlossen wird, insbesondere ein Pfeif-Geräusch, wie es sonst: ähnlich wie von einer Lochsirene auftreten würde. Auf diese Weise wird (auch) der Luftwiderstand beträchtlich verringert, was besonders wichtig ist, wenn das Rad für superschnelle Eisenbahn-Züge von z. B. über 300 km/h eingesetzt wird.The cover plates secure according to claim 8 or the covers according to claim 9 and the teaching according to claim 15 a good aerodynamic Behavior and low operating noise by largely creating an air vortex is excluded, especially a whistling sound, as it is otherwise: similar to would occur by a hole siren. This is how the air resistance is (also) considerably reduced, which is especially important when the bike is for super fast Railway trains from z. B. is used over 300 km / h.
Die Lehre nach den Ansprüchen 3 - 14 ist zwar insbesondere für Eisenbahn-Räder vorgesehen, jedoch kann sie grundsätzlich überall für Räder auf Schienen benutzt werden, z. B. auch bei Kranbahnen, die in herkömmlicher Rad-Bauweise bekanntlich ein starkes Betriebs-Geräusch erzeugen.The teaching according to claims 3-14 is in particular for railway wheels provided, but it can basically be used anywhere for wheels on rails be e.g. B. also with crane runways, which are known in conventional wheel construction generate a loud operating noise.
Zur Ausführung der Lehre nach dem Anspruch 3 wird beim Aufschrumpfen der Kranz erhitzt, so daß er sich radial nach außen ausdehnt, dagegen beim Einschrumpfen die Nabe stark abgekühlt, so daß sie sich radial nach innen zusammenzieht, um problemlos die FVW-Scheibe zwischen Nabe und Kranz einzubringen.To carry out the teaching according to claim 3, when shrinking the rim heats up so that it expands radially outward, on the other hand when it is shrunk the hub has cooled greatly, so that it contracts radially inwards to easily insert the FVW washer between the hub and the rim.
Die Lehre nach den Ansprüchen 6 und 7 dient insbesondere zur Dämpfung der Stöße von Schienen auf Eisenbahn-Wagen.The teaching according to claims 6 and 7 is used in particular for damping the impact of rails on railroad cars.
Die Lehre nach den Ansprüchen 11 - 14 besitzt den besonderen Vorteil, daß hier mit einer schmalen Schnittfläche der Scheibe dennoch eine breite Auflage gesichert wird.The teaching according to claims 11-14 has the particular advantage that here with a narrow cut surface of the disc there is still a wide support is secured.
Die Lehre nach den Ansprüchen 16 - 22 ermöglicht in vielen Fällen überhaupt, derartige Räder, Rollen od. dgl. bei extrem hohen Drehzahlen (z. B. 20 000 min ) einzusetzen, die bisher mit Rädern bzw. Rollen od. dgl. aus Metall wegen mangelnder Fliehkraft-Festigkeit von Metall nicht erreichbar waren.The teaching according to claims 16-22 enables in many cases at all, such wheels, rollers or the like at extremely high speeds (e.g. 20 000 min) to use the od with wheels or rollers. Like. Made of metal because of insufficient centrifugal strength of metal could not be achieved.
Zur weiteren Fliehkraft-Stabilisierung trägt insbesondere die Lehre nach dem Anspruch 18 bei.The teaching in particular contributes to further stabilization of the centrifugal force according to claim 18.
Die Lehre nach den Ansprüchen 23 - 27 ist bei Kraftfahrzeugen aller Art anwendbar, z. B. von LKW bis zum Moped.The teaching according to claims 23-27 is common to motor vehicles Type applicable, e.g. B. from trucks to mopeds.
Grundsätzlich kommt zur Ausführung der Erfindung jeder FVW-Werkstoff in Frage, jedoch werden einige FVW-Werkstoffe, insbesondere aus Kostengründen, bevorzugt, vgl. die Lehre nach den Ansprüchen 28 - 30.In principle, any FVW material can be used to implement the invention in question, however, some FVW materials are preferred, especially for reasons of cost, see the teaching according to claims 28-30.
So könnten z. B. die Fasern des FVW-Werkstoffs auch aus S-Glas (in den USA auch R-Glas genannt) (das besonders mechanisch und thermisch fest ist) oder aus C-Glas (das gegen organische Säuren beständig ist) hergestellt werden, jedoch sind diese beiden Glas-Sorten relativ teuer.So could z. B. the fibers of the FVW material also made of S-glass (in also called R-glass in the USA) (which is particularly mechanically and thermally stable) or made of C-glass (which is resistant to organic acids), however these two types of glass are relatively expensive.
Die Lehre nach den Ansprüchen 31 - 33 sichert quasi-isotrope Eigenschaften des FVW-Werkstoffs.The teaching according to claims 31-33 ensures quasi-isotropic properties of the FVW material.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen radialen Teil-Schnitt durch ein erstes Eisenbahn-Rad; Fig. 1a (ebenfalls in radialem Teil-Schnitt) eine Abwandlung des Eisenbahn-Rads von Fig. 1; Fig. 2 einen radialen Teil-Schnitt durch ein weiteres Eisenbahn-Rad; Fig. 2a (ebenfalls in radialem Teil-Schnitt) eine Abwandlung bzw. Ergänzung des Eisenbahn-Rads von Fig. 2; Fig. 3 einen radialen Teil-Schnitt durch ein schnell laufendes Rad; Fig. 4 einen radialen Teil-Schnitt durch ein KFZ-Rad; Fig. 4a eine Abwandlung des KFZ-Rads von Fig. 4, nämlich mit asymmetrischer anstatt symmetrischer Felge; und Fig. 5 mit ihren Fasern verschieden gerichtete, übereinanderliegende Fasergewebe-Lagen von FVW-Werkstoff.The invention is explained in more detail, for example, with the aid of the drawing. 1 shows a partial radial section through a first railroad wheel; Fig. 1a (also in partial radial section) a modification of the railway wheel of Fig. 1; 2 shows a partial radial section through a further railroad wheel; Fig. 2a (also in a partial radial section) a modification or addition to the railway wheel of Fig. 2; 3 shows a radial partial section through a high-speed wheel; 4 shows a radial partial section through a motor vehicle wheel; Fig. 4a a modification of the Motor vehicle wheel of FIG. 4, namely with an asymmetrical instead of a symmetrical rim; and Fig. 5 with their fibers differently directed, superimposed fiber fabric layers from FVW material.
In der Zeichnung sind ggf. vorhandene Bolzen jeweils nur schematisch durch eine Strichpunktlinie angedeutet Bei diesen Bolzen kann es sich insbesondere um i3eFest:i(JunqssLbrauben oder Niete handeln, die entsprechende Öffnungen durchsetzen, die in der Zeichnung ebenfalls nicht näher ausgeführt sind.Any bolts that may be present are only shown schematically in the drawing indicated by a dashed-dotted line. In the case of these bolts, it can be in particular i3eFest: i (JunqssL screws or rivets that penetrate the corresponding openings, which are also not detailed in the drawing.
Außerdem ist jeweils durch eine Strichpunktlinie A die Drehachse des drehbaren Körpers angedeutet.In addition, the axis of rotation of the is indicated by a dash-dotted line A in each case rotatable body indicated.
F i g . 1 zeigt einen Körper in Form eines Schienen-, nämlich Eisenbahn-Rads, wobei eine Nabe 1 und ein Kranz 2 aus Metall durch eine Scheibe aus Faserverbundwerkstoff verbunden sind, indem die Nabe 1 in die Scheibe 2 eingeschrumpft und der Kranz 3 auf die Scheibe 2 aufgeschrumpft sind. Die Scheibe 2 ist durch Bolzen 11 mit einem Flansch 1a der Nabe 1 verbunden.F i g. 1 shows a body in the form of a rail, namely railroad wheel, wherein a hub 1 and a ring 2 made of metal through a disk made of fiber composite material are connected by the hub 1 being shrunk into the disk 2 and the rim 3 are shrunk onto the disc 2. The disc 2 is by bolts 11 with a Flange 1a of the hub 1 connected.
Die Scheibe 2 ist mit dem Kranz 3 durch einen Spleiß-Kleber 13 oder durch ein Polyurethan-Elastomer verbunden, das Vulkollan (der Fa. Bayer Farbenfabriken AG) ist. Die Scheibe 2 besitzt durchgehende Aussparungen 15 und an beiden Seitenflächen je eine Deckplatte 17a, b.The disc 2 is with the rim 3 by a splice adhesive 13 or connected by a polyurethane elastomer, Vulkollan (from Bayer Farbenfabriken AG) is. The disc 2 has continuous recesses 15 and on both side surfaces each a cover plate 17a, b.
Gemäß F i g . 1 a besitzt die Scheibe 2 Schaumstoff-Einsätze 19 in entsprechenden durchgehenden Aussparungen 15a und Abdeckungen 21a, 21b nur an den beiden Seiten der Schaumstoff-Einsätze 19.According to FIG. 1a, the disc has 2 foam inserts 19 in corresponding through recesses 15a and covers 21a, 21b only on the both sides of the foam inserts 19.
Die Deck-Platten 17a, 17b bzw. die Abdeckungen 21a, 21b sind jeweils aufgeklebt.The cover plates 17a, 17b and the covers 21a, 21b are respectively glued.
Gemäß F i g . 2 besteht die Scheibe 2 aus zwei Scheiben-Hälften 2a, 2b, die jeweils an beiden Rändern zur Nabe 1 und zum Kranz 3 divergieren. Die Scheiben-Hälften 2a, 2b sind an ihren divergierenden Rändern mit schrägen Flächen 3a, 3b des Kranzes 3 bzw. einem mittigen Flansch 1b der Nabe 1 verbunden und mit ihren radial äußeren divergierenden Rändern in den Kranz 3 eingepreßt bzw. eingeklemmt. Die Deck-Platten 17c, 17d bedecken die beiden Scheiben-Hälften 2a, 2b nur außerhalb deren divergierender Ränder.According to FIG. 2, the disc 2 consists of two disc halves 2a, 2b, each of which diverges at both edges to the hub 1 and to the rim 3. The slice halves 2a, 2b are at their diverging edges with inclined surfaces 3a, 3b of the rim 3 or a central flange 1b of the hub 1 and connected to their radially outer diverging margins in the Wreath 3 pressed in or clamped. The cover plates 17c, 17d cover the two disc halves 2a, 2b only on the outside their diverging edges.
Die Abwandlung von F i g . 2 a besteht darin, daß das Rad bis zur vollen Breite des Kranzes 3 mit Faserverbundwerkstoff-Platten 21a, b verschlossen ist,und daß der Zwischenraum zwischen der Scheibe 2 und den FVW-Platten 21a, b mit Schaumstoff 19a, b ausgefüllt ist.The modification of FIG. 2 a consists in the fact that the wheel up to full width of the ring 3 with fiber composite panels 21a, b closed is, and that the space between the disc 2 and the FVW plates 21a, b with Foam 19a, b is filled.
F i g . 3 zeigt einen Körper in Form eines schnell laufenden Rads od. dgl. (Haspel, Trommel, Rolle), um das strangförmiges Gut wie Zugmittel, Fäden, Drähte od. dgl. umläuft bzw.F i g. Figure 3 shows a body in the form of a high speed wheel od. the like. Wires or the like runs around or
von ihm abgewickelt wird. Die Scheibe 30 besitzt zwei dünne Scheiben-Hälften 30a, 30b, die durch einen Schaumstoff-Abstands-Halter 32 getrennt sind. Der Kranz 27 ist durch divergierende radial äußere Ränder 33a, 33b der beiden Scheiben-Hälften 30a, 30b und weiter durch Radial-Lagen 35, die zwischen den beiden divergierenden Rändern der Scheiben-Hälften angeordnet sind und aus Faserverbundwerkstoff (FVW) bestehen, gebildet. Die Scheiben-Hälften sind mit einem mittigen Flansch 25a der Nabe 25 verbunden, und im Bereich dieser Verbindungsstelle ist außen auf sie je ein Deckel 37a, 37b aufgeklebt. Der mittige Flansch 25a der Nabe 25, die Scheiben-Hälften 30a, 30b und die Deckel 37a, 37b sind von Bolzen 39 zusammengehalten. Die Scheiben-Hälften 30a, 30b und der Schaumstoff-Abstandshalter sind nahe ihrem radial äußeren Rand von Bolzen 41 zusammengehalten und mit dem Schaumstoff-Abstandshalter 32, den Deckeln 37a, 37b und dem mittigen Flansch 25a der Nabe 25 jeweils verklebt.is handled by him. The disk 30 has two thin disk halves 30a, 30b separated by a foam spacer 32. The wreath 27 is through diverging radially outer edges 33a, 33b of the two disc halves 30a, 30b and further by radial layers 35 that diverge between the two Edges of the disc halves are arranged and made of fiber composite material (FVW) exist, formed. The disc halves are provided with a central flange 25a of the Hub 25 connected, and in the area of this connection point is depending on it outside a cover 37a, 37b is glued on. The central flange 25a of the hub 25, the disc halves 30a, 30b and the covers 37a, 37b are held together by bolts 39. The slice halves 30a, 30b and the foam spacer are near their radially outer edge held together by bolts 41 and with the foam spacer 32, the lids 37a, 37b and the central flange 25a of the hub 25 are each glued.
*(nicht gezeigtes) F i g . 4 und 4 a zeigen einen Körper in Form eines Kraftfahrzeug-Rads für Luftreifen, dessen Scheibe und dessen Kranz (Felge) durch zwei miteinander verklebte Hälften 50a, 50b; 50c, 50d gebildet sind. Die Hälften sind jeweils durchsetzt von eingeklebten Stahlbuchsen 52, 52' für Schraubverbindungen und besitzen jeweils an der radial äußeren Fläche ihres Kranz(Felgen)-Abschnitts eine Beschichtung 54, 54' aus Gel-Coat (abriebfestem, angedicktem Harz) und dünnem Vlies. Das angedickte Harz des Gel-Coats ist mit Glasfasern, Aerosil (der Fa. Degussa - feiner hochdisperser Kieselgursäure) oder Gesteinsmineralien gefüllt. Die Scheibenhälften 50a, 50b; 50c, 50d besitzen jeweils durchgehende Aussparungen 56, 56'.* (not shown) F i g. 4 and 4 a show one Body in the form of a motor vehicle wheel for pneumatic tires, its disc and its Rim (rim) by two halves 50a, 50b glued to one another; 50c, 50d are formed are. The halves are each penetrated by glued steel bushings 52, 52 ' for screw connections and each have on the radially outer surface of their Wreath (rim) section a coating 54, 54 'made of gel coat (abrasion-resistant, thickened Resin) and thin fleece. The thickened resin of the gel coat is made with glass fibers, Aerosil (from Degussa - fine, highly dispersed kieselguric acid) or rock minerals filled. The disk halves 50a, 50b; 50c, 50d each have through cutouts 56, 56 '.
Zu den verwendbaren Faserverbundwerkstoffen und Schaumstoffen wird auf die Ansprüche und die Beschreibungs-Einleitung verwiesen.The fiber composites and foams that can be used are Reference is made to the claims and the introduction to the description.
Ergänzend zeigt die F i g . 5 im einzelnen ein Beispiel von mehreren unterschiedlich gerichteten Fasergewebe-Lagen. Die Faser-Richtungen betragen nacheinander + 45 0, 0 °, - 45 °, 90 °.In addition, FIG. 5 in detail one example of several differently oriented fiber fabric layers. The fiber directions are one after the other + 45 0, 0 °, - 45 °, 90 °.
Claims (33)
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8363 | Opposition against the patent | ||
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