DE3143845C2 - Drehbarer Körper - Google Patents

Drehbarer Körper

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DE3143845C2 DE19813143845 DE3143845A DE3143845C2 DE 3143845 C2 DE3143845 C2 DE 3143845C2 DE 19813143845 DE19813143845 DE 19813143845 DE 3143845 A DE3143845 A DE 3143845A DE 3143845 C2 DE3143845 C2 DE 3143845C2
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Abstract

Drehbarer Körper, bei dem ein radial äußerer runder Kranz (3) durch Faserverbundwerkstoff (FVW) mit einer radial inneren Nabe (1) um die Drehachse (Z) verbunden ist, gekennzeichnet durch mindestens einen Faserverbundwerkstoff (FVW)-Strang (5), der im wesentlichen sternförmig von der Nabe (1) zum Kranz (3) verläuft. Ein derartiger Körper zeichnet sich aus durch eine hervorragende Aufnahme von radial wirkenden, insbesondere Fliehkräften, aber auch - bei Einsatz des Körpers als Rad - der Radaufstands-Kräfte und -Momente, und damit eine sehr hohe Festigkeit bei gleichzeitig gegenseitiger Zentrierung von Nabe und Kranz.

Description

Nach Anspruch 4 sind die Befestigungselemente entweder Bolzen oder axial verbreiterte Stege des Kranzes, deren einstöckige Ausbildung z. B. durch Guß erfolgen kann, was auch für die einstöckige Ausbildung der Sicherungselemente mit der Nabe nach den Ansprüchen 5 und 6 gilt Mit dem scheibenförmigen Kunstharzkörper gemäß den Ansprüchen 7 und 8 gleicht der drehbare Körper äußerlich einem Vollwand-Rad, wobei die Sicherungselemente auch ein Verrutschen des Kunstharzkörpers auf der Nabe in Axial-und Drehrichtung verhindern, wenn der Körper stark abgebremst wird. Durch die zweiteilige Ausbildung des Kranzes nach den Ansprüchen 11 und 12 kann der äußere Laufkranz als Verschleißteil in einfacher Weise ausgetauscht werden.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert Es zeigt
F i g. 1 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel des drehbaren Körpers in Form eines Eisenbahnrads;
F ig. 2 einen Schnitt A-A von F ig. 1;
F i g. 3 eine abgewandelte Einzelheit von F i g. 2;
F i g. 4 eine noch stärker abgewandelte Einzelheit des Ausführungsbeispiels von F i g. 1 und 2.
Eine Nabe 1 ist mit einem noch genauer zu erläuternden Kranz 3 durch zwei Faserverbundwerkstoff-Stränge 5 und 5' verbunden, die im wesentlichen in Form von Stern-Armen 5a von der Nabe 1 zum Kranz 3 verlaufen.
Der Faserverbundstrang 5 ist kontinuierlich von der Nabe 1 zu Befestigungselementen in Form von Bolzen 10 am Kranz 3 gewickelt, wobei die Pfeilrichtung jeweils die Wicklungsrichtung zeigt
Anstelle der Bolzen 10 können gemäß F i g. 4 axial vorstehende Stege 12 vorgesehen sein, die einstückig mit dem Kranz 3 ausgebildet sind.
Die Nabe 1 besitzt ferner einstückige Sicherungselemente in Form axialer Rippen 14 an beiden Enden, um ein Verrutschen der Faserverbundstränge 5 und 5' in Achsrichtung des Körpers zu verhindern.
Beim abgebildeten Ausführungsbeispiel sind die Faserverbundstränge 5 und 5' in eine Kunstharz-Scheibe 20 eingebettet, die erzeugt wird, indem die Einheit von Nabe 1, Kranz 3 und dazwischengewickelten Strängen 5 und 5' in eine Form eingelegt wird, in die dann zur Herstellung des eigentlichen Faserverbundwerkstoffs Kunstharz eingefüllt wird, d. h. die Stränge 5 und 5' sind zunächst noch nicht mit Kunstharz durchtränkt
je nach Anwendungsfall kann aber auf eine derartige Kunstharz-Scheibe 20 verzichtet werden, und die Stränge 5 und 5' werden bereits harzdurchtränkt sternförmig zwischen die Nabe 1 und den Kranz 3 gewickelt
Bei Anordnung der Kunstharz-Scheibe 20 dienen die axialen Rippen 14 auch zur Sicherung gegen ein Verrutschen der Kunstharz-Scheibe 20 auf der Nabel bei starkem Abbremsen.
Ausweislich F i g. 2 besteht der Kranz 3 aas einem Laufkranz 3a und einem Metallring 36, auf den Vorzugsweise der Laufkranz 3a aufgeschrumpft ist
Der Metallring 36 besitzt einen radialen Ansatz 25, der die Bolzen 10 bzw. die axial vorstehenden Stege 12 trägt. Der Ansatz 25 verläuft in der axialmittigen Ebene £ 60 '
Bei der Einzelheit gemäß F i g. 3 ist der Metallring 36 weggelassen, so daß die Befestigungselemente 10 unmittelbar am Laufkranz 3a angeordnet sind.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

l 2 Die Erfindung bezieht sich auf einen drehbaren Kör- P&tentansprüche: per, und insbesondere ein Eisenbahnrad, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
1. Drehbarer Körper, insbesondere Eisenbahnrad, Ein Eisenbahnrad in Faserverbundbauweise ist bemit einem äußeren Kranz und mindestens einem in s reits in der nicht veröffentlichten (DE-OS 31 19 500 besteraförmiger Anordnung gleichmäßig in Umfangs- schrieben.
richtung verteilt zwischen Nabe und Kranz verlau- Ferner ist ein Schwungrad bekannt (Zeitschrift »Kon-
fenden zugfesten Faserverbundstrang, der Um- struktion« 1981, Heft 5, S. 183-191), das aus einem
schlingungen einerseits am Kranz und andererseits äußeren Schwungring aus Faserverbundwerkstoff be-
der Nabe aufweist, dadurch gekennzeich- io steht, der Ober einen in speichenförmiger Anordnung
net, daß der Faserverbundstrang (S, S1) einerseits gewickelten Faserverbundstrang mit der Mittelachse
am Kranz (3, 3a, 3b) in Axialrichtung vorstehende verbunden ist Ein solches Faserverbundrad ist jedoch
Befestigungselemente (10,12) und andererseits mit als Laufrad ungeeignet und verfügt außerdem nicht
einem größeren Umschlingungswinkel die Nabe (1) über eine zur Übertragung hoher Drehmomente ausrei-
umschlingt und daß die Anzahl der jeweils ein Befe- 15 chend feste Verankerung des Faserverbundstrangs am
stigungselement umschlingenden Stern-Arme (5a) Außenring und im Nabenbereich,
so groß bemessen ist, daß ein vorgegebener Wert für Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, bei ei-
die unterste Eigenschwingungsfrequenz des drehba- nem drehbaren Körper der beanspruchten Art eine
ren Körpers nicht unterschritten wird. noch bessere Aufnahme von radial wirkenden, insbe-
2. Drehbarer Körper nach Anspruch 1, dadurch 20 sondere Fliehkräften sowie -bei Einsatz des Körpers als gekennzeichnet, daß mehrere Faserverbundstränge Rad- von Radaufstandskräften und-momenten, und da-(5, S1) jeweils in verschiedenen Flächen symmetrisch mit eine noch höhere Festigkeit bei gleichzeitig gegenzur axialmittigen Ebene (E) des Kranzes (3 3a, 3£>) seitiger Zentrierung von Nabe und Kranz zu sichern, vorgesehen sind. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß
3. Drehbarer Körper nach Anspruch 2, dadurch 25 durch den im Anspruch 1 gekennzeichneten drehbaren gekennzeichnet, daß die Befestigungselemente (10, Körper.
12) an einem radialen Ansatz (25) in der axialmitti- Erfindungsgemäß wird aufgrund der besonderen An-
gen Ebene f£J angeordnet sind. . Ordnung und Anbindung des oder der Faserverbund-
4. Drehbarer Körper nach einem der vorherge- stränge einerseits unter formschlüssiger Verankerung henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die 30 an den Befestigungselementen des Kranzes und ande-Befestigungselemente (10,12) am Kranz (3,3a, 3b) rerseits unter großwinkeliger Umschlingung der Nabe befestigte Bolzen (10) oder einstückig angeformte eine hochgradig drehmomentensichere, last-und werk-Stege (12) sind. stoffgerechte Bauweise garantiert, so daß der erfin-
5. Drehbarer Körper nach einem der vorherge- dungsgemäße Faserverbund-Körper auch extrem rauhenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß 35 hen Betriebsbedingungen und hohen Drehmomentender oder die Faserverbundstränge (5,5') durch axiale belastungen, wie sie etwa im Schienenverkehr auftreten, Sicherungselemente (14) in Drehachsen-Richtung ohne weiteres gewachsen ist, mit der Besonderheit, daß (Z) an der Nabe (1) gesichert sind. durch eine hinreichend große Anzahl von jeweils ein
6. Drehbarer Körper nach Anspruch 5, dadurch Befestigungselement umschlingenden Stern-Armen gekennzeichnet, daß die Sicherungselemente (14) 40 dem drehbaren Körper ein definiertes Schwingungsvereinstückig mit der Nabe (1) ausgebildet sind. halten mit einer entsprechend hohen Eigenschwin-
7. Drehbarer Körper nach einem der vorherge- gungsfrequenz verliehen wird, um dadurch der Anrehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine gung von Schwingungen in anderen, störenden Fre-Scheibe (20) zwischen Kranz (3,3a, 3b) und Nabe (1), quenzbereichen zu begegnen.
bestehend aus Faserverbundstrang (5,5') mit Kunst- 45 Dies ist von besonderem Interesse beim Einsatz des
harzfüllung in seinen Zwischenräumen. erfindungsgemäßen Körpers als Eisenbahnrad. Bisher
8. Drehbarer Körper nach Anspruch 7, gekenn- kommt es nämlich unvermeidlich zur sog. Riffelbildung zeichnet durch eine Durchtränkung des Faserver- an Schienen, d. h. infolge unterschiedlichen Verschleißbundstrangs (5,5') mit der Kunstharzfüllung. abtrages entstehen auf der Fahrfläche in mannigfaltiger
9. Drehbarer Körper nach einem der vorherge- 50 Form und verschieden großen, meist gleichmäßigen Abhenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ständen Riffelberge und-täler, die ihrerseits Lärm und der Faserverbundstrang (5, 5') Glas-oder Aramid- Verschleiß verursachen, so daß die Schienen in aufwen-Fasern in einer hochfesten, temperaturbeständigen diger Weise von Zeit zu Zeit abgeschliffen werden müs-Harz-Matrix enthält sen. Zur Überwindung derartiger Schienen-Riffel deren
10. Drehbarer Körper nach einem der vorherge- 55 Entstehung mit hochfrequenten Eigenschwingungsrehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen me- sonanzen, insbesondere der Eigenschwingungsform von tallischen Kranz (3, 3a, 3b) und unmittelbar an die- Schienenrädern in Zusammenhang gebracht und bei eisern angeordnete Befestigungselemente (10,12). nem Vollwand-Rad hingenommen werden muß, bietet
11. Drehbarer Körper nach einem der Ansprüche sich die Erfindung an, indem die unterste Eigenschwin-1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kranz (3) 60 gungsfrequenz des Eisenbahnrads so hoch eingestellt zweiteilig mit einem äußeren Laufkranz (3a) und ei- wird, daß sie höher als die sonst vorhandenen, die Schienem mit den Befestigungselementen (10,12) verse- nen-Riffel verursachenden Frequenzen ist, die nunmehr
|| ' henen, inneren Metallring (3b) ausgebildet ist unterdrückt sind.
Ij 12. Drehbarer Körper nach Anspruch U, dadurch Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in
Si gekennzeichnet, daß der Laufkranz (3a) auf den Me- 65 den Unteransprüchen angegeben.
|| tallring (3b) aufgeschrumpft ist. Durch die Anordnung der Faserverbundstränge nach
jöf Anspruch 2 wird die axiale Lastfestigkeit des drehbaren
if·.* Körpers verbessert.
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