DE3208978C2 - Gummigefedertes Schienenrad - Google Patents

Gummigefedertes Schienenrad

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DE3208978C2
DE3208978C2 DE19823208978 DE3208978A DE3208978C2 DE 3208978 C2 DE3208978 C2 DE 3208978C2 DE 19823208978 DE19823208978 DE 19823208978 DE 3208978 A DE3208978 A DE 3208978A DE 3208978 C2 DE3208978 C2 DE 3208978C2
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Willi 4630 Bochum Kasper
Franz 4690 Herne Murawa
Erwin Dr.Rer.Nat. 5810 Witten Raquet
Jürgen Dr.-Ing. 4630 Bochum Schneider
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    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60BVEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B17/00Wheels characterised by rail-engaging elements
    • B60B17/0027Resilient wheels, e.g. resilient hubs
    • B60B17/0031Resilient wheels, e.g. resilient hubs using springs
    • B60B17/0034Resilient wheels, e.g. resilient hubs using springs of rubber or other non-metallic material

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein gummigefedertes Schienenrad, bei dem zwischen einer inneren Ringnut eines Radreifens und einer äußeren Ringnut der Radscheibe eine Vielzahl von Gummikörpern mit im wesentlichen rechteckigem Grundriß unter hoher Vorspannung eingebettet sind. In mindestens einer der Basisflächen eines jeden Gummikörpers ist eine zentrale, sich in axialer Richtung des Rades erstreckende muldenförmige Vertiefung vorgesehen, die im eingesetzten Zustand des Gummikörpers flachgedrückt ist. Bei einem derartigen Schienenrad ergibt sich ein gutes radiales Federvermögen bei hoher axialer Härte, weil nicht nur die Gummikörper im Bereich der Aufstandsfläche des Rades, sondern auch die benachbarten Gummikörper einen erheblichen Beitrag für die Federung leisten.

Description

2. Gummigefedertes Schienenrad nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Erstreckung der Vertiefung (12) In axialer Richtung größer ist als die in Umfangsrichtung.
3. Gummigefedertes Schienenrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (12) in die beiden axialen Stirnflächen (13 und 14) des Gummikörpers (9) mündet und über Ihre Länge einen konstanten Querschnitt hat.
4. Gummigefedertes Schienenrad nach Anspruch 2. jo dadurch geksnnzelchnci. daß t--r Abstand (a) der Vertiefung (12) von dsn axi&Ier. Stirnflächen (13. 14) größer ist als der Abstand (b) der Vc. .iefung (12) von den seitlichen Stirnflächen (15. 16) des Gummikörpers (9).
5. Gummigefedertes Schienenrad nach einem der J5 Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die neben der Vertiefung (12) verbleibende Restflüche (llo und 116) etwa 60 bis 75"n der Baslsfläche (M) ausmacht.
6. Gummigefedertes Schienenrad nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummikörper (9) im eingebauten Zustand ganzflächig mit ihrer Basisfliiche (11). d. h. unter Einschluß der die Vertiefung (12) bildenden Teilfläche. auf der Radfelge (6) aufliegen.
7. Gummigefedertes Schienenrad nach Anspruch I. bei dem der von den beiden einander zugekehrten Ringnuten gebildete Ringspalt durch eine umlaufende, sattelförmige Erhebung in der Mitte der äußeren Ringnut eine über seine Breite unterschiedliche Einbauhöhe hat und die Gummikörper Im entspannten Zustand eine mit der sattelförmigen Erhebung korrespondierende, damit in Umfangsrichtung verlaufende und quer zur Achsrichtung angeordnete Mulde aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die der Basisfläche (11) gegenüberliegende Korrespondenzfläche (17) des entspannten Gummikörpers (9) eine in Umfangsrichlung zentrale, sich beidseits in axialer Richtung erstreckende Senke (18) aufweist, und daß die neben der Senke (18) verbleibenden Restflächen mindestens 50% der Korrespondenzfläche (17) ausmachen.
8. Gummigefedertes Schienenrad nach einem der Ansprüche I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur der Im Bereich der Mulde (19) Hegenden Rest- i>5 flächen der Kontur der sattelförmigen Erhebung entspricht.
9. Gummigefedertes Schienenrad nach Anspruch 7.
dadurch gekennzeichnet, daß die Mulde (19) von der bis zu den axialen Stirnflächen (13 bzw. 14) des Gummikörpers (9) durchgehenden Senke (18) gekreuzt wird (Fig. 5).
10. Gummigefedertes Schienenrad nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Senke (18) eine geringere Tiefe aufweist als die Mulde /19) und dadurch durch die Mulde (19) in zwei miteinander fluchtende Abschnitte (18a und 186) geteilt ist (Fig. 5).
11. Gummigefedertes Schienenrad nach einem der Ansprüche 7 bis 10. dadurch gekennzeichnet, daß die Senke (18 bzw. 21) mit der Vertiefung (12) über einen zentralen Durchbruch verbunden ist.
12. Gummigefedertes Schienenrad nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchbruch im Querschnitt länglich, etwa 1 bis 4 mm breit und etwas kürzer ist als die axiale Erstreckune der Vertiefung.
20 Die Erfindung betrifft ein gummigefedertes Schienenrad gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Die gattungsgemäßen Schienenrüder zeichnen sich jeweils durch eine bestimmte axiale Feaerhürte und eine bestimmte Fähigkeit des radialen Stoßabbaues aus. Bekannt sind derartige gummigefederte Schienenräder durch die DE-PS 12 06 006 und die DE-PS 23 53 221.
Der mit den gattungsgemäßen Schienenrädern erzielbare Fahrkomfort, zu dem auch möglichst niedere Fahrgeräusche zählen, läßt sich durch weichere Gummimischungen und damit größere Federwege zwar verbessern, doch gehl diese Verbesserung zu Lasten einer Einbuße in der dxialen Steifigkeit, die die Betreiber von StraUenbahnen und dgl. als ein wesentliches Kriterium ansehen. So sind Bestrebungen darauf gerichtet, gummigefederte Schienenräder mit einer verbessert^ axialen Federhiirte zu schaffen, bei denen die Fähigkeit des radialen SioUabbaues nicht wesentlich gemindert ist. Als eine Maßnahme hierfür schlägt die DE-PS 23 53 221 vor. in einen sich jeweils zur Mitte hin erweiternden Ringspalt in ihrer Kontur nicht korrespondierende Gummikörper einzubringen, um die Gummikörper einzubringen, um die Gummikörper von der Mitte zu den Rundem hin unter zunehmende Vorspannung zu setzen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist der eben geschilderten Aufgabenstellung teilweise ähnlich und besteht darin, das radiale Federverniögen der gattungsgemäßen Schienenräder zu erhöhen, ohne daß die axiale Hüne in gleichem Maße absinkt. Dabei ist weiterhin darauf zu achten, daß möglichst viele der insgesamt vorhandenen Gummikörper zu den von der Gummifederung zu übernehmenden Funktionen wirkungsvoll herangezogen werden.
Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, die guttungsgemäßen Schienenräder entsprechend den im Anspruch I niedergelegten Merkmalen auszubilden.
Aul Weiterentwicklungen gemäß den I nteransprüehen wird verwiesen.
Durch die Erfindung wird einmal eine Erhöhung des Federvermögens bei in bezug auf diese Erhöhung nur unwesentlicher Verminderung der axialen Härte und. über die Erhöhung des Federweges ausgelöst, eine bessere Verteilung der insgesamt aufzunehmenden Beanspruchung auf die dem jeweils nur auf Druck beanspruchten Gummikörper benachbarten Gummikörper erreicht. Dies Ist darauf zurückzuführen, daß nunmehr die Gummikörper nicht nur In radialer Richtung von tier
Mitte zu den Rändern hin unter zunehmender Vorspannung stehen, sondern daß im Bereich der Vertiefung der einzelne Gummikörper auch in Umfangsrichtung unter zunehmender Vorspannung gehalten ist.
Obgleich bei nur einer sich in axialer Richtung erütrekkenden, muldenförmigen Vertiefung diese bevorzugt in der der Radfelge zugekehrten Basisfläche des Gummikörpers angeordnet ist, kann sie auch in der dem Radreifen zugekehrten Basisfläche des Gummikörpers vorgesehen sein. Besonders vorteilhaft ist jedoch die Ausgestaltung nach Anspruch 7, bei der neben der muldenförmigen Vertiefung in der der Radfelge zugekehrten Basisfläche in der dem Radreifen zugekehrten Basisfläche eine zentrale, sich beidseits in axialer Richtung erstreckende Senke vorgesehen ist. Besonders günstig ist diese Ausgestaltung bei einem Radreifen, der in der Ringnut eine sattelförmige Erhebung aufweist, mit der eine in Umfangsrichtung verlaufende und quer zur Achsrichtung angeordnete Mulde in der zugeordneten Basisfliiche des Gummikörpers korrespondiert. Bei dieser Ausgestaltung ist die Härte der Gummikörper in Um^angsricr.iung relativ groß, so daß auch die nur auf Schub beanspruchten Gummikörper hier in besonderem Maße «linen wesentlichen Beitrag zur Gesamtfunktion der Federung leisten. Überraschenderweise ist bei einem solchen Schienenrad auch die Grundschwingung in hervorragender Weise gedämpft.
Mit den in den Ansprüchen 2 bis S niedergelegten Maßnahmen läßt sich die Charakteristik der Gummikörper auf Ihre im Schienenrad gewünschten Eigenschaften abstimmen. Anspruch 6 enthält ein Merkmal, welches regelmäßig zur Anwendung kommt bzw. sich unter den Vorspannungsbedingungen regelmäßig einstellt. Ei ist eine Dimensionierungshllfe zur Festlegung der maximalen Tiefe der Vertiefung.
Die Maßnahmen der Ansprüche 8 bis 10 werden Im Zuge der Beschreibung der Abbildungen näher erläutert. Durch den die Senke mit der Vertiefung verbindenden zentralen Durchbrach läßt sich die Spannungsverteilung im Gummikörper beeinflussen, gegebenenfalls kam er der Aufnahme eines gegenüber dem Gummi härteren Kernkörpers dienen. Die Einbettung von härteren ICisrnkörpem in die Gummikörper für Schienenräder lsi an sich bekannt (DE-OS 30 12 378).
Die Größenordnung des durch ü«e Erfindung Erreichbaren wird Im Vergleich zweier Räder mit einem Durchmesser von 670 mm deutlich. Einem Federveg von
1 mm beim gattungsgemäßen Rad stand als Versuchsergebnis bei gleicher Raulast von 5 t ein Federweg von mm ohne nennenswerte Beeinträchtigung der axinlen Steifigkeit gegenüber.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind In den beigefügten Figuren dargestellt. Es zeigt
Flg. 1 ein gummigefedertes Schienenrad In belastciem Zustand,
Fig. 2 einen Ausschnitt aus einem Radreifen mit angesetzten Gummikörpern,
Fig. 3 einen Ausschnitt aus einem gummigefederten Schienenrad mit vorgespannten Gummikörpern, Das in Fig. 1 dargestellte gummigefederte Schienenrad besteht aus einem Radreifen 1 mit einem Spurkranz 2 und einer Radscheibe 4 mit einer Nabe 5 und einer Radfelge 6. Im Radreifen 1 ist eine äußere Ringnut 3, In der Radfelge 6 eine innere Ringnut 7 vorgesehen. Zwischen Radreifen I und Radfelge 6 ist ein teilweise von den Ringnuten 3 und 7 gebildeter Ringraum 8 vorhanden, in dem vorgespannte Gummikörper 9, 9a bis 9/angeordnet sind. Durch einen Pfeil 10 ist ein Belastungszustand κι angedeutet, bei dem die unteren Gummikörper 9a, 9b, 9c zusätzlich auf Druck, die seitlichen Gumrnikörper 9d und 9/ auf Schub, beansprucht sind, während der Gummikörper 9e und die ihm benachbarten teilweise entspannt sind. Dazwischen liegen Gummikörper, die je nach ihrer Lage eine zusätzliche Druck-Schubbeanspruchung erfahren.
FI g. 2 könnte auch Ausschnitt aus einer Einbauphase sein, In der Gummikörper 9 in die äußere Ringnut 3 eingesetzt, jedoch noch nicht verspsrnt sind. Die Gummikörper 9 in Fig. 2 haben in ihrer, -Her dort nicht dargestellten Radfelge 6 zugeordneten, Basisfläche 11 eine In Umfangsrichtung zentrale, sich beidseits in axialer Richtung durchgehend erstreckende, muldenförmige Vertiefung 12, wobei die neben der Vertiefung 12 verbleibenden Restflächen 11a und 116 mindestens 50% der Basisfläche 11 ausmachen. Die dem Radreifen zugeordnete, der Basisdäche 11 gegenüberliegende Korrespondenzfläche 17 weist jeweils eine durchgehende Senke 1 8 auf.
jo In Flg. 3 sind die in Fig. 2 schon dargestellten Gummikörper 9 verspannt. Indem nun die Radscheibe 4 eingesetzt ist. Durch die Verspannung werden die Gummikörper 9 so verformt, daß die Profilierungen, d. h. die Vertiefung 12 und die Senke 18, nicht mehr zu sehen sind.
Fig. 4 zeigt einen Gummikörper 9 in perspektivischer Darstellung mit Blick auf eine axiale Stirnfläche 13, die Basisfläche 11 und eine radiale Stirnfläche 16. Die ergänzenden Flächen des Gummikörpers 9 sind nur durch L'nien zu sehen, nämlich die Korrespondenzfläche 17, die weitere axiale Stirnfläche 14 und die weitere, seitliche Stirnfläche 15. Auch dieser Gummikörper hat eine bis zu den axialen Stirnflächen 13 und 14 durchgehende Vertiefung 12, wie auch durchgehende Senke 18. In Flg. 5 Ist ein Gummikörper dargestellt, der in der Korrespondenzfläche 17 eine Mulde 19 aufweist, wobei diese Mulde 19 mit einer entsprechenden, umlaufenden, muldenförmigen Erhebung in der äußeren Ringnut 3 eines Radreifens korrespondiert. Die Mulde 19 wird von der Senke 18 gekreuzt, ist aber tiefer als diese, so daß die Senke 18 In zwei axiale Abschnitte 18a und 186 unterteilt ist.
In den Fig. 6 bis 8 lsi eine bevorzugte Ausführungsform des Gummlhörpers 9, Insbesondere bezüglich der Gestaltung der Vertiefung 12, dargestellt. Die Vertiefung 12, die In Flg. 8 nicht direkt zu sehen, aber gestrichelt eingezeichnet Ist, hat eine ovale Form und nimmt etiva 35% der Baslsfläci.e ein, wobei der Abstand α der Vertiefung 12 von den axialen Stirnflächen 13 und 14 größer Ist
Fig. 4 einen Gummikörper mit durchgehender Vertle- 60 als der Abstand b der Vertiefung 12 von den seitlichen
Stirnflächen 15 und 16.
Die gerade Linie 20 In Flg. 8 stellt den Übergang der äußeren, ebenen Flächen in der Korrespondenzfläche 17 zur Mulde 19 hin da/. In der Mulde 19 Ist hler eine eben-
Fig. 5 einen Gummikörper mit einer Mulde, flg. 6 einen Gummikörper In der Seltenansicht, tillweise im Schnitt,
Flg. 7 den Gummikörper nach Flg. 6 in der Stimm- 65 falls muldenförmige Senke 21 eingearbeitet.
sieht, teilweise Im Schn.,1 und
Flg. 8 den Gummikörper nach Flg. 6 In der Draufsicht.
Bei einem Schienenrad für Güterwagen wurden gute Ergebnisse mit Gummikörpern 9 folgender Abmessungen und Werte erzielt:
5 6
Abmessungen Im nicht komprimierten Zustand: Kompressiorssgrad der eingebauten Gummikörper:
Dicke: 30 bis 50 mm, 1A bis V2, Insbesondere 1A.
ff 7nMon Die Vertiefungen 12 und Mulden 19 bzw. 21 haben
Länge. /u bis w mm. 5 g|ne T|efe d|e be| de(. elngesle,|ten Kompression gerrde
Shorehärte: 70 bis 90, Insbesondere 80. flachgedrückt ist.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

  1. ■■■■<■)
    Patentansprüche:
    I. Gummigefedertes Schienenrad mit einer am Radreifen durch seitliche Schultern gebildeten inneren Ringnut und einer an der Radscheibe durch seitliche Schultern gebildeten äußeren Ringnut und im Raum zwischen beiden Ringnuten angeordneten, unter Vorspannung stehenden, etwa quaderförmlgen Gummikörpern, dadurch gekennzeichnet, daß
    a) die entspannten Gummikörper in Abweichung von den Anlageflächen des durch die Ringnuten (3 und 7) gegebenen Einbauraumes in der der Radscheibe (6) zugeordneten Basisfläche (11) mittig eine sich in axialer Richtung erstreckende, muldenförmige Vertiefung (12) aufweisen und
    b) die neben der Vertiefung (12) verbliebenen Restflächer» UIo: 116) mindestens 5(K der Basisflache (ti) ausmachen.
    15
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