DE3222126A1

DE3222126A1 - Rail wheel with rubber suspension

Info

Publication number: DE3222126A1
Application number: DE19823222126
Authority: DE
Inventors: Paul 4500 Osnabrück Feinkohl; Rolf Dipl.-Ing. 4501 Hasbergen Rittinghaus
Original assignee: Kloeckner Werke AG
Current assignee: Schmiedewerke Krupp Kloeckner GmbH
Priority date: 1982-06-11
Filing date: 1982-06-11
Publication date: 1983-12-15
Also published as: DE3222126C2

Abstract

The rail wheel with rubber suspension has rubber elements arranged to form a ring element between the tyre of the wheel and the wheel disc. The deformation areas between the rubber elements extend obliquely with respect to the axial direction of the rail wheel. As a result, a spring effect which is improved with respect to the prior art is obtained. Furthermore, during operation the wheel load is constantly transmitted into the rail in the vertical direction.

Description

Gummigefedertes SchienenradRubber-sprung rail wheel

Die Erfindung betrifft ein gummigefedertes Schienenrad mit zwischen dem Radreifen und zwischen der Radscheibe zu mindestens einem Ringkörper angeordneten Gummikörpern.The invention relates to a rubber-sprung rail wheel with between the wheel tire and arranged between the wheel disc to form at least one annular body Rubber bodies.

Gummigefederte Schienenräder sind an sich bekannt und werden als Einringräder bezeichnet, wenn die Gummikörper einen Ring bilden (DE-PS 620 698, Bericht über den 25. Internationalen Kongress in Wien vom 03.07.1937, S. 27), und als Zweiringräder, wenn die Gummikörper zwei Ringe bilden (DE-PS 24 06 206). Die Gummikörper eines Ringes sind hierbei zueinander beabstandet angeordnet, so daß zwischen den frei federnden Flächen der benachbarten Gummikörper Verformungsbereiche vorhanden sind, in die sich während der dynamischen Belastungen während aes Schienenrades im Betriebe die Gummikörper hineinverformen können, da bekanntlich für das Gummimaterial dV = 0 ist.Rubber-sprung rail wheels are known per se and are called single ring wheels referred to when the rubber body form a ring (DE-PS 620 698, report on the 25th International Congress in Vienna on July 3rd, 1937, p. 27), and as two-ring wheels, when the rubber bodies form two rings (DE-PS 24 06 206). The rubber body of a Ring are spaced from each other, so that between the free resilient surfaces of the neighboring rubber bodies are deformation areas, in which during the dynamic loads during aes rail wheel in operation can deform the rubber body, as is known for the rubber material dV = 0 is.

Die Gummikörper sind im allgemeinen im wesentlichen in axialer oder in radialer Richtung vorgespannt, so daß sich entsprechende Federkennlinien ergeben.The rubber bodies are generally axially or substantially biased in the radial direction so that corresponding spring characteristics result.

Es ist auch bekannt, beim Zusammenbau von Schienenrädern die Gummikörper unabhängig voneinander sowohl axial als auch radial vorzuspannen, wobei beide Vorspannungen unabhängig voneinander vorgebbar sind (DE-PS 24 06 206).It is also known to use rubber bodies when assembling rail wheels preload independently of each other both axially and radially, both preloads can be specified independently of one another (DE-PS 24 06 206).

Bei allen diesen bekannten Schienenrädern sind die Verformungsbereiche zwischen den benachbarten Gummikörpern derart auszubilden, daß sie in Axialrichtung des Schienenrades verlaufen. Dies hat zur Folge, daß die Ableitung der Radlast in die Schiene an der momentanen Berührungslinie zwischen Schienenrad und Schiene entweder in lotrechter Richtung über den Verbund Radscheibe-Gummikörper-Radreifen erfolgt bzw. auf einem Umweg, wenn in der lotrechten Richtung zur momentanen Berührungslinie sich ein Verformungsbereich befindet. Die Ableitung der Radlast erfolgt dann über die Radscheibe und die beiden beidseits des Verformungsbereiches angeordneten Gummikörper und den Radreifen. Letzteres hat dann zur Folge, daß der Radreifen im Verformungsbereich reversibel deformiert wird, und zwar erheblich mehr als in den Zonen, in denen der Radreifen sich an den Gummikörpern abstützt. Eine weitere Folge ist die, daß das Rad periodisch ungleichmäßigen Belastungen ausgesetzt ist, so daß bei wachsenden Geschwindigkeiten immer größere Deformationen am Radreifen im Bereich der Verformungsbereiche auftreten, was zu einem unrunden Lauf des Schienenrades führt.In all of these known rail wheels, the deformation areas are to form between the adjacent rubber bodies so that they are in the axial direction of the rail wheel run. As a result, the derivation of the wheel load in the rail at the current line of contact between rail wheel and rail either takes place in the vertical direction over the composite wheel disc-rubber body-wheel tire or on a detour if in the perpendicular direction to the current line of contact there is a deformation area. The wheel load is then derived via the wheel disc and the two rubber bodies arranged on both sides of the deformation area and the wheel tires. The latter then has the consequence that the tire is in the deformation area is reversibly deformed, considerably more than in the zones in which the Wheel tire is supported on the rubber bodies. Another consequence is that that Wheel is periodically exposed to uneven loads, so that with growing Velocity ever greater deformations on the wheel tire in the area of the deformation areas occur, which leads to an irregular run of the rail wheel.

Dies hat insbesondere zur Folge, daß nach einem gewissen Verschleiß des Schienenrades der Radreifen ersetzt werden muß, da dann auch bereits bei relativ niedrigen Geschwindigkeiten diese Deformationen eine Rolle zu spielen beginnen.This has the particular consequence that after a certain amount of wear of the rail wheel of the wheel tires must be replaced, since then already at relative low speeds these deformations begin to play a role.

Ein weiterer Nachteil derartiger Schienenräder besteht darin, daß sie in radialer Richtung eine harte Federkennlinie aufweisen. Prinzipiell könnte die Federkennlinie in radialer Richtung weicher eingestellt werden, indem beispielsweise der Abstand der benachbarten Gummikörper vergrößert wird. Dies hätte jedoch zur Folge, daß die oben dargelegten nachteiligen Effekte ebenfalls verstärkt auftreten. Aus diesem Grunde ist man deshalb bestrebt, diese Abstände relativ gering zu halten, was wiederum eine große Bauhöhe der Gummikörper und damit der gefederten Schienenräder bedingt. In vielen Fällen ist jedoch eine niedrige Bauhöhe wünschenswert.Another disadvantage of such rail wheels is that they have a hard spring characteristic in the radial direction. In principle, could the spring characteristic can be set softer in the radial direction by, for example the distance between the neighboring rubber bodies is increased. However, this would have to As a result, the adverse effects set out above also occur to a greater extent. For this reason, one strives to achieve this Relative distances to keep it low, which in turn results in a large overall height of the rubber body and thus of the sprung rail wheels conditionally. In many cases, however, is a low overall height desirable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Schienenräder der eingangs erwähnten Art derart auszubilden, daß sie einerseits eine weiche Federung auch bei geringer Bauhöhe der Gummikörper aufweisen und daß zudem die eingangs erwähnten dynamischen wechselnden Beanspruchungen möglichst vermieden werden.The invention is based on the object, rail wheels of the initially mentioned type in such a way that they also have a soft suspension on the one hand have low overall height of the rubber body and that also the aforementioned dynamic changing loads are avoided as far as possible.

Diese.Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Verformungsbereiche zwischen den frei federnden Flächen der benachbarten Gummikörper in einer von der Axialrichtung des Schienenrades abweichenden Richtung. verlaufen. Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß die Ableitung der Radlast in die Schiene an der jeweiligen momentanen Berührungslinie stets in senkrechter Richtung durch einen Verbund Radscheibe-Gummikörper-Radreifen erfolgt, wobei in Richtung dieser momentanen Berührungslinie verlaufende Abschnitte der Verformungsbereiche keine Rolle spielen. Es zeigte sich überraschenderweise, daß die Ableitung der Radlast praktisch vollständig in lotrechter Richtung in die Schiene erfolgt.This task is achieved according to the invention in that the deformation areas between the freely resilient surfaces of the adjacent rubber body in one of the Axial direction of the rail wheel deviating direction. get lost. Through these measures it is achieved that the derivation of the wheel load in the rail at the respective momentary Line of contact always in a vertical direction through a compound wheel disc, rubber body and tire takes place, with sections running in the direction of this instantaneous line of contact the deformation areas do not play a role. Surprisingly, it turned out that the derivation of the wheel load is practically completely in the vertical direction in the Rail takes place.

Ein besonders einfaches Ausführungsbeispiel ergibt sich dadurch, daß die frei federnden Flächen schräg zur Axialrichtung des Schienenrades verlaufen, d. h. gewissermaßen nach dem Prinzip der Schrägverzahnung angeordnet sind.A particularly simple embodiment results from the fact that the freely resilient surfaces run obliquely to the axial direction of the rail wheel, d. H. are arranged to a certain extent according to the principle of helical teeth.

Hierbei können die frei federnden Flächen im wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Dies hat den Vorteil, daß bei gleichbleibender Größe der belasteten Gummiflächen die frei federnden Flächen vergrößert werden, wodurch die Federung des Rades weicher eingestellt wird.Here, the freely resilient surfaces can be essentially parallel run towards each other. This has the advantage that with constant Size of the loaded rubber surfaces the freely resilient surfaces are enlarged, whereby the suspension of the bike is adjusted to be softer.

Gemäß einem noch weiteren Ausführungsbeispiel sind die frei federnden Flächen im wesentlichen bogenförmig geführt, wobei sie in Abwandlung hiervon im wesentlichen sinusförmig bzw. im wesentlichen ringförmig verlaufen können. Der besondere Vorteil besteht darin, daß bei diesen Ausführungsbeispielen durch die besondere Formgebung die frei federnden Flächen nochmals vergrößert werden, womit das Optimum in Richtung weicher Federung des Rades bei begrenzten Einbauraumverhältnissen erreicht wird.According to yet another embodiment, the freely resilient Surfaces guided essentially in an arc, whereby they in a modification of this in can be essentially sinusoidal or essentially ring-shaped. The special one The advantage is that in these embodiments by the special Shaping the freely resilient surfaces can be enlarged again, which is the optimum achieved in the direction of soft suspension of the wheel with limited installation space will.

Zur erleichterten Montage sind in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Gummikörper mit Fixieransätzen versehen, mit denen sie gegen die angrenzenden Gummikörper anstehen.To facilitate assembly, the Invention provided the rubber body with fixing lugs, with which they against the adjacent Rubber bodies.

Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Draufsicht auf die von einer Radscheibe in die Zeichenebene abgewickelte Anordnung der Gummikörper nach dem Stand der Technik; Fig. 2 bis 7 jeweils ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Prinzips in der Darstellung der Fig. 1.The invention is shown in the drawing on the basis of exemplary embodiments explained. The figures show: FIG. 1 a plan view of the from a wheel disk in FIG Plane developed arrangement of the rubber body according to the prior art; FIGS. 2 to 7 each show an exemplary embodiment of the principle according to the invention in FIG Representation of FIG. 1.

Fig. 1 zeigt die Anordnung der mit 1 bezeichneten Gummikörper zwischen der Radscheibe und dem Radreifen eines nicht dargestellten Einringrades, wobei die Anordnung der Gummikörper in der Ebene abgewickelt und in Draufsicht gezeigt ist. Die Gummikörper sind in einem Abstand d zueinander angeordnet, wobei die frei federnden Flächen 3 und 4 der benachbarten Gummikörper jeweils einen Verformungsbereich 5 begrenzen. Der Verformungsbereich 5 hat im wesentlichen einen rechteckigen Querschnitt, wobei seine Mittellinie a1, a2 parallel zur nicht dargestellten Achse des Schienenrades, d. h. in Axialrichtung verläuft. Im Betrieb rollt das gummigefederte Schienenrad auf der Schiene ab, wobei sich die momentanen Berührungslinien, die mit a1, b1, a2, b2, a3, b3 usw. bezeichnet sind, parallel zu der Mittellinie a1, a2 des Verformungsbereiches verschieben und zwar in der Weise, daß die Radlast dann, wenn in lotrechter Richtung zur momentanen Berührungslinie a1, b1 Radscheibe, Gummikörper und Radreifen aufeinander folgen, unmittelbar in die Schiene in Richtung dieser lotrechten Richtung abgeleitet wird. Jedoch in den Fällen, in denen das Lot durch die Radachse auf die momentane Berührungslinie durch einen Verformungsbereich geht, wird die Radlast gewissermaßen außerhalb der lotrechten Richtung über die an den. Verformungsbereich angrenzenden Gummikörper über den Radreifen in die Berührungslinie abgeleitet. Dies hat zur Folge, daß der Radreifen ständig periodisch leichte Verformungen im Bereich der Verformungsbereiche erfährt, die jedenfalls viel größer sind als an den Stellen, wo in lotrechter Richtung Radscheibe, Gummikörper und Radreifen aufeinander folgen.Fig. 1 shows the arrangement of the designated 1 rubber body between the wheel disc and the wheel tire of a single ring wheel, not shown, wherein the arrangement the rubber body unwound in the plane and in plan view is shown. The rubber bodies are arranged at a distance d from one another, wherein the freely resilient surfaces 3 and 4 of the adjacent rubber bodies each have a deformation area 5 limit. The deformation area 5 has a substantially rectangular cross-section, its center line a1, a2 parallel to the axis of the rail wheel, not shown, d. H. runs in the axial direction. The rubber-sprung rail wheel rolls during operation on the rail, whereby the current lines of contact, which are marked with a1, b1, a2, b2, a3, b3, etc., parallel to the center line a1, a2 of the deformation area move in such a way that the wheel load when in the vertical direction to the current line of contact a1, b1 wheel disc, rubber body and wheel tire on top of each other follow, derived directly into the rail in the direction of this perpendicular direction will. However, in those cases where the perpendicular through the wheel axle is on the instantaneous Line of contact goes through a deformation area, the wheel load becomes so to speak outside of the perpendicular direction over the to the. Deformation area adjacent Rubber body diverted over the wheel tire into the contact line. As a consequence, that the wheel tire constantly and periodically slight deformations in the area of the deformation areas experiences, which are in any case much larger than in the places where in the perpendicular direction Wheel disc, rubber body and wheel tire follow one another.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Prinzips. Die Gummikörper 8 sind in einer der Fig. 1 entsprechenden Darstellung gezeigt. Sie stehen ebenfalls auf Lücke, wobei jeweils ihre frei federnden Flächen 9 bzw. 10 die Verformungsbereiche 11 begrenzen. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, verlaufen die frei federnden Flächen schräg zur Axialrichtung des Schienenrades. Dies hat zur Folge, daß während des Betriebes die momentane Berührungslinie a - b, a1 - b1 usw. zwischen Rad und Schiene stets über den Verbund von Scheibenrad, Gummikörpern und Reifen wandert, wobei die Zonen, die senkrecht zur momentanen Berührungslinie frei von Gummikörpern sind, keinen Einfluß auf die Ableitung der Radlast haben. Dies hat zur Folge, daß auch bei extrem hohen Geschwindigkeiten das Rad rund läuft und daß nach längerem Betrieb trotz des Verschleißes des Radreifens noch keine, sich im Betrieb äußernden Verformungen bemerkbar machen, wie dies bei den bekannten Schienenrädern der Fall ist.Fig. 2 shows an embodiment of the principle according to the invention. The rubber bodies 8 are shown in a representation corresponding to FIG. 1. she are also on a gap, with their freely resilient surfaces 9 and 10 limit the deformation areas 11. As can be seen from Fig. 2, the run freely resilient surfaces at an angle to Axial direction of the rail wheel. As a result, the current contact line a - b, a1 - b1 etc. between wheel and rail always via the connection of disk wheel, Rubber bodies and tires migrates, the zones being perpendicular to the instantaneous line of contact are free of rubber bodies, have no influence on the dissipation of the wheel load. As a result, the wheel runs smoothly even at extremely high speeds and that after a long period of operation, despite the wear and tear of the wheel tire, no, Deformations manifesting themselves during operation become noticeable, as is the case with the known ones Rail wheels is the case.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel: Die frei federnden Flächen verlaufen ebenfalls schräg zur Axialrichtung des Schienenrades und.weisen Fixieransätze auf, mit denen sie gegen die in Achsenrichtung verlaufende Stirnfläche eines Kantenbereiches des benachbarten Gummikörpers anstehen.Fig. 3 shows a further embodiment: the freely resilient Surfaces also run obliquely to the axial direction of the rail wheel and Fixing approaches with which they against the axially extending end face of an edge area of the adjacent rubber body.

Fig. 4, 5, 6 und 7 zeigen weitere Ausführungsbeispiele und zwar verlaufen in Fig. 4 die frei federnden Flächen abwechselnd paarweise trapezförmig, während sie in Fig.FIGS. 4, 5, 6 and 7 show further exemplary embodiments and indeed run in Fig. 4 the freely resilient surfaces alternately in pairs trapezoidal, while they in Fig.

5 bogenförmig, in Fig. 6 sinusförmig und in Fig. 7 kreisringförmig verlaufen. Durch die Ausführungsformen der Fig. 4 bis 7 werden sehr große frei federnde Flächen geschaffen, die eine weichere Federung des Rades zur Folge haben.5 arc-shaped, sinusoidal in FIG. 6 and circular in FIG. 7 get lost. The embodiments of FIGS. 4 to 7 are very large, freely resilient Areas created that result in a softer suspension of the wheel.

Claims

Rubber-sprung rail wheel, claims, elastic-sprung rail wheel with between the wheel tire and the wheel disc to at least one ring body appl orderly rubber bodies, noting that the deformation areas between the freely resilient surfaces of the adjacent rubber body in one of the Axial direction of the rail wheel run different direction

2. Rubber suspension Rail wheel according to claim 1, that the freely resilient surfaces run essentially parallel to one another (Fig. 2).

3. Rubber-sprung rail wheel according to claim 1, d a du r c h g e it is not indicated that the freely resilient surfaces are inclined to the axial direction of the rail wheel run (Fig 3).

4. Rubber-sprung rail wheel according to claim 1, d a d u r c h g e it is not indicated that the freely resilient surfaces are alternately trapezoidal in pairs run (Fig. 4),

5. Rubber-sprung rail wheel according to claim 1, characterized in that the freely resilient surfaces are essentially run in an arc (Fig. 5).

6. Rubber-sprung rail wheel according to claim 1, d a d u r c h g e it is not indicated that the freely resilient surfaces are essentially sinusoidal run (Fig. 6).

7. Rubber-sprung rail wheel according to claim 1, d a d u r c h g e it is not noted that the freely resilient surfaces are essentially ring-shaped run (Fig. 7).

8. Rubber-sprung rail wheel according to one of claims 1 to 7, d c u r c h g e k e n n e n n e i c h n e t that the rubber bodies have fixing lugs, with which they stand against the adjacent rubber body.