DE4343711A1 - Schienenrad - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schienenrad, bei dem die Verbin­ dung der Radnabe mit dem Radreifen als Doppelsteg ausgebildet ist.

In dem älteren, nicht vorveröffentlichten Patent DE 43 21 541 (Patentanmeldung P 43 21 541.6) ist ein solches Schienenrad mit einem im wesentlichen geschlossenen Innenraum zwischen den beiden Stegen enthalten.

Nachdem die Masse eines Schienenrades die zu bewegenden Mas­ sen eines Schienenfahrzeuges mitbestimmt, gibt es seit länge­ rem Bemühungen Leichtbauräder zu schaffen. Ein Weg führt über kleinere Raddurchmesser, ein anderer über Schienenräder mit relativ dünnem, aber gewelltem Steg. Einen gewissen Einfluß auf die zu bewegenden Massen hat auch die übliche Materialzu­ gabe bei den mit dem Radkranz versehenen Radreifen, die unter Verminderung des Raddurchmessers ein mehrfaches mechanisches Abtragen der Lauffläche des Schienenrades erlaubt.

Das gattungsgemäße Rad, das als einstückiges Rad dargestellt ist, herzustellen, bereitet fertigungstechnisch erhebliche Schwierigkeiten und läßt beim Gebrauch eine Geräuschentwick­ lung erwarten, die bei fertigungsbedingten Öffnungen in den Stegen, durch den Hohlraum zwischen den Stegen als Resonanz­ volumen noch verstärkt auftreten können.

So sind bisher nur gummigefederte Schienenräder mit Doppel­ steg bekannt geworden, bei denen zwei an die Radnabe ange­ walzte Stege mit Abstand zum Radreifen enden, nahe dem Rad­ reifen über Bolzen miteinander verbunden sind und bei denen um die Bolzen Gummikörper gelegt und die Gummikörper in am Radreifen befestigten, zwischen die Stege ragende Haltering­ scheiben gelagert sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Leichtbaurad mit doppeltem Steg zu schaffen, das fertigungstechnisch mit wirtschaftli­ chem Aufwand beherrschbar und benutzerfreundlich ist.

Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, daß mindestens ei­ ner der Stege von einer eingesetzten ersten Radscheibe gebil­ det ist, die radnabenseitig und radreifenseitig ringförmige Anlageflächen hat, die an entsprechenden ringförmigen Sitz­ flächen von Radnabe und Radreifen anliegen.

Durch die Erfindung entsteht ein zusammengebautes Rad, bei dem zumindest eine, den entsprechenden Steg bildende Rad­ scheibe nachträglich eingebaut wird. Beide Stege können rela­ tiv dünn und damit insgesamt von geringem Gewicht sein.

Auf Ausgestaltungen der Erfindung gemäß den Unteransprüchen wird verwiesen. So können die radreifenseitige Anlagefläche und die Sitzfläche zylindrische Flächen sein.

Vorteilhafterweise ist am Radreifen zwischen den Stegen ein innen umlaufender Ansatz vorgesehen, deren stirnseitige Über­ gangsfläche zu einer zylindrischen Ringfläche eine Sitzfläche für den eingesetzten Steg ist.

Die Erfindung erlaubt die Verfolgung mehrerer Systemlösungen, von denen eine erste vorsieht, daß der andere Steg von einer zweiten Radscheibe gebildet ist, die radnabenseitig und radreifenseitig ebenfalls ringförmige Anlageflächen hat, die an entsprechenden ringförmigen Sitzflächen von Radnabe und Radscheibe anliegen. Ein so gestaltetes Rad setzt sich also aus vier Teilen zusammen, der Radnabe, den beiden, möglichst baugleichen, die Stege bildenden Radscheiben und dem Radrei­ fen. Dabei kann der Radreifen selbst ein Verbundkörper aus zwei Ringen unterschiedlicher Werkstoffzusammensetzung sein, die im Schrumpfsitz aufeinander sitzen oder als Verbund warm gewalzt worden sind.

Bezüglich der Anbindung der die Stege bildenden eingesetzten Radscheiben ist bei einigen Ausführungsformen vorgesehen, daß der Kontakt zwischen der radnabenseitigen Anlagefläche einer Radscheibe mit der zugeordneten Sitzfläche über mindestens eine Radscheibe und Radnabe verbindende Schweißnaht gesichert ist. Wählt man den Schrumpfsitz, so kann eine Schweißnaht re­ gelmäßig entfallen.

Besonders vorteilhaft ist es, Anlageflächen und Sitzflächen über einen Metallkleber miteinander zu verbinden. Die Klebe­ schichten verhindern weitgehend das Entstehen von Körper­ schall und Unterdrücken Kreischgeräusche bei der Kurvenfahrt, so daß im Interesse einer Minimierung ungefederter Massen auf vielfach übliche zusätzliche, am Rad zu befestigende Schwin­ gungsdämpfer verzichtet werden kann.

Diese Wirkung trat vermindert auch bei Schienenräder zutage, bei denen die beiden Stege durch mehrere, auf mindestens ei­ nen Teilkreis der ersten Radscheibe gleichmäßig verteilte achsparallele Zugbolzen miteinander verbunden waren.

Bei Rädern mit Zugbolzen sieht man zweckmäßigerweise vor, daß eine Ringreihe von Zugbolzen dem Radreifen näher liegt als der Radnabe. Auch kann eine weitere Ringreihe von Zugbolzen vorgesehen sein, die der Radnabe näher liegt, als dem Radrei­ fen.

Bevorzugt wird eine Ausführungsform, die sich dadurch aus­ zeichnet, daß Zugbolzen in Bohrungen der ersten Radscheibe, die mit entsprechenden Bohrungen des anderen Steges fluchten, eingesteckt und in den Bohrungen mit der ersten Radscheibe bündig zur Radscheibenaußenfläche verschweißt sind.

Vorteilhafterweise haben die erste Radscheibe und der andere Steg, d. h. gegf. die zweite Radscheibe, ebene, zueinander pa­ rallele radiale Außenflächen. Diese Außenflächen können bei einem sog. Integralrad als Element der Bremse entweder als Bremsscheibe oder zur Befestigung von Bremsklötzen genutzt werden.

Die Ausführungsformen der Erfindung mit einer ersten und ei­ ner zweiten eingesetzten Radscheibe erleichtern eine Repara­ tur der Räder insofern erheblich, als bei geeigneter Verbin­ dung die Radreifen, wenn sie verschlissen sind u. U. sogar oh­ ne Ausbau der Räder abgenommen und durch neue Radreifen er­ setzt werden können. Dies führt auch dazu, Radreifen nur ein­ mal zu benutzen und keine Verschleißvorgabe für mehrmaliges Nachschleifen der Lauffläche mehr vorzusehen. Radreifen, die mehrmals aufgearbeitet werden sollen sind zunächst relativ dick, also zunächst erheblich überdimensioniert und damit entsprechend schwer.

Im übrigen können die Stege aus mehreren gleichmäßig auf die Stegfläche verteilte Segmenten bestehen und so gleichsam ein Speichenrad bilden.

Ein zweiter Weg des Systems führt zu deinem Schienenrad, bei dem die Radnabe mit dem anderen Steg und mit dem Radreifen ein einteiliges Formteil ist. Radnabe, der andere Steg und der Radreifen können so mit angepaßter Formgebung als eintei­ liges Warmformteil konventionell warmgewalzt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Figuren dar­ gestellten Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Schienenrad, bei dem ein Steg durch eine einge­ schweißte Radscheibe gebildet ist,

Fig. 2 ein halbfertiges Schienenrad,

Fig. 3 eine Radscheibe zur Ergänzung des Schienenrades nach Fig. 2,

Fig. 4 das aus den Teilen nach Fig. 2 und Fig. 3 zu­ sammengebaute Schienenrad,

Fig. 5 ein demontierbares Schienenrad,

Fig. 6 ein Schienenrad mit in die Stege eingeschweißten Bolzen,

Fig. 7 ein zusammengebautes Schienenrad, bei dem Stege unter Vorspannung eingesetzt sind,

Fig. 8 ein Schienenrad ähnlich Fig. 7 mit Öffnungen im Steg,

Fig. 9 eine Art Speichenrad,

Fig. 10 ein Schienenrad mit gewelltem Steg.

In Fig. 1 ist ein Schienenrad dargestellt, das aus dem einen Steg 1, dem anderen Steg 2, einer Radnabe 3 und einem Radrei­ fen 4 besteht. Eine innere Schweißnaht 5 verbindet den Steg 1 mit der Radnabe 3, eine äußere Schweißnaht 6 mit dem Radrei­ fen 4. Die den Steg 1 bildende Radscheibe liegt außen an ei­ ner stirnseitige Sitzfläche 7 des Radreifens 4, innen an ei­ ner stirnseitige Sitzfläche 8 der Radnabe 3 an.

Den Zusammenbau eines Schienenrades nach Fig. 1 verdeutlichen die Fig. 2 bis Fig. 4, die in der Zusammenschau beschrieben werden. Dabei zeigt Fig. 2, daß Radnabe 3, der andere Steg 2 und der Radreifen aus einem Stück gefertigt, beispielsweise durch Warmumformen und anschließende mechanische Bearbeitung zur Schaffung der Sitzflächen 7 und 8 und hergestellt sind.

Den Sitzflächen 7 und 8 liegen eine radreifenseitige, stirn­ seitige Anlagefläche 9 und eine des einen Steges 1 und eine nabenseitige, stirnseitige Anlagefläche 10 korrespondierend gegenüber.

Eine zylindrische Sitzfläche 11 des Radreifens 4 und eine zy­ lindrische Sitzfläche 12 der Radnabe 3 wirken beim Zusammen­ bau mit einer äußere zylindrisch Anlagefläche 13 und einer innere zylindrisch Anlagefläche 14 zusammen.

Im Steg 1 ist eine Öffnung 15. Beide Stege 1 und 2 haben weitgehend und zumindest im mittleren Bereich eine ebene Außenfläche 16 bzw. 16′. Die Radachse 17 ist durch eine strichpunktierte Linie angedeutet.

Bei der Radausführung nach Fig. 4 ist der Steg 1 durch Schrumpfsitz gehalten. Die innere zylindrische Anlagefläche 14 der den einen Steg 1 bildenden Radscheibe ist hierbei un­ terbrochen, so daß diese Radscheibe gleichsam mit beispiels­ weise drei relativ breiten Füßen auf der zylindrischen Sitz­ fläche 12 der Radnabe 3 im Schrumpfsitz aufsitzt.

In Fig. 5 ist neben der Radachse 17 auch die Radmittelebene 18 eingezeichnet. Fig. 5 zeigt im übrigen einen Radreifen 4 mit seiner ursprünglichen Lauffläche 19 und durch eine ge­ strichelte Linie 20 die spätere Kontur der abgefahrenen Lauf­ fläche.

Das in Fig. 5 dargestellte Schienenrad besteht aus den Bau­ elementen Radnabe 3, einander baugleichen Radscheiben für die Stege 1 und 2, Radreifen und Zugbolzen 21. Die auf den Umfang verteilten Zugbolzen 21, aus Schraubenbolzen und Mutter be­ stehend, halten das Schienenrad zusammen, wobei aber der Zu­ sammenhalt zusätzlich durch Metallklebung zwischen den Stegen 1, 2 und Radnabe 3 bzw. Radreifen 4 hergestellt sein kann.

Ein Rad nach Fig. 5, abgefahren auf die Kontur nach der ge­ strichelten Linie 19 ist bei hochgebocktem Bahnwagen repa­ rierbar, ohne daß es von der Achse gezogen oder der Radsatz ausgebaut werden muß. Der Radreifen 4 kann nach dem Lösen der Zugbolzen und dem Entfernen des Steges 1 ausgewechselt wer­ den.

Die Radausführung nach Fig. 6 zeigt weitere Zugbolzen 22, die auf einem Teilkreis nahe dem Radreifen 4 und weitere Zugbol­ zen 23, die auf einem Teilkreis nahe der Radnabe 3 liegen und durch Kehlnähte 24 in entsprechenden Bohrungen der Stege 1, 2 gehalten sind. Nach dem Erstellen der Kehlnähte 24 sind die Außenflächen 16, 16′ der Stege 1, 2 plan geschliffen worden, so daß diese entweder als Bremsscheibe oder zum Ankleben von Bremsklötzen benutzt werden können.

Bei diesem Schienenrad ist, wie bei davorliegenden Figuren ohne näheren Hinweis, am Radreifen ein innen umlaufender An­ satz 25 vorgesehen, an dessen stirnseitigen Sitzflächen 7 die die Stege 1, 2 bildenden Radscheiben anliegen. An der Radnabe 3 sind zwei weitere Ansätze 26 und 27 erkennbar.

Beim Zusammenbau des Schienenrades nach Fig. 6 wird die Zug­ wirkung der weiteren Zugbolzen 22 und 23 dadurch erzeugt, daß sie sich beim Erstellen der Kehlnähte 24 etwas erwärmen und dadurch längen, beim Erkalten wieder zusammenziehen.

Fig. 7 zeigt ein Schienenrad, bei dem der Radreifen 4 jeweils außen zur Nabe hin gerichtete Vorsprünge 28 aufweist.

In der Radnabe 3 sind durch Ringansätze 30 begrenzte Kerben 29 vorgesehen, deren Grund hier gekrümmte ringförmige Sitz­ flächen 12 bilden. Die die Stege 1, 2 bildenden Blechscheiben sind mittels geeigneter Montagevorrichtungen unter Vorspan­ nung zwischen Radnabe 3 und Radreifen 4 eingesetzt.

Dieses Zusammenbausystem gilt auch für die Schienenräder nach den Figuren Fig. 8 bis Fig. 10, die insgesamt zu einem Schie­ nenrad mit einer gewissen Federwirkung führen.

Bei der Ausführung eines Schienenrades nach Fig. 8 sind in den Stegen 1, 2 Öffnungen 15 vorgesehen.

Das Schienenrad nach Fig. 9 ist speichenförmig gestaltet, d. h. aus mehreren Segmenten, von denen die Segmente 31 bis 36 zu sehen sind, zusammengesetzt.

Zum einen Steg 1 gehören die Segmente 31, 32 und 33, zum an­ deren Steg 2 die Segmente 34, 35 und 36. Es ist erkennbar, daß die Segmente 31, 32, 33 des einen Steges 1 zu den Segmen­ ten 34, 35, 36 des anderen Steges 2 winkelversetzt sind.

Fig. 10 zeigt in einer Figur zwei Ausführungsformen, wobei der Steg 1 wiederum aus Segmenten 31, 32 zusammengesetzt ist und die Segmente 31, 32 hier radial gewellt sind. Es ist aber auch eine andere Wellung zur Steigerung der Federwirkung des Rades denkbar.

Der andere Steg 2 besteht aus einer einteiligen, mehrfach ge­ wellten Radscheibe.

Claims (14)

1. Schienenrad, bei dem die Verbindung der Radnabe mit dem Radreifen als Doppelsteg ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Stege (1, 2) von einer ersten Rad­ scheibe gebildet ist, die radnabenseitig und radreifenseitig ringförmige Anlageflächen (9, 13) hat, die an entsprechenden ringförmigen Sitzflächen (7, 11) von Radnabe (3) und Radreifen (4) anliegen.

2. Schienenrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine radreifenseitige Anlagefläche (13) und die entspre­ chende Sitzfläche (11) des Radreifens (4) zylindrische Flä­ chen sind.

3. Schienenrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Radreifen (4) zwischen den Stegen (1, 2) einen innen umlaufenden Ansatz (25) aufweist, dessen stirnseitige Ring­ fläche Sitzfläche (7) für eine einen Steg (1.2) bildende ein­ gesetzte Radscheibe ist.

4. Schienenrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Steg (2) von einer zweiten eingesetzten Rad­ scheibe gebildet ist, die radnabenseitig und radreifenseitig ebenfalls Anlageflächen (7, 8) hat, die an entsprechenden ringförmigen Sitzflächen von Radnabe (3) und Radscheibe (4) anliegen.

5. Schienenrad nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß den anderen Steg (2) bildende zweite Radscheibe der er­ sten, den einen Steg (1) bildenden Radscheibe baugleich ist.

6. Schienenrad nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakt zwischen der einen Steg (1) bildenden einge­ setzten Radscheibe mit der Radnabe (3) über eine Schweißnaht (5) gesichert ist.

7. Schienenrad nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Anlageflächen und zugeordnete Sitzflächen über einen Me­ tallkleber miteinander verbunden sind.

8. Schienenrad nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Stege (1, 2) durch mehrere, auf mindestens ei­ nen Teilkreis des Schienenrades gleichmäßig verteilte achspa­ rallele Zugbolzen (21, 22, 23) miteinander verbunden sind.

9. Schienenrad nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ringreihe von Zugbolzen (22) dem Radreifen (4) näher liegt als der Radnabe (3).

10. Schienenrad nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Ringreihe von Zugbolzen (23) der Radnabe (4) näher liegt, als dem Radreifen (3).

11. Schienenrad nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugbolzen (22, 23) in Bohrungen des einen Steges (1), die mit entsprechenden Bohrungen des anderen Steges (2) fluchten, eingesteckt und in den Bohrungen mit mindestens ei­ nem der Stege (1, 2) verschweißt sind.

12. Schienenrad nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Stege (1, 2) in ihrem Mittelbereich ebene, zu­ einander parallele radiale Außenflächen (16, 16′) haben.

13. Schienenrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radnabe (3) mit dem anderen Steg (2) und mit dem Rad­ reifen (4) ein einteiliges Formteil ist.

14. Schienenrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens der eine der Stege (1, 2) aus mehreren gleich­ mäßig verteilten Segmenten (31 bis 36) besteht.