DE541455C - Radsatz fuer Schienenfahrzeuge - Google Patents
Radsatz fuer SchienenfahrzeugeInfo
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- DE541455C DE541455C DER74839D DER0074839D DE541455C DE 541455 C DE541455 C DE 541455C DE R74839 D DER74839 D DE R74839D DE R0074839 D DER0074839 D DE R0074839D DE 541455 C DE541455 C DE 541455C
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
- B60B17/00—Wheels characterised by rail-engaging elements
- B60B17/0006—Construction of wheel bodies, e.g. disc wheels
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Tires In General (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf Radsätze, insbesondere für Schienenfahrzeuge, bei denen der
Radreifen auf der Radkörperfelge und die Radnabe auf der Achse durch Aufpressen oder Aufschrumpfen
befestigt sind und der als Scheibe oder Speichenkranz ausgebildete Radkörper in radialer Richtung S-förmig oder ähnlich gestaltet
ist. Die Erfindung bezweckt, bei derartigen Radsätzen einen sicheren und dauerhaften
Reibungsschluß des Radreifens auf dem Radkörper und der Radnabe auf der Achse zu
erzielen.
Bei den bisherigen Radsätzen dieser Art mit Radkörpern, die als reine Rotationskörper ausgebildet
sind, führen die erheblichen tangentialen Druckbeanspruchungen, welche durch das
Aufpressen oder Aufschrumpfen des Radreifens und der Nabe in dem Radkörper erzeugt werden,
zu unelastischen Deformationen des Radkörpers, da auch bei scheibenförmigen Radkörpern, die
lediglich eine S-förmige oder ähnliche Wölbung besitzen, in gleicher Weise wie bei vollkommen
ebenen Radscheiben die Materialfasern jedes Querschnittspunktes in einem geschlossenen
konzentrischen Kreis oder Ring liegen, so daß, wenn eine solche Scheibe in ihrem Durchmesser
verkleinert oder beim Aufpressen der Nabe vergrößert wird, alle konzentrischen Kreise dieser
Scheibe sich ebenfalls im Durchmesser verkleinern bzw. vergrößern und dadurch eine
tangentiale Druck- oder Zugspannung erfahren. Letztere steifen aber den Ring aus, so daß er
radial nur außerordentlich wenig federn kann und das Aufschrumpfen von Radreifen und
Radnabe, das eine gewisse Federung der Radscheibe erfordert, zu unelastischen Deformationen
des Radkörpers führen muß. Die Folge hiervon ist, daß sich beispielsweise bei der Erwärmung
des Radreifens durch die Bremsklotzreibung der Radkörper wegen seiner fehlenden oder nur geringen Eigenfederung nicht mehr
genügend elastisch ausdehnen kann, um dem ' Reifen zu folgen. Dies führt zu dem im Betriebe
häufig zu beobachtenden Lockern der Radreifen oder auch der Radnaben. Auch wenn die Radscheibe
in der bekannten Weise mit solchen tangentialen Wellungen versehen ist, daß die aufeinanderfolgenden Weitungen in entgegengesetzten
Richtungen aus der Radebene heraustreten, zeigt sich derselbe Nachteil, da dann die
aufeinanderfolgenden, entgegengesetzt durchgebogenen Wellungen bei einer radialen Beanspruchung
des Radkörpers in entgegengesetzter Richtung wirken und hierdurch die radiale Federungsmöglichkeit des Radkörpers in wesentlichem
Maße beeinträchtigen und stören bzw. aufheben. Das gleiche ist der Fall, wenn Radnabe und Radfelge durch drucksteife Speichen
verbunden sind, die beim Aufschrumpfen von Radreifen und Radnabe ebenfalls unelastisch
deformiert werden und dadurch ein Zurückfedern des Radkörpers bei einer etwaigen
Lockerung von Radreifen oder Radnabe unmöglich machen, oder wenn, wie bei einer anderen bekannten Schienenradausführung,
zwar die Speichen federn können, jedoch der Felgenkranz und die Nabe durch ihre Querschnittsform
und die nahezu senkrecht ein-
laufenden Speichen ausgesteift und daher gehindert werden, radial nachgeben zu können.
Demgegenüber besteht zur Erzielung eines sicheren Reibungsschlusses bei einfacher · und
zuverlässiger Bauart das Neue der Erfindung darin, daß in Verbindung mit einem federnd
ausgebildeten Speichen- oder Scheibenkörper der Felgenkranz und die Nabe des Radkörpers
als federnde Ringe ausgebildet sind und der den ίο Felgenkranz und die Nabe verbindende Radkörperteil
der Federung von Felge und Nabe folgt. Auf diese Weise wird dem Radkörper eine solche Federungsmöglichkeit verliehen, daß er
beim Aufschrumpfen oder Aufpressen von Radreifen und Radnabe durch die· störungsfreie
Ringfederwirkung dieser beiden Teile mit genügender Federungsreserve zusammengedrückt
wird, und daß andererseits die Radfelge und die Radnabe bei etwaigen Lockerungen des Radreifens
oder der Nabe entsprechend ausfedern und so stets einen sicheren Reibungsschluß zwischen Radreifen und Radfelge und zwischen
Radnabe und Achse gewährleisten können.
Der Erfindungsgegenstand ist auf der Zeichnung in zwei Ausführungsbeispielen schematisch
veranschaulicht.
Abb. ι ist ein Querschnitt durch die obere Hälfte eines Rades der einen Ausführungsform.
Abb. 2 ist ein Querschnitt nach Linie I-I der Abb. i.
Abb. 3 ist ein Querschnitt durch die obere Hälfte der zweiten Ausführung.
Abb. 4 ist in der linken Hälfte ein Diagramm der Radachsbeanspruchung für die in Abb. 5
links dargestellte alte Nabenform und in der rechten Hälfte ein Diagramm der Radachsbeanspruchung
für die in Abb. 5 rechts dargestellte Nabenform gemäß der Erfindung.
Bei der Ausführungsform nach Abb. 1 besitzt das Rad einen scheibenförmigen Radkörper,
dessen Felgenkranz c und Nabe b, die mit dem scheibenförmigen Teil e aus einem Stück gepreßt
sind, als federnde Ringe ausgebildet sind. Die Scheibe e ist im axialen Querschnitt oder in
radialer Richtung im wesentlichen S-förmig gestaltet. Ferner ist die Scheibe etwas oberhalb
und unterhalb der konzentrischen Mittellinie noch mit Einpressungen oder Ausbuchtungen f
und g versehen, die so angebracht sind, daß sie miteinander in der im Querschnitt S-förmig gekrümmten
Scheibe konzentrisch über die ganze Scheibenfläche verlaufende Wellen von allmählich
sich ändernder Wellentiefe nach Art der Abb. 2 bilden, die in radialer Richtung sämtlich
in gleichem Sinne S-förmig gebogen sind und deren Wellenlänge mit der radialen Entfernung
von der Radachse α zunimmt. Durch diese Anordnung und Ausbildung der Wellen f, g wird
der die elastische Durchbiegung behindernde ringförmige glatte Faserverlauf der S-förmig
gebogenen Scheibe in solcher Weise gestört, daß beim Aufschrumpfen des Radreifens r auf den
Felgenkranz c und der Nabe b auf die Achse a tangentiale Spannungen im wesentlichen nur
im Felgenkranz c und in der Radnabe b, die als Ringfedern ausgebildet sind, auftreten können,
jedoch nicht in der Scheibe e selbst. Vielmehr kann sich infolge der besonderen Anordnung
der im gleichen Sinne radial S-förmig gebogen verlaufenden konzentrischen Wellungen
f, g mit allmählich sich ändernder Wellentiefe und von mit der radialen Entfernung von
der Radachse zunehmender Wellenlänge in der im selben Sinne S-förmig gewölbten Scheibe e
beim Aufschrumpfen oder Aufpressen von Reifen r und Radnabe b die Scheibe in solchem
Maße elastisch durchbiegen, daß sie der Ringfederwirkung von Felgenkranz c und Radnabe b
in dem erforderlichen Umfange elastisch folgt. Trotzdem werden durch die Wellungen f, g
gleichzeitig genügend biegungssteife Querschnitte zur Aufnahme der radialen und axialen
Druckkräfte geschaffen. Ein besonders gutes Federungsvermögen wird der Scheibe noch bei
einer solchen Ausbildung verliehen, bei der gemäß der Ausführungsform nach Abb. 1 die Wellentiefe
der konzentrischen Wellen f, g etwa mitten zwischen dem Felgenkranz c und der Radnabe b
nahezu gleich Null ist.
Außer den Ausbuchtungen oder Einpressungen können auch Einschnitte vorgesehen werden
oder ähnliche Mittel, durch welche der tangentiale Faserverlauf der S-förmig gestalteten
Scheibe unterbrochen, somit auch eine tangentiale Ausbiegbarkeit ermöglicht und daher
bewirkt wird, daß der Radkörper durch Radialkräfte vornehmlich biegend beansprucht wird
und so die Ringfederwirkung von Felgenkranz und Nabe nicht stört.
Bei der Ausführungsform nach Abb. 3 besitzt der Radkörper e in Verbindung mit der Radfelge
c und Radnabe b, die auch hier als federnde Ringe ausgebildet sind, Speichen, die bei Belastung
des Radkörpers infolge ihres S-förmig gekrümmten axialen Querschnittes auf Biegung
beansprucht werden, so daß sie den Felgenkranz c und die Nabe b in ihrer tangentialen Federung
nicht behindern.
Durch das Aufpressen der Nabe b auf die Achse α werden in dieser hohe Zusatzbeanspru- txo
chungen erzeugt, welche sich zu den Biegungsbeanspruchungen der Achswelle addieren, wobei
zu beachten ist, daß diese Biegungsbeanspruchungen im Querschnitt y-y der Abb. 1
bedeutend geringer sind als im Querschnitt x-x. Dies ist in Abb. 4 und 5 für eine volle Achse
schematisch dargestellt, wo A die größte Biegungsbeanspruchung der Achswelle bei x-x und
B die Biegungsbeanspruchung der Achswelle bei y-y bezeichnet. Die Zusatzbeanspruchungen,
welche durch die Flächendrücke bei Radsätzen mit der bisher üblichen Nabe mit im wesentlichen
gleicher oder annähernd gleicher Wandstärke hervorgerufen werden, sind in Abb. 4 links
durch die Fläche C bezeichnet. Diese sind auf der ganzen Nabenlänge gleich oder annähernd
gleich. Sie ergeben bei x-x eine Zusatzbeanspruchung von D und eine größte Achsbeanspruchung
von E. Es ergibt sich hier, daß diese Zusatzbeanspruchungen im Querschnitt x-x eine
erheblich größere Bruchgefahr der Welle bedingen als im Querschnitt y-y. Um diese Gefahr
zu beseitigen, wird bei der Ausführungsform nach Abb. 1 die Nabe h nach der Seite des am
höchsten beanspruchten Achsquerschnittes hin, d. h. vom Querschnitt y-y zum Querschnitt x-x,
um ein solches Maß verkleinert oder in der Dicke ihrer Wandung derart verjüngt, daß die
durch das Aufpressen der als Ringfeder wirkenden Nabe b in der Achse α hervorgerufenen Zusatzbeanspruchungen
zum höchstbeanspruchten
λο Achsquerschnitt x-x hin möglichst klein werden.
Wie sich aus Abb. 4, rechte Hälfte, aus der Fläche C ergibt, hat dies zur Folge, daß die
Zusatzbeanspruchungen die höchste Biegungsbeanspruchung A im Achsquerschnitt bei x-x
nur unwesentlich erhöhen, nämlich um den geringen Betrag!)', so daß die größte Achsbeanspruchung
in diesem Falle nur gleich E' ist, während die am äußeren Nabenrand bei
y-y, wo die Biegungsbeanspruchung B bedeutend
geringer ist, höher sind, wodurch auf die ganze Länge der Nabe bemessen eine gleichmäßigere
Verteilung der Beanspruchung über dem Nabensitz erreicht und damit eine wirksame Entlastung
der Achse erzielt wird.
Ein weiterer Vorteil besteht in einer beträchtlichen Gewichtsersparnis, welche durch
Verwendung hohler Achsen, wie in Abb. 3 angedeutet, noch bedeutend gesteigert werden kann.
An sich liegen die Verhältnisse bei hohlen Achsen noch ungünstiger, als in dem Diagramm der
Abb. 4 für volle Achsen dargestellt, weil bei hohlen Achsen außer den durch die Flächenpressung
der Nabe verursachten Querkontraktionen sich auch noch die Querkontraktionen
aus der tangentialen Druckbeanspruchung, die durch das Aufpressen der Nabe auf die Hohlachse
in diese ebenfalls erzeugt werden, zu den Biegungsbeanspruchungen addieren.
Die Ausbildung der Nabe kommt auch für andere Anwendungsfälle in Betracht, wo auf
eine biegungsbeanspruchte Achse ein Rad aufgeschrumpft oder aufgepreßt wird, Als ein solcher
Fall sei beispielsweise die Befestigung der Antriebszahnräder auf den Achsen von Straßenbahn
wagen durch Schrumpfung angeführt.
Bei der Ausführung nach Abb. 3 kommt je eine konische, sehr dünneNabeö mit eingelegtem
Spannring i zur Verwendung. Der Spannring i ist aus hochwertigem Stahl oder ähnlichem
Baustoff hergestellt und unterstützt die federnde Wirkung der Nabe. Er kann entweder mit der
Nabe fest verbunden oder lose eingelegt "werden und übernimmt die Sicherung gegen axiales
Verschieben des Rades auf der Achswelle, während die dünne Nabe b nur so fest aufgepreßt
wird, als es die Torsionsmomente zwischen Achse und Radkörper oder andere Erfordernisse
verlangen.
Auch zwischen dem Felgenkranz c und dem Radreifen kann gemäß Abb. 3 ein besonderer
Spannring h aus hochwertigem Stahl oder ähnlichem Baustoff angeordnet werden, um die
federnde Wirkung des Felgenkranzes zu unterstützen.
Unter gleichzeitiger Gewichtsersparnis können die durch die neue Ausbildung des Radkörpers
erzielten Federungsmöghchkeiten noch dadurch wesentlich gesteigert werden, daß der Radkörper
aushochwertigemBaustoff.beispielsweiseNickelstahl
oder Chrom-Siliziumstahl, mit einer Streckgrenze von mindestens 45 kg/cm2 hergestellt
wird. Die Wahl eines derartigen Baustoffes und die besondere Ausbildung des Radkörpers ergänzen
sich insofern in besonders günstigem und vorteilhaftem Maße, als einerseits durch den
hochwertigen Baustoff die beabsichtigten Federeigenschaften des Radkörpers bei erheblicher
Gewichtsersparnis wesentlich gefördert werden und als andererseits erst durch die entsprechende
Formgebung des Radkörpers eine vollkommene Ausnutzung der Elastizität des hochwertigen
Baustoffes für Radsätze ermöglicht wird.
Claims (5)
1. Radsatz für Schienenfahrzeuge, bei dem der Radreifen auf der Radkörperfelge
und die Radnabe auf der Achse durch Aufpressen oder Aufschrumpfen befestigt sind
und der Radkörper in radialer Richtung S-förmig gestaltet ist, dadurch gekennzeichnet,
daß zwecks Erzielung eines sicheren Reibungsschlusses der Felgenkranz (c) und die Nabe (b) des Radkörpers als federnde
Ringe ausgebildet sind und der den Felgenkranz und die Nabe verbindende Radkörperteil
der Federung von Felge und Nabe folgt.
2. Radsatz für Schienenfahrzeuge mit aufgepreßter oder aufgeschrumpfter Nabe,
dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung der Radnabe nach der Seite des am höchsten
beanspruchten Achsquerschnittes hin derart abnimmt, daß der innerhalb der Nabe gelegene
Achsenteil durch die Nutzlast und die Zusatzbelastung infolge des Anpreßdruckes der Nabe möglichst gleichmäßig beansprucht
wird bzw. daß die Spitzenbeanspruchung möglichst klein wird.
3. Radsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Felgenkranz
und Radreifen bzw. Nabe und Radachse besondere, die federnde Wirkung von Kranz
und Nabe unterstützende Spannringe (h, i) angeordnet sind.
4. Radsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Rädern mit Radscheibe
außer der S-förmigen Krümmung in radialer Richtung konzentrisch verlaufende Wellen (f, g) von allmählich sich ändernder
Wellentiefe vorgesehen sind, deren Wellen
länge mit der radialen Entfernung von der Radachse zunimmt und die in radialer
Richtung sämtlich gleichsinnig gebogen sind.
5. Radsatz nach Anspruch i, dadurch
gekennzeichnet, daß die Wellentiefe der konzentrischen Wellen mitten zwischen dem
Felgenkranz und der Radnabe nahezu gleich Null ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Ergänzung s bla11
zur Patentschrift 541 455 Klasse 2Od Gruppe
Das Patent 541 455 wird durch Entscheidung des Reichs-Patentamts
vom 9.Januar 1936, bestätigt durch Urteil des Reichsgerichts vom 25.Januar 1938, dadurch teilweise für
nichtig erklärt, daß der Patentanspruch 2 gestrichen wird.
BERLIN. GEDRUCKT IN DER REICHSDRUCKEREI
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DER74839D DE541455C (de) | 1928-06-09 | 1928-06-09 | Radsatz fuer Schienenfahrzeuge |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DER74839D DE541455C (de) | 1928-06-09 | 1928-06-09 | Radsatz fuer Schienenfahrzeuge |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE541455C true DE541455C (de) | 1932-01-13 |
Family
ID=7414925
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DER74839D Expired DE541455C (de) | 1928-06-09 | 1928-06-09 | Radsatz fuer Schienenfahrzeuge |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE541455C (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE888860C (de) * | 1941-09-04 | 1953-09-07 | Aloys Droll | Rad mit einer zwischen einem Stahlreifen und einer Stahlnabe vorgesehenen nichtmetallischen, stoss- und geraeuschdaempfenden Radscheibe, insbesondere fuer Schienenfahrzeuge |
DE944018C (de) * | 1953-08-18 | 1956-06-07 | Kloeckner Georgsmarienwerke Ag | Leichtradsatz, insbesondere fuer Schienenfahrzeuge |
DE1019681B (de) * | 1956-05-17 | 1957-11-21 | Deutsche Bundesbahn | Umspurradsatz, insbesondere fuer Schienenfahrzeuge |
DE1081916B (de) * | 1956-11-24 | 1960-05-19 | Krauss Maffei Ag | Radkoerper fuer Scheibenraeder von Schienenfahrzeugen |
-
1928
- 1928-06-09 DE DER74839D patent/DE541455C/de not_active Expired
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE888860C (de) * | 1941-09-04 | 1953-09-07 | Aloys Droll | Rad mit einer zwischen einem Stahlreifen und einer Stahlnabe vorgesehenen nichtmetallischen, stoss- und geraeuschdaempfenden Radscheibe, insbesondere fuer Schienenfahrzeuge |
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DE1019681B (de) * | 1956-05-17 | 1957-11-21 | Deutsche Bundesbahn | Umspurradsatz, insbesondere fuer Schienenfahrzeuge |
DE1081916B (de) * | 1956-11-24 | 1960-05-19 | Krauss Maffei Ag | Radkoerper fuer Scheibenraeder von Schienenfahrzeugen |
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