DE69404278T2

DE69404278T2 - Verbessertes elastisches Rad

Info

Publication number: DE69404278T2
Application number: DE69404278T
Authority: DE
Inventors: Giampiero Amici
Original assignee: LUCCHINI SIDERURGICA SpA
Current assignee: Lucchini Rs SpA Brescia It
Priority date: 1994-04-27
Filing date: 1994-04-27
Publication date: 1998-01-15
Anticipated expiration: 2014-04-28
Also published as: DK0679540T3; ES2106488T3; EP0679540A1; EP0679540B1; GR3025078T3; ATE155398T1; DE69404278D1

Description

HINTERGRUND

Diese Erfindung betrifft ein elastisches Rad, das insbesondere für Schienentransportmittel, Lokomotiven und zugeordnete Waggons im allgemeinen geeignet ist, wie im Oberbegriff von Anspruch 1 festgelegt (siehe auch DE-A-3 328 321).
Die Gegenstand dieser Erfindung bildenden Räder enthalten herkömmlicherweise elastische Elemente, deren Ziel es ist, die Spannungen zu dämpfen, die aus ihrem Gleiten entlang den untergrundfesten starren Schienen herrühren, wodurch Schallemissionen verringert werden; mit derartigen Elementen sind die herkömmlichen Dämpfungssysteme ergänzt, mit denen unterschiedliche Schienenfahrzeuge ausgerüstet sind.
Wie bekannt, sind verschiedene Komponenten eines Schienenrads voneinander durch elastische Elemente getrennt, die hauptsächlich durch geeignet geformte Gummiblöcke gebildet sind, die zwischen dem Teil, das direkt in Berührung mit der Schiene steht, und dem Radzentrum angeordnet sind, mit welchem ein Zwischenring verbunden ist. Der Gebrauch von Gummiblöcken, deren Hauptziel darin besteht, Schallemissionen während der Fahrt des Fahrzeugs zu verringern, hat den Nachteil, der dem Streben nach einer Verringerung der Radsteifigkeit verbunden ist, daß sich zwischen dem Reifen und dem Radzentrum Relativverschiebungen ausbilden.
Um diesen Nachteil zu überwinden, sind verschiedene Lösungen vorgeschlagen worden, die beispielsweise die Unterteilung der Sitze der elastischen Blöcke in gegenüberliegende Hohlräume vorsehen, wobei die Unterteilung mitunter mit einer speziellen Formgebung der Sitze verbunden ist. Diese Lösung erweist sich jedoch im Fall einer hohen Radbelastung nicht als zufriedenstellend.
Einen weiteren Nachteil, der bei herkömmlichen Rädern angetroffen wird, betrifft die Tatsache, daß sie aufgrund der Spannungen, denen sie während des Gebrauchs unvermeidlich ausgesetzt sind, eine ausgeprägte Bewegung in axialer Richtung zeigen, was bedeutet, daß der in Berührung mit der Schiene befindliche Teil sich stets relativ vom Radzentrum wegbewegt. Um dieses Schwingungsphänomen zu verhindern, das häufig ausgeprägt und gefährlich ist, werden die herkömmlichen Räder mit speziellen seitlichen Gegenrippen ausgestattet, die zu Komplikationen bei der Konstruktion bzw. beim Zusammenbau führen, und unvermeidlich mit einer Kostenerhöhung verbunden ist.
Eine Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, die vorstehend genannten Nachteile zu überwinden.
Insbesondere besteht eine Aufgabe dieser Erfindung darin, ein elastisches Rad zu verwirklichen, das speziell auf Schienentransportmittel anwendbar und geeignet ist, die optimale Steifheit unter sämtlichen Gebrauchsbedingungen beizubehalten.
Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, ein elastisches Rad zu verwirklichen, das die radiale Bewegung relativ zu dem zentralen Kern deutlich eindämmen kann.
Eine noch weitere Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, für Nutzer ein Rad der vorstehend genannten Art bereitzustellen, das in der Lage ist, einen hohen Grad an Widerstandsfähigkeit und Zuverlässigkeit auflange Sicht bereitzustellen, und das außerdem leicht und wirtschaftlich verwirklicht werden kann.
Diese sowie noch weitere Aufgaben werden durch das Gegenstand dieser Erfindung bildende elastische Rad gelöst, das aufweist: Einen zentralen Körper oder ein Radzentrum und einen Zwischenring, die miteinander verbunden sind, einen peripheren Reifen und mehrere Dämpfungssektoren oder Blöcke, die in einem Ringsitz untergebracht sind, der zwischen dem mit dem Ring verbundenen Radzentrum und dem Reifen vorgesehen ist, und das im wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist, daß wenigstens ein Teil der Blöcke aus elastomerabgedecktem Metall besteht, während die anderen Blöcke vollständig aus Gummi bestehen und mit den Erstgenannten sich abwechseln, relativ zu welchen sie eine größere Dicke aufweisen.
Die mechanischen und funktionellen Merkmale des Gegenstands dieser Erfindung bildenden elastischen Rads erschließen sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten nicht beschränkten Ausführungsform in bezug auf die beiliegenden Zeichnungen; es zeigen:
Fig. 1 schematisch eine teilweise Vorderansicht des elastischen Rads von außen,
Fig. 2 schematisch einen teilweisen Querschnitt dieses Rads.
In bezug auf die vorstehend genannten Zeichnungen ist das Gegenstand dieser Erfindung bildende elastische Rad als ganzes durch 10 bezeichnet, weist in herkömmlicher Weise einen äußeren Körper oder Reifen 12 mit einem vertikal vorspringenden Rand 14 auf, der als Führung und Rückhalteeinrichtung für das Gleiten des Reifens auf der Schiene wirkt, einen Zwischenring 16 und einen zentralen Körper oder ein Radzentrum 18, der bzw. das an gegenüberliegenden Seiten relativ zu den Ringen 12 und 16 vorspringt, wobei der zentrale Körper 18 auf seiner Rückseite einen im wesentlichen trapezförmigen Hohlraum aufweist, in welchem der Zwischenring 16 untergebracht ist, der mit der Rückwand des Reifens 12 fluchtet.
Der Ring 16 und das Radzentrum 18 umschreiben an den gegenüberliegenden Seiten, die im wesentlichen mit den vertikalen Wänden der Reifen 12 ausgerichtet sind, einen ringförmigen versenkten Sitz 20, 20', in Übereinstimmung mit welchem sie mit einem Durchgangsloch für einen Vorspannbolzen bzw. speziellen Bolzen 22 versehen sind, wobei ein Kopf 24 des Bolzens 22 in einem Sitz 20 untergebracht ist, während eine Mutter 26 im gegenüberliegenden Sitz 20' anliegt. Der Ring 16 und das Radzentrum 18 weisen im oberen in Richtung auf den Reifen 12 weisenden Teil eine Oberfläche auf, die deutlich in Richtung auf die Innenseite oder in Richtung auf das Zentrum des Rads 10 geneigt ist, einen V-förmigen konkaven Sitz begrenzt, der an gegenüberliegenden Enden durch Schultern 28 geringer Höhe begrenzt ist, wobei der untere Abschnitt des Reifens 12, der in Richtung auf die oberen Teile des Rings 16 und des Radzentrums 18 weist, eine komplementäre Konfiguration aufweist, die eine konvexe Oberfläche bildet, die an gegenüberliegenden Seiten durch Schultern 28' geringer Höhe begrenzt ist.
Dadurch ist zwischen dem Reifen 12 auf der einen Seite und dem Ring 16 mit dem Radzentrum 18 auf der anderen Seite ein V-förmiger Ringsitz realisiert, wobei die Höhe dieses Sitzes vorteilhafterweise zwischen 5 und 15 mm beträgt, während seine Tiefe geringfügig niedriger bzw. geringer ist als die Höhe, die daraus resultiert, daß der Ring 16 und das Radzentrum 18 in ihrem zum Reifen 12 weisenden oberen Teil zusammengebracht sind. Der Ringsitz nimmt mehrere Sektoren auf, die das Dämpfen der Spannungen des Rads 10 verwirklichen und gleichzeitig die Trag- und Ausrichtbasis des Reifens 12 bilden, dessen Seitenfläche in Berührung mit der Schiene gelangt.
Gemäß dieser Erfindung sind einige der Dämpfungssektoren durch Blöcke 30 aus Metall gebildet, bevorzugt aus Eisen oder seinen Legierungen, mit einer Konfiguration komplementär zu derjenigen des vorstehend genannten V-förmigen Ringsitzes und wenigstens entlang den gegenüberliegenden oberen und unteren Seiten mit einer Abdeckung 30' aus elastomerem Material, entweder synthetischen oder natürlichen Ursprungs, versehen. Diese Abdeckung hat vorteilhafterweise eine gleichmäßige Dicke zwischen 0,5 und 3 mm.
In Übereinstimmung mit der vorstehend genannten nicht beschränkenden Ausführungsform wechseln die Blöcke 30 in dem V- förmigen Ringsitz systematisch mit weiteren herkömmlichen Blöcken ab, die vollständig aus Gummi hergestellt sind und bevorzugt eine größere Länge im Vergleich zu den zuerst genannten haben und in Fig. 1 mit 32 bezeichnet sind; diese Blöcke haben im Vergleich zu den Metallblöcken 30, die mit Elastomermaterial 30' abgedeckt sind, eine geringfügig größere konstante Dicke.
Die Blöcke oder Dämpfungssektoren 30, 32, die nahe zueinander liegen, füllen den V-förmigen Ringsitz, der zwischen dem Reifen 12 und dem Paar von Elementen 16, 18 oder dem Zwischenring und dem Radzentrum, die miteinander verbunden sind, vollständig aus und vervollständigen auf diese Weise die Struktur des Rads 10.
Da die Blöcke die aus Gummi bestehen oder mit einem elastomeren Material abgedeckt sind, einen isolierenden Sektor innerhalb des Rads 10 bilden, ist ein Leiter 34 vorgesehen, der die Erdung zwischen dem Radzentrum 18, das mit dem Zwischenring 16 verbunden ist, und dem Reifen 12 sicherstellt. Ein Ende des geflochtenen Leiters, der vorteilhafterweise im Sitz 20 untergebracht ist, ist mittels eines Vorspannbolzens 34 oder dergleichen mit dem Radzentrum 18 verbunden, und das gegenüberliegende Ende des geflochtenen Leiters ist seinerseits durch einen analogen Bolzen 30' mit einer geformten Platte 36 verbunden, die durch eine Schraube 38 integral mit der äußeren vertikalen Wand verbunden ist, die sich über dem Sitz 20 erstreckt.
Der Zusammenbau des Rads 10 sieht die Verbindung des Rings 16 mit dem Radzentrum 18 durch Bolzen 24 vor, das Anordnen in dem V-förmigen Sitz der Blöcke 30, 32 und das Positionieren des Reifens 12 in Berührung mit den Blöcken; die Oberseite der Blöcke 30, 32 erzeugt eine Verankerungs- und Ausrichtbasis für den Reifen 12, der auf ihnen mit seiner inneren konvexen Seitenfläche ruht. Während des Gleitens auf der Schiene sind Verschiebevorgänge des Reifens 12 relativ zum Radzentrum 18 sowohl in radialer Richtung wie in axialer Richtung aufgrund des Vorhandenseins der Metallblöcke 30 mit Elastomerabdeckung 30' begrenzt, die die Gesamtstruktur des Rads 10 versteifen. Außerdem wirken die Blöcke 30 als seitliche Rippen auf gegenüberliegenden Seiten für den Reifen 12, da sie verhindern, daß seine radiale Bewegung größer als der Freiraum wird, der für die Dimensionierung der Blöcke 30 relativ zu ihren jeweiligen Sitzen vorhanden ist, wobei hohe Spannungen dort eine Kompression bzw. ein Zusammendrücken der Gummiblöcke 32 einleiten, deren Dicke geringfügig größer ist als diejenige der anderen Blöcke 30, wobei ein derartiges Zusammendrücken durch die Metallblöcke 30 aufgehoben wird, deren dünne elastische Abdeckung 30' einen weiteren begrenzten Dämpfungsabschnitt zwischen den Metallteilen des Rads 10 bildet.
Aufgrund der speziellen Last- und/oder Spannungsanforderungen an das Rad 10 können die Blöcke 30 offensichtlich relativ zu der beispielhaft gezeigten Ausführungsform unterschiedlich bemessen sein, oder sie können in unterschiedlicher Weise sich mit den Gummiblöcken abwechseln. Aus diesem Grund kann die Abdeckung aus Elastomermaterial 30' auf den Blöcken 30 eine mehr oder weniger große Dicke aufweisen.
Wie aus Vorstehendem hervorgeht, liegen die durch diese Erfindung erzielten Vorteile auf der Hand.
Bei dem Gegenstand dieser Erfindung bildenden elastischen Rad kann die Steifheit des gesamten Aufbaus durch das Einsetzen der Metallblöcke 30 abwechselnd mit den Gummiblöcken 32 geeignet variiert werden, um die Verschiebevorgänge des Rads 12 relativ zum Radzentrum 18 stark zu beschränken; das Vorsehen von seitlichen Gegenrippen ist deshalb überflüssig, die zusätzliche Arbeitsvorgänge mit damit verbundener Kostenerhöhung mit sich bringen, um die axiale Bewegung des Reifens über eine gegebene Grenze hinaus zu verhindern.
Die vorstehend erläuterte und nachfolgend beanspruchte Erfindung ist lediglich beispielhaft erläutert worden, was bedeutet, daß sie zahlreichen Modifikationen und Abwandlungen zugänglich ist, die jedoch sämtliche in den Schutzumfang der Erfindung fallen, die in den Ansprüchen 1 bis 8 festgelegt ist.

Claims

1. Elastisches Rad (10), aufweisend einen zentralen Körper oder ein Radzentrum (18) und einen Zwischenring (16), die miteinander verbunden sind, einen peripheren Reifen (12) und mehrere Dämpfungssektoren oder Blöcke (30), (32), die in einem Ringsitz untergebracht sind, der zwischen den Radzentren (18) mit dem Ring (16) und dem Reifen (12) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Blöcke (30) aus Metall mit einer Elastomermaterial-Abdeckung (30') und Blöcken (32) besteht, die vollständig aus Gummi hergestellt sind und sich mit den Blöcken (30) abwechseln, relativ zu welchen sie eine größere Dicke aufweisen.

2. Elastisches Rad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (30') der Blöcke (30) aus Elastomermaterial entweder natürlichen oder synthetischen Ursprungs hergestellt sind, das sich über eine Länge zwischen 0,5 und 30 mm zumindest entlang den oberen und unteren Seiten erstreckt.

3. Elastisches Rad nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Blöcke (32) mit den Abdeckungen (30') kürzer sind als die Gummiblöcke (32) und sich systematisch mit diesen abwechseln.

4. Elastisches Rad nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Blöcke (30), (32) ein im wesentlichen V-förmiges Profil aufweist, das an die Unterseite in einem komplementären konkaven Sitz angrenzt, der dadurch gebildet ist, daß der höhere Teil des Radzentrums (18) und der Zwischenring (16) miteinander verbunden sind, wobei die gegenüberliegende Oberseite der Blöcke an die innere konvexe Seitenfläche des Reifens (12) angrenzt.

5. Elastisches Rad nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche des Reifens (12) zumindest komplementär zu der Konfiguration der Oberseite der Blöcke (30) mit der Abdeckung (30') ist.

6. Elastisches Rad nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringsitz zur Aufnahme der Blöcke (30), (32), die durch die Innenseitenfläche des Reifens (12) und durch die Außenseite des Rings (16) des Radzentrums, die miteinander verbunden sind, begrenzt ist, eine Höhe aufweist, die zwischen 5 und 15 mm liegt, und eine Tiefe, die geringer ist als die Höhe, die daraus resultiert, daß der Ring (16) und das Radzentrum (18) zusammenkommen.

7. Elastisches Rad nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß entlang der inneren vertikalen Wand des Zwischenrings (16) und dem Radzentrum (18) ringförmige versenkte Sitze (20), (20') jeweils vorgesehen sind, in deren Entsprechung die Bauteile (16), (18) mit einem Durchgangsloch für einen Bolzen (22) versehen sind.

8. Elastisches Rad nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringsitz (20), der entlang den inneren vertikalen Wänden des Zwischenrings (16) und dem Radzentrum (18) vorgesehen ist, ein geflochtener Leiter (34) vorgesehen ist, der an den gegenüberliegenden Enden mittels Schrauben (34), (34') mit dem Radzentrum (18) und einer Platte (34) verbunden ist, die mittels einer Schraube (38) mit der inneren vertikalen Wand des Reifens (12) verbunden ist.