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Gegossener Radkörper für Lauf- oder Treibräder von Eisenbahnfahrzeugen
od. dgl. Die Erfindung bezieht sich auf einen gegossenen Radikärper für Lauf- oder
Treibräder für Eisenbähnfährzeuge, Straßenbähne:n od..dgl. Derartige Radkörper bestehen
aus einem aus Radnabe, Speichen und Felgenkranz bestehenden einheitlichen Gußstück.
Im allgemeinen wird auf den Felgenkranz ein gesondert gefertigter Radkranz oder
eine Lauffläche aufgezogen.
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Die bekannten Arten von .derartigen Gußrädern, insbesondere die Treibräder
von Lokomotiven, weisen verschiedene Mängel auf, zu denen vor allem :die .geringe
Widerstandsfähigkeit gegenüber der sich .beim Laufen des Rades aus dem Drehmoment
ergebenden hohen Beanspruchung hinzukommt. So tritt oft an der Verbindungsstelle
zwischen ,Speiche und Felgenkranz ein Bruch auf, der vornehmlich von der unterschiedlichen
Abkühlung der gewöhnlich massiv ausgeführten Speichen und des Felgenkranzes :beim
Gießen des Radkörpers herr'ü'hrt. Bei den hohen Fahrbeanspruchungen treten Brüche
an Seigerungsstellen infolge der dortigen Schwächung des Querschnittes auf. Auch
können die Belastung und Beanspruchung des Felgenkranzes eine Du.rchbiegung der
Speichen verursachen, was ein Richten des Rades nach einer verhältnismäßig kurzen
Laufdauer erforderlich macht. Damit derartige Räder ,den hohen Fahrbeanspruchunben
gewachsen sind, müssen sie unnötig massiv und schwer gehalten sein, wodurch jedoch
:Schwierigkeiten beim: Gießen auftreten, insbesondere
wenn ein
sauberer fehlerfreier Guß unumgänglich ist.
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;Die Erfindung bezweckt die Beseitigung .der Nachteile der bekannten
Radkörperarten und ein vorteilhafteres Gießen durch eine besondere Ausbildung des
Gußkörpers, insbesondere für Lokomotivräder. Durch Anwendung von kanalförmig gestalteten
Querschnitten wird eine beträchtliche Verringerung des Radkörpergewichtes erzielt,
ohne die Festigkeit gegenüber den Betriebsbeanspruchungen herabzusetzen; gleichzeitig
wird der Gußvorgang erleichtert und ein sauberer und einwandfreier Guß erzielt,
und auch Materialanhäufungen werden vermieden, die die Gefähr eines Bruches infolge
Selgerungen oder Abkühlungsspannungen bieten.
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Es sind schon Radkörper bekannt, bei denen einzelne Teile kanalförmig
.ausgestaltet sind. So wurde schon einmal der Felgenkranz eines Rades kanalförmig
mit sich nach innen erstreckenden Flanschen ausgebildet. Andererseits sind geschmiedete
Speichenräder bekannt, bei denen das Speichenrad Speichen .mit T-förmigem Querschnitt'
aufweist, die man zwar vom haliben Querschnitt aus gesehen als in etwa kanalförmig
ausgespart ansehen kann, die jedoch nicht mit der erfindungsgemäßen kanalförmigen
Ausspiarung der Speichen bei dem gegossenen Radkörper für Lauf- oder Treibräder
von Eisenbahnfahrzeugen gleichgesetzt werden können. Ferner sind ;gegossene Radkörper
bekannt, bei denen die röhrenförmig bzw. kastenförmig gehaltenen Speichen, deren
Außenwandungen stellenweise zur Erleichterung der Kernentfernung und Erzielung einer
einigermaßen sicheren Lagerung der beim Gießen einzulegenden Kerne lediglich durchbrochen,
jedoch nicht kanalförmig ausgebildet sind, allmählich in die Felge .des Rades übergehen.
Die bekannte Konstruktion ist jedoch ,so kompliziert, .daß mit entsprechend komplizierten
Kernen gegiossen werden muß, .deren Lage wegen der geschlossenen kastenförmigen
Konstruktion nicht mit der bei Eisenbahnrädern ganz -besonders erforderlichen Sicherheit
kontrolliert werden kann. Der Hauptkern und, die Zwischenkerne müssen sehr kompliziert
sein, um ein solches geschlossen korstruierte@s Gußr.ad so einzubetten und gießen
,zu können, :daß an jeder Stelle die Wandstärke das vorgeschriebene .Sollmaß nach
:dem Guß audweist. Die .Speicheninnenseiten gehen bei der bekannten Konstruktion
nicht bis zum den Druck aufnehmenden Felgenkranz durch, sondern der Druck muß infolge
der die Spannungslinien einschnürenden Öffnungen in den Speichenaußenwandungen auf
Umwegen über ,zwei seitliche Stelzen irden Fellgenkranz übergeführt werden, was
einer außerordentlich starken Schwächung gleichkommt. Bei gegossenen Treibrädern
mit massivem Felgenkranz wurde auch schon vorgeschlagen., ein kleines Speichenstück
kanalförmig auszusparen, - wobei jedoch Hinterschneidungen beibehalten wurden, ,die
beim Gießen der Speichen wiederum Einzelkerne erforderlich machten.
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Bei tdem erfindungsgemäß gestalteten gegossenen Radkörper handelt
es sich um die Vereinigung der nachfolgenden Arei Merkmale: a) Ausbildung des Felgenkranzes
auf seiner ganzen Umfangslänge als mit seinem Basissteg längs des Umfangs verlaufender
und sich reit seinen-Flanschen nach innen erstreckender Kanal, b) kanalförmige Aussparung
der von der Radnabe bis zum Basissteg verlaufenden Speichen auf ihrer ganzen Länge,
c) stetiger, d. h. allmählich und sprunglos verlaufender Übergang der Speichen
in die Kanten und inneren Seiten der Flansche sowie in den Basissteg des Felgenkranzes,
und es wird Schutz ausschließlich für die C2esamtkomibi:nation begehrt.
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Durch !die gleichzeitige Anwendung dieser Merkmale ergibt sich eine
offene Gußkonstruktion., die keine Schwierigkeiten weder in gießtechnischer noch
in festigkeitsmäßiger Hinsicht bietet. Insbesiondere tauchen die Speichen kontinuierlich
und nicht etwa nur seitlich in den Felgenkranz ein, so daß sich eine günstige Kraftführung
trotz .der völligen Aussparung ergibt in einer Art, die das erfindungsgemäße Rad
auch für sehr schwere Lasten, nämlich als Lokomotivrad, geeignet macht. Die Spannungen
werden von den Speichen aus sicher und übersichtlich in :den kanalförmigen Felgenkranz
übergeleitet, und zwar unter Erzielung einer nicht nur vorteilhaften, sondern auch
sicherenGießwel Se.
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Demnach ist der gemäß der Erfindung ausgestaltete gegossene Ra.dikörper
für Lauf- oder Treibräder von Eisenbahnfahrzeugen od. dgl. dadurch gekennzeichnet,
daß der Felgenkranz auf seiner ganzen Umfangslänge als mit seinem Basissteg längs
des Umfangs verla:wfender und sich mit seinen Flanschen nach innen erstreckender
Kanal ausgestaltet ist, idaß .ferner die von der Radnabe bis durch zum: Basissteg
verlaufenden Speichen auf ihrer ganzen Länge kanalförmig ausgespart sind und daß
die Speichen in die Kanten und inneren Seiten der Flansche .sowie in .den Basissteig
des Felgenkranzes stetig übergehen.
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Bei einem derartigen Radkörper mit mehr als eineue Nabenlkörper, @beispielsweise
bei Treibrädern für Lokomotiven mit einer Laufnabe .und einer Treibstangennabe,
erstrecken sich die ausgesparten Speichen ,zweckmäßig von den Naben aus radial zum
kanalförmigen Felgenkranz hin.
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Die kanalförmig ausgesparten Speichen können sich in Richtung nach
außen stetig verjüngen und auch im Querschnitt von der oder den Naben zum Felgenkranz
hin schwächer werden.
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Der Kanal im Felgenkranz wird vorteilhaft in Form einer stetigen Kurve
gut ausgerundet, wobei die vom Felgenkranz ausgehenden Flansche ebenfalls gut abgerundet
in, die Speichen übergehen.
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Die den Kanal der Speichen bildenden Aussparungen können an der Seite
der Laufnabe erweitert .sein und durch schmale Stege voneinander getrennt gehalten
werden.
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Ferner können idie gegenüberliegenden Seitenteile der U-förmig ausgesparten
Speichen im. spitzen Winkel zueinander stehen.
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Die Ausnehmungen in :den Speichen können in der Weise ausgebildet
sein,.daß der Basissteg- dieser
Ausnehmungen sich an einer Seitenfläche
des Radkörpers befindet.
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Die ausgesparten Speichen und der kanalförmig g o estaltete Felgenkranz
haben eine wesentliche Gewichtsverminderung zur Folge, trotzdem widersteht der Radkörper
den Beanspruchungen besser als bei den bisherigen Ausführungen, und zwar ohne bleibende
Deformation und ohne Überschreitung der Elastizitätsgrenze des Materials. Durch
die Aussparung der Speichen und des Felgenkranzes läßt sich darüber hinaus ein sauberer
und einwandfreier Gu.ß mit Leichtigkeit erzielen. Ferner ist infolge der offenen
Konstruktion des Radkörpers ein erleichterter Zugang zu Teilen des Fahrwerks, insbesondere
von Lokomotivgin, ermöglicht, das sich auf der Innenseite des Radkörpers befindet
und regelmäßig geschmiert oder eingestellt werden muß.
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Die äußeren Ränder der ausgesparten Speichen und die diese Ränder
verbindenden Querstege verjüngen sich ebenfalls von,der Radnabe zum Felgenkranz,
wobei die Aussparung .der Speichen in die Aussparung des Kranzes übergeht, so daß
,zwischen zwei Speichen ein entsprechend ausgesparter Kanal zustande kommt.
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Der Erfindungsgegenstand ist in der Zeichnung in mehreren Ausführungsbeispielen
veranschaulicht.
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Fig. i ist eine Seitenansicht eines Gußradkörpers für Eisenbahnen
.mit teilweisem Schnitt; Fig. 2 ist eine- Ansicht des in Fig. i dargestellten Radkörpers
von der anderen Seite; Fig. 3 ist ein Schnitt nach der Linie III-III der Fig. i
; Fig. 4 und 5 veranschaulichen im Teilausschnitt Einzelheiten des Radkörpers nach
den Fig. x bis 3; Fig.6 und 7 stellen Querschnitte nach VI-VI und VII-VII der Fig.
2 .dar; Fig. 8 ist eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eines Lokomotivtreibrades;
Fig.9. und io sind .Schnitte nach IX-IX und X-X,der Fig. 8,; Fig. i i und 12 zeigen
Querschnitte der Radspeichen .nach XI-XI und XII-XII .der Fig. vo; Fig. 13 ist ein
Querschnitt nach XIII-XIII .durch den Felgenkranz des Radkörpers der Fig.8; Fig.
14 ist ein Querschnitt nach XIV-XIV der Fig. 8; Fig. 15 und 16 zeigen Einzelheiten
in Teilausschnitten des Radkörpers der Fig. g.
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Der Radkörper ist in .den Ausführungsbeispielen der Fig. i bis 7 mit
5 bezeichnet und besitzt eine Nabe 6 zur Aufnahme einer entsprechenden, nicht dargestellten
Achse, einen Felgenkranz 7 und Speiohen 8, die sich von der Nabe 6 bis zu Odem Felgenkranz
7 erstrecken. Der aus der Nabe 6, dem Felgenkranz 7 und den Speichen 8 bestehende
Radkörper stellt ein einziges Gußstück aus, H.artguß oder Temperguß oder einem Stahl
entsprechender Zusammensetzung dar. Die Speichen 8 sind kanalförmig ausgebildet,
d. h. im Querschnitt U-förmig, wobei die Aussparung i i innerhalb jeder Speiche
in radialer Richtung und die Innenfläche 12 der Speiche im wesentlichen parallel
zu der Außenfläche 13 verläuft. Der die beiden Seiten oder Flansche 15 verbindende
Steg bzw. Teil 14 ist gerundet, und die Seiten oder Flansche gehen von dem Teil
14 nach außen auseinander, wobei die äußeren Kanten abgerundet oder wulstartig verstärkt,
wie bei 16 (Fig. 6 und 7) dargestellt, ausgeführt sind.
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Die Speichen 8 verjüngen sich gleichförmig und stetig von der Nabe
6 bis zum Felgenkranz 7, und zwar sowohl an den Seiten 15 als auch dem Steg 14 und
den verstärkten Kanten 16. Mit denn Felgen-,kranz 7 -und :den Speichen 8 sind Stege
oder Rippen r7 verbunden, die nach innen und parallel zueinander verlaufen. Die
Kanten .der Rippen 17 sind ebenfalls abgerundet oder verstärkt, wie bei i8 gezeigt,
und die beiden parallelen Rippen 17 und der mit diesen verbundene Stegteil .des
Felgenkranzes 7, der sich zwischen zwei benachbarten Speichen erstreckt, ergeben
einen im Querschnitt U-förmigen Teil i9 großer Festigkeit, der ohne Schwierigkeit
gegossen werden kann.
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Das in den Fig. 8 bis 16 dargestellte Lokomotivtreibrad ist mit 2o
bezeichnet und aus Stahl entsprechender Zusammensetzung im Guß als einheitliches
Stück hergestellt. Der Radkörper 2o ist mit einer im Felgenkranz 7 zentral gelegenen
Nabe 6 und sich verjüngenden ,Speichen 8 verseihen, die sich von .der Nabe bis zum
Felgenkranz erstrecken. Die Speichen 8 sind wiederum kanal- oder U-förmig gehalten.
Anden Verbindungsstellen der Speichen mit dem Felgenkranz 7 befinden sich albgerundete
Verbindungsteile io mit einem stetigen Übergang von der Speiche zu dem Felgenkranz,
wie bei dem Radkörper der. Fig. i :bis 7 beschrieben ist.
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Die zwischen benachbarten Speichen sich erstreckenden Stege 17 bilden
ein einheitliches Stück mit dem, Felgenkranz 7 und den Speichen 8 und ergeben einen
einen tiefen Kanal 3:2 erzeugenden Teil i9. Die ausgesparten Speichen .besitzen
nach außen sich erweiternde Seitenflansche 15, die durch den abgerundeten Mittelsteg
14 verbunden sind. Die Aussparung i i zwischen diesen Flanschen erstreckt sich in
der Längsrichtung der Speichen von .der Nabe 6 zum Felgenkranz 7. An den inneren
Enden der Speichen sind die Aussparungen i i bei 21 etwas erweitert und werden durch
Stegteile 22, die sich radial von der Nabe 6 erstrecken, getrennt gehalten. Die
Nabe 6 weist eine,zweite Nabe oder Verdickung 23 auf mit einer zur Bohrung .der
Nabe 6 parallelen Bohrung zur Aufnahme eines entsprechenden Bolzens für die Treibstange.
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Für den Gewichtsausgleich befindet sich auf der anderen Seite .des
Teiles 2.3 ein gegossener Teil 24, der innerhalb des Felgenkranzes 7 liegt und mit
Seitenwänden z5 und 26 versehen ist und weiterhin eine Wandung 27 als Sehne aufweist.
Der kastenförmig gestaltete Aus.gleichtei124 erstreckt sich zwischen den Speichen
811 bis 8b, wobei Stege 28 in radialer Richtung durch das kastenförmige Gehäuse
24 als Fortsetzung der zwischen den Speichen 8a und 8b vorhandenen Speichen verlaufen.
Die Stege 28 trennen das Au@gleichstück 24 in
Zellen 29, und die
in den Wandungen 2(5 und 26 während des Gießens vorhandenen Öffnungen 3,o zu den
Zellen 29 können nachher wie bei 31 geschlossen werden.
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Ein nicht dargestellter Radkranz od. dgl. kann auf -den Radkörper
zur Vervollständigung des Laufrades für Güter- ,oder Personenwagen und eines Treibrades
für Lokomotiven aufgezogen wenden.
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Jede Speicheß weist trotz des ausgespartenQuerschnittes die erfo.r,derl'iche
Festigkeit auf und ist von jedem überflüssigen Material befreit und damit imGewicht
reduziert. Der Felgenkranz 7, der zwischen den Speichen 8 ausgespart ist, .besitzt
ebenfalls die erforderliche Festigkeit, weiterhin auch der feste Stegteil des Kanals
32.
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In .der Praxis haben :die Kanäle 3@2 des Felgenkranzes 7 abgerundete
Ecken oder Verstärkungen. Man kann .aber auch den Kanal 32 zwischen den Flanschen
17 in einer stetig verlaufenden abgerundeten U-förmigen Kurve (herstellen.
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Durch die in den Speichen 8 Abis zur Nabe sich erstreckenden Aussparungen
i i wird zusammen mit dem Kanal 32 des Feligenkranzes 7 jegliche Verdickung des
Querschnittes vermieden, insbesondere an den Verbindungsstellen der Speichen mit
der Nabe .und dem Felgenkranz; so daß beim Abkühlen sich ergebende sogenannte schwache
Stellen nicht entstehen können. Die erfindungsgemäße Konstruktion erleichtert den
Gießvorgang des Radkörpers wesentlich.