NL1004761C2 - Wielkern - Google Patents

Description

Titel: Wielkem

De onderhavige uitvinding betreft een wielkem voor wagentjes of andere voertuigen, die gebruikt worden onder andere in achtbanen en andere installaties van 5 attractieparken.

In de stand van de techniek is het bekend om voor wagentjes of andere voertuigen die gebruikt worden onder andere in achtbanen en andere installaties van attractieparken wielen of wielkemen te fabriceren uit een aluminiumlegering. Vanwege de goede gietbaarheid daarvan worden voor deze toepassing veelal Al-Si- 10 legeringen gebruikt. Wagentjes of andere voertuigen die gebruikt worden in de achtbanen en andere installaties van attractieparken omvatten niet alleen wielen voor de voorwaartse beweging van het voertuig op de installatie, maar ook wielen waarmee het voertuig in de installatie aanligt tegen een geleiding.

Deze geleidingswielen maken niet continu contact met de geleiding, maar het 15 contact tussen het geleidingswiel en de geleiding vindt plaats met onderbrekingen. Wanneer het contact tussen een geleidingswiel en de geleiding wordt verbroken zal de rotatiesnelheid van het wiel afnemen. Wanneer het contact tussen het geleidingswiel en de geleiding vervolgens weer wordt hersteld, zal het geleidingswiel blootstaan aan een grote versnelling. Om de versnelling en de wisselende belastingen 20 die optreden bij het verbreken en weer herstellen van het contact tussen het geleidingswiel en de geleiding te kunnen doorstaan, is een geleidingswiel idealiter van een ductiel materiaal gemaakt. Om bovendien de schok die optreedt wanneer het wiel contact maakt met de geleiding, beter te kunnen opvangen wordt het loopvlak van de wielen bij voorkeur voorzien van een loopvlak uit kunststof. Het aanbrengen 25 van een dergelijk kunststof loopvlak heeft als tweede effect een geluiddempende werking. In de stand van de techniek is het gebruikelijk om de wielen die worden toegepast in achtbanen en vergelijkbare installaties te voorzien van een loopvlak uit polyurethaanrubber, bevestigd in een exotherme reactie in een vulcaniseerproces. De temperatuur kan bij die exotherme reactie oplopen tot 160°C.

30 Een eerste belangrijk nadeel van de wielen die gebruikt worden in achtbanen en vergelijkbare installaties volgens de stand van de techniek is, dat de gebruikte Al-Si-legeringen een relatief kleine breukrek hebben, kleiner dan 10%. Door de enorme mechanische belastingen waaraan de wielen blootstaan, bestaat het risico dat de 1004761 2 widen, volgens de stand van de techniek, zonder veel deformatie spontaan kunnen breken tijdens een overbelasting of na beschadiging. Zeker gezien het feit dat de achtbanen en vergelijkbare installaties meestal gebruikt worden in een omgeving waar veel mensen aanwezig zijn, betekent dat dit levensgevaarlijke situaties kan creëren.

5 Een tweede belangrijk nadeel van de wielen die gebruikt worden in achtbanen en vergelijkbare installaties volgens de stand van de techniek is, dat de mechanische eigenschappen van de gebruikte AL-Si-legeringen negatief veranderen onder invloed van een temperatuurbelasting in het bereik van 160°C. Dat betekent dat iedere keer dat op het wiel een loopvlak van polyurethaan door middel van een exotherme reactie 10 in het vulcaniseerproces wordt aangebracht, de mechanische eigenschappen van het wiel zullen veranderen. In de stand van de techniek wordt daarom het maximaal aantal malen dat een wiel voorzien mag worden van een nieuw loopvlak van polyurethaanrubber gelimiteerd, tot een beperkt aantal keren, bijvoorbeeld vijf maal.

Het doel van de onderhavige uitvinding is te voorzien in een wielkem voor 15 wagentjes of andere voertuigen, die gebruikt worden onder andere voor achtbanen en andere installaties van attractieparken, die de nadelen volgens de stand van de techniek niet hebben. Dat doel wordt in de onderhavige uitvinding bereikt, doordat de wielkem volgens de onderhavige uitvinding vervaardigd is uit een gietlegering die uitgedrukt in gewichtspercentages de volgende elementen omvat: 20 Al > 94,000 Mg > 4,500 Si <0,100 Cu < 0,015

Fe < 0,100 Mn < 0,007 Ti < 0,025 Zn < 0,050

Sn < 0,010.

Het is daarbij voordelig dat de wielkem volgens de onderhavige uitvinding 25 vervaardigd is uit een gietlegering die uitgedrukt in gewichtspercentages de volgende elementen omvat: 94,0 < Al < 95,0 4,5 < Mg < 5,0 0,005 < Si < 0,05 0,001 < Cu < 0,01 0,001 < Fe < 0,01 0,001 < Mn < 0,01 0,001 < Ti < 0,01 30 0,001 < Zn < 0,01 0,001 < Sn < 0,01

Het voordeel van het gebruik van de bovengenoemde Al-Mg-gietlegering is, dat deze legering een breukrek heeft die groter is dan 14% en een vermoeiingsgrens 1004761 3 heeft op een belasting boven 60 N/mm2. Uit "FEM" onderzoek is gebleken dat de hoogste spanning die wordt bereikt in dit wielontwerp voor een achtbaan maximaal circa 31 N/mm2 bedraagt. Dat ligt ver onder de vermoeiingsgrensbelasting van 60 N/mm2. Dat betekent dat een levensduurbepaling van de wielen voor het gebruik in 5 achtbanen en dergelijke niet van toepassing is, en dat de wielen in principe een onbegrensde levensduur hebben. Bij een ritlengte van 660 tot 1600 meter en bij een gebruik van vijfentwintig ritten per uur gedurende acht uren per dag, staan wielen in een achtbaan aan minimaal 0,3 tot 0,7 miljoen belastingswisselingen bloot. Aan wielen gebruikt voor dat doeleinde, omvattende legeringen volgens de huidige stand 10 van de techniek, zal maximaal na 10 tot 100 bedrijfsdagen vermoeiingsschade optreden. Aan wielen gebruikt voor dat doeleinde, volgens de onderhavige uitvinding, treedt geen vermoeiingsschade op. Een ander effect van aanwezigheid van een grote breukrek is, dat de wielkem kan deformeren zonder te breken. Dat betekent dat deformatie van de wielkem zich kan aankondigen zonder dat meteen het wiel breekt 15 en gevaarlijke situaties ontstaan.

Het is voordelig wanneer op de wielkem volgens de onderhavige uitvinding een loopvlak uit kunststof, zoals polyurethaan, is aangebracht.

Verrassenderwijs is gebleken dat de mechanische eigenschappen van de Al-Mg-legering die gebruikt wordt voor de wielkem volgens de onderhavige uitvinding 20 niet veranderen na een herhaalde temperatuursbelasting in een temperatuursinterval van 0 tot 180°. Dat betekent dat door het aanbrengen van een loopvlak uit kunststof, bijvoorbeeld van polyurethaan, in een exotherme reactie waarbij de temperatuur oploopt tot bijvoorbeeld 160°, de mechanische eigenschappen van de legering die gebruikt wordt voor de wielkemen volgens de onderhavige uitvinding niet 25 veranderen. Dat betekent dat het aanbrengen van een nieuw loopvlak uit polyurethaan in principe een oneindig aantal malen kan worden herhaald, zonder de mechanische eigenschappen negatief te wijzigen.

De onderhavige uitvinding betreft bovendien een werkwijze voor het vervaardigen van een wielkem, waarbij in een eerste stap een wielkem wordt 30 vervaardigd door middel van een gietproces uit een gietlegering die de volgende elementen omvat, weergegeven in gewichtspercentages: 1004761 4

Al > 94,000 Mg >4,500 Si < 0,100 Cu < 0,015

Fe < 0,100 Mn <0,007 Ti < 0,025 Zn < 0,050

Sn < 0,010.

Het is daarbij voordelig dat de gietlegering de volgende elementen omvat, 5 weergegeven in gewichtspercentages: 94,0 < Al < 95,0 4,5 < Mg < 5,0 0,005 < Si < 0,05 0,001 < Cu < 0,01 0,001 < Fe < 0,01 0,001 < Mn < 0,01 0,001 < Ti < 0,01 0,001 < Zn < 0,01 0,001 < Sn < 0,01, 10 en waarbij in een tweede stap op die wielkem een loopvlak wordt aangebracht uit kunststof, zoals polyurethaan.

Het is bovendien voordelig wanneer de wielklem volgens de onderhavige uitvinding wordt vervaardigd in een zandgietproces.

15 In de stand van de techniek worden wielkemen voor wagentjes die gebruikt worden in achtbanen en vergelijkbare installaties van attractieparken, zoals gezegd veelal gemaakt van een Al-Si-legering. Dergelijke wielen of wielkemen worden doorgaans gefabriceerd door middel van een coquillegietproces. De legering die gebruikt wordt voor de wielkemen of wielen volgens de onderhavige uitvinding 20 kunnen met voordeel worden vervaardigd door middel van een gietproces in zand. Na het vervaardigen van de wielkemen zelf kan door middel van een exotherme reactie, in een vulcaniseerproces, een loopvlak uit kunststof, zoals polyurethaanrubber, op de wielkemen worden aangebracht, waarbij de temperatuur daarbij oploopt tot maximaal 160°C. Zoals hierboven reeds vermeld veranderen daardoor de mechanische 25 eigenschappen van de gebruikte Al-Mg-legering niet.

Een van voordeel zijnde uitvoering van de wielkem volgens de onderhavige uitvinding wordt in de bijgaande figuren toegelicht.

Figuur 1 geeft schetsmatig een dwarsdoorsnede van het wiel volgens onderhavige uitvinding.

30 Figuur 2 geeft schetsmatig een bovenaanzicht van het wiel uit onderhavige uitvinding.

In de figuren 1 en 2 is te zien dat het wiel een wielkem omvat, die een naaf 1, een velg 2 en een aantal verstevigingsribben 3 omvat. Op de wielkem is een kunststof 1004761 5 loopvlak 4 bevestigd, waarmee het wiel contact maakt met een geleiding 5.

1004761

Claims (7)

1. Wielkem voor wagentjes of andere voertuigen die gebruikt worden onder andere in 5 achtbanen en andere installaties van attractieparken, met het kenmerk, dat die wielkem gemaakt is van een gietlegering die uitgedrukt in gewichtspercentages de volgende elementen omvat: Al >94,000 Mg >4,500 Si < 0,100 Cu < 0,015 Fe < 0,100 Mn < 0,007 Ti < 0,025 Zn < 0,050

10 Sn < 0,010.

2. Wielkem volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat die gietlegering uitgedrukt in gewichtspercentages de volgende elementen omvat: 94,0 < Al < 95,0 4,5 < Mg < 5,0 0,005 < Si < 0,05 15 0,001 < Cu < 0,01 0,001 < Fe < 0,01 0,001 < Mn < 0,01 0,001 < Ti < 0,01 0,001 < Zn < 0,01 0,001 < Sn < 0,01

3. Wiel, omvattende de wielkem volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat op 20 die wielkem een loopvlak uit kunststof, zoals polyurethaan, is aangebracht.

4. Werkwijze voor het vervaardigen van een wiel, met het kenmerk, dat in een eerste stap een wielkem wordt vervaardigd door middel van een gietproces uit een legering die de volgende elementen omvat, weergegeven in gewichtspercentages:

25 Al > 94,000 Mg > 4,500 Si <0,100 Cu < 0,015 Fe < 0,100 Mn < 0,007 Ti < 0,025 Zn < 0,050 Sn < 0,010.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat die legering de volgende 30 elementen omvat, weergegeven in gewichtspercentages: 1004761 94,0 < Al < 95,0 4,5 < Mg < 5,0 0,005 < Si < 0,05 0,001 < Cu < 0,01 0,001 < Fe < 0,01 0,001 < Mn < 0,01 0,001 < Ti < 0,01 0,001 < Zn < 0,01 0,001 < Sn < 0,01, 5 en waarbij in een tweede stap op die wielkem een loopvlak wordt aangebracht uit kunststof, zoals polyurethaan.

6. Werkwijze volgens conclusie 4 of 5, met het kenmerk, dat dat gietproces plaatsvindt in zand. 10

7. Werkwijze volgens een van de conclusies 4, 5 of 6, met het kenmerk, dat het loopvlak bestaat uit polyurethaanrubber, dat door middel van een exotherme reactie in een vulcaniseerproces wordt aangebracht op de wielkem, waarbij de temperatuur oploopt tot maximaal 160°C. 15 1004761