DE3245775C1 - Gummigefedertes Schienenrad - Google Patents

Description

• Ausgehend von diesem Stand der Technik hat sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe gestellt, bei gummigefederten Schienenrädern der eingangs genannten Art die Anordnung der Stützelemente in den Gummikörpern so zu gestalten, daß bei Herabsetzung der Genauigkeitsanforderungen beim Einpressen der Gummikörper in den Ringspalt zwischen Radreifen und Radfelge eine genaue Ausrichtung und Lagesicherung der Stützelemente unter Ausschließung jeder Fehlermöglichkeit gegeben ist, wodurch eine sichere Stabilisierung der Radfederung in beiden axialen Richtungen erreicht und gleichzeitig eine gezielte Einstellung der Federkennlinie in radialer Richtung ermöglicht wird.
• Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 niedergelegten kennzeichnenden Merkmale.
• Durch die Maßnahme, in einen in nicht vorgespanntem Zustand hohlen, an einer Seite offenen, kastenförmigen Gummikörper zwei Stützelemente einzulegen, die aus jeweils zwei in den radial inneren wie auch äußeren Eckbereichen des Gummikörpers gegenüberliegenden und sich über die tangentiale Länge des Gummikörpers erstreckenden Stützgliedern und mindestens einer diese Glieder jeweils verbindenden Diagonalstrebe bestehen, wobei die Diagonalstreben so an den Stützgliedern angeordnet sind, daß sie sich innerhalb des Gummikörpersmit Abstand zueinander kreuzen, wird in einfacher Weise erreicht, daß die Stützelemente nach dem Ausgießen mit Gummimasse innerhalb des nunmehr einen geschlossenen Gummiblock bildenden Gummikörpers unverrückbar festgelegt sind. Sie können sich auch beim Einpressen der Gummikörper in den Ringspalt zwischen Radreifen und Felge nicht verschieben. Die in den radial inneren wie äußeren Eckbereichen des Gummikörpers angeordneten Stützglieder liegen im eingebauten und verspannten Zustand des Gummikörpers innerhalb des Ringspaltes zwischen Radreifen und Felge kraftschlüssig an den Ringspalt begrenzenden Radialvorsprüngen des Radreifens und der Felge an, wobei die dem ursprünglichen Gummihohlkörper zugeordnete Gummischicht als Puffer zwischen den Stützelementen und den Radialvorsprüngen wirkt, somit verhindert, daß die aus Stahl bestehenden Stützelemente gegen den Stahl des Reifens bzw. der Felge reiben, wodurch bei Belastung des Rades an diesen Stellen durch vorzeitigen Reibverschleiß der Kraftfluß Radreifen - Stützelement - Felge beeinträchtigt würde.
• Je nach Anzahl der die Stützglieder verbindenden Diagonalstreben innerhalb eines Stützelementes kann die axiale Federsteifigkeit eines Gummikörpers praktisch bis zum Blockieren in dieser Richtung beeinflußt werden. Gleichzeitig kann jedoch dabei durch Auswahl eines Gummis mit entsprechender Shore-Härte die radiale Federungskennung auf den für die Fahreigenschaft des Rades gewünschten Wert eingestellt werden, wobei die höheren Shore-Härten einem kleineren, niedrigere Shore-Härten einem größeren radialen Federweg in Abhängigkeit des Zusammenpressens des Gummikörpers auf die vorgesehene Einbauhöhe entsprechen.
• Vorzugsweise wird der kastenförmige Gummihohlkörper nach Einlegen der Stützelemente mit Gummimaterial ausgefüllt, das im erhärteten Zustand die gleiche Shore-Härte aufweist wie das Gummimaterial des Hohlkörpers.
• Das Gummimaterial des Hohlkörpers kann aber auch wesentlich härter sein als das Gummimaterial, mit dem der Hohlkörper innen ausgefüllt ist Mit dieser Maßnahme kann bei sicherer Stabilisierung der Radfederung in axialer Richtung zusätzlich zu der durch die Stützelemente vorgegebenen radialen Federungskennung eine genaue Abstimmung der Radialfederung auch hinsichtlich der im Fahrbetrieb erforderlichen Dämpfungswirkung erzielt werden.
• Als zusätzliche Sicherung zur Vermeidung eines gegenseitigen Verschiebens der Stützelemente während des Einpressens des Gummikörpers in den Ringspalt können die Stützelemente im Kreuzungsbereich über eine durchgehende Achse miteinander beweglich verbunden sein.
• Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt F i g. t einen Radialschnitt eines gummigefederten Schienenrades im Bereich Reifen - Gummikörper -Felge, F i g. 2 einen Radialschnitt durch einen Gummikörper mit eingesetzten Stützelementen im Teilfertigzustand (nicht vorgespannt), Fig.3 schematisch in perspektivischer Darstellung einen Gummikörper mit eingelegten Stützelementen gemäß Anspruch 4, Fig.4 schematisch in perspektivischer Darstellung einen Gummikörper mit eingelegten Stützelementen gemäß Anspruch 5, Fig.5 schematisch in perspektivischer Darstellung einen Gummikörper mit eingelegten Stützelementen gemäß Anspruch 7.
• Das in F i g. 1 dargestellte Schienenrad ist aus einer Radscheibe 1 mit Felge 2 und einem mit dem üblichen Spurkranz 3 ausgebildeten Radreifen 4 zusammengesetzt. Der Radreifen 4 umspannt die Felge 2 mit radialem Abstand. Durch Ausnehmungen in Radreifen und Felge, seitlich begrenzt durch radiale Vorsprünge 5a des Radreifens 4 und radiale Vorsprünge 5b der Felge 2, ist zwischen Radreifen 4 und Felge 2 ein Ringspalt 6 gebildet, in den in an sich bekannter Weise eine Vielzahl von Gummikörpern 7 in formschlüssiger Halterung eingesetzt sind. Der einzelne Gummikörper 7 weist in seinem Inneren sich diagonal mit Abstand kreuzende Stützelemente 9 und 10 auf.
• Gemäß F i g. 2 besteht der Gummikörper 7 im nicht vorgespannten Zustand aus einem an einer Seite offenen Hohlkörper 8, in den über die offene Seite die Stützelemente 9 und 10 eingelegt und anschließend mit Gummimaterial 11, das in erhärtetem Zustand die gleiche Shore-Härte wie der Hohlkörper 8 aufweist, vergossen sind.
• Die Stützelemente 9 und 10 bestehen aus jeweils zwei in den radial inneren wie auch äußeren Eckbereichen des Hohlkörpers 8 gegenüberliegenden und sich über die tangentiale Länge des Gummikörpers erstreckenden Stützgliedern 9a und 9b bzw. 10a und lOb, die durch Diagonalstreben 9c und 10c miteinander verbunden sind.
• In F i g. 3 sind zwei sich innerhalb des Gummikörpers 7 diagonal mit Abstand kreuzende baugleiche Stützelemente 9 und 10 dargestellt, bei denen die in den radial inneren wie auch äußeren Eckbereichen des Hohlkörpers 8 gegenüberliegenden und sich über die tangentiale Länge des Hohlkörpers 8 erstreckenden Stützglieder 9a und 9b bzw. 10a und 10b über jeweils an einem Ende der entsprechenden Stützglieder angesetzte Diagonalverstrebungen 9c bzw. 10c miteinander verbunden sind.
• Gemäß F i g. 4 besteht das eine Stützelement 9 aus den in den radial inneren wie auch äußeren Eckbereichen des Gummi-Hohlkörpers 8 gegenüberliegenden Stützgliedern 9a und 9b, die sich über die tangentiale Länge des Hohlkörpers 8 erstrecken, wobei die Stützglieder 9a und 9b durch zwei in beiden Endabschnitten der Stützglieder 9a und 9b angesetzte Diagonalstreben 9c in Art eines Rahmens miteinander verbunden sind. Der so entstandene Rahmen wird berührungslos von der Diagonalverstrebung lOc des Stützelementes 10 gekreuzt, wobei die Diagonalstrebe 10c die Stützglieder lOa und {mob, in deren Mitte angesetzt, verbindet. Anstelle der einzelnen Diagonalstrebe 10c können auch zwei oder mehrere Diagonalstreben 10c vorgesehen werden, die die Stützglieder 10a und lOb in deren Mittenbereich miteinander verbinden.
• Die die Stützelemente 9 bzw. 10 bildenden Stützglieder 9a und 9b bzw. 10a und lOb sowie die zugehörigen Diagonalverstrebungen 9c und 10c bestehen aus fertigungstechnischen Gründen vorzugsweise aus Federstahldraht mit rundem oder viereckigem Querschnitt. Sie werden vorzugsweise aus einem Drahtstück gebogen (Stützelemente 9 und 10 nach F i g. 3) oder in ihren Einzelteilen miteinander verschweißt (so z.B.
• Stützelement 10 in F i g. 4). Bei viereckigem Querschnitt der Stützelemente können diese auch durch Ausstanzen aus einem entsprechenden Federstahlblech hergestellt werden.
• In F i g. 5 sind zwei Stützelemente 9 und 10 dargestellt, die über eine durchgehende Achse 12 im Kreuzungsbereich beweglich miteinander verbunden sind.
• Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die Ausführungsbeispiele gemäß den F i g. 3 und 4. Im Rahmen des Erfindungsgedankens, der für die Ausgestaltung und Anbringung der Diagonalverstrebungen eine berührungsfreie ungehinderte Kreuzungsmöglichkeit der Diagonalstreben fordert, können auch Diagonalverstrebungen vorgesehen sein, die sich nicht untereinander parallel laufend, sondern unter einem bestimmten Winkel berührungsfrei kreuzen. So können in den Ecken des Gummikörpers gegenüberliegende Stützglieder durch Diagonalstreben miteinander verbunden sein, die in der Diagonalebene gesehen V-förmig zueinander verlaufen, indem sie an dem einen Stützglied, an dessen Enden, an dem ihm diagonal gegenüberliegenden Stützglied in dessen Mitte anset- zen.
• Zur weiteren Erläuterung wird auf ein praktisches Ausführungsbeispiel verwiesen.
• Ein Gummikörper nach Fig. 4 wurde wie folgt hergestellt: In einem einseitig offenen Gummihohlkörper mit den Außenmaßen 70 55 (Grundfläche) und einer radialen Höhe von.40 mm, Wanddicke 8 mm, Härte des Gummis 55 Shore, wurden Stützelemente, wie in Fig.4 dargestellt, eingesetzt. Die Stützelemente bestanden aus Federstahldraht, 6 mm rund.
• Die eingelegten Stützelemente wurden anschließend mit Gummimasse, die nach dem Erhärten ebenfalls eine Shore-Härte von 55 aufweist, vergossen, so daß ein in sich geschlossener Gummikörper entstand.
• Vierundzwanzig derartige Gummikörper wurden in den Ringspalt eines gummigefederten Schienenrades, 670 mm Laufkreisdurchmesser, eingepreßt. Dabei wurde die radiale Höhe der Gummikörper von 40 auf 32 mm verringert.
• Das so zusammengebaute gummigefederte Rad wurde auf einem Prüfstand statisch durch Aufbringen von Radial- und Axialkräften untersucht.
• Dabei wurde die Radialfederung mit 4,3 kN/mm ermittelt.
• Bei der Axialfederung ergaben sich Werte von 1,61 kN/mm bei Krafteinwirkung auf die . äußere Spurkranzflanke und von 1,55 kN/mm bei Krafteinwirkung auf die innere Spurkranzflanke.
• Daraus ergibt sich, daß die axiale Stabilisierung oder die Spurführungssicherheit des Rades in beiden Axialrichtungen gegeben ist.
• Bei Stützelementen bestehend aus Federdraht mit einem Durchmesser von 8 mm ergab sich bei gleicher Radialfederung eine erhöhte axiale Steifigkeit von in diesem Falle 1,8 bzw. 1,77 kN/mm.

Claims (11)

1. Patentansprüche: 1. Gummigefedertes Schienenrad mit zwischen Radreifen und Felge gleichmäßig über den Umfang verteilt in einen durch Ausnehmungen in Radreifen und Felge gebildeten im wesentlichen rechteckigen Ringspalt eingesetzten vorgespannten Gummikörpern, wobei in den Gummikörpern jeweils ein über den Ringspaltquerschnitt diagonal verlaufendes, kraftschlüssig zwischen Radreifen und Felge wirksames formsteifes Stützelement angeordnet ist, d a -durch gekennzeichnet, daß jeder Gummikörper (7) in nicht vorgespanntem Zustand ein an einer Seite offener kastenförmiger Hohlkörper (8) ist, in den über die offene Seite ein diagonal verlaufendes Stützelement (9) und in der zweiten Diagonalen liegend ein weiteres Stützelement (10) eingelegt ist und der anschließend mit Gummimaterial (11) ausgefüllt, insbesondere ausgespritzt bzw.

   vergossen ist.
2. 2. Gummigefedertes Schienenrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Stützelement (9 bzw. 10) aus jeweils zwei in den radial inneren wie auch äußeren Eckbereichen des Hohlkörpers (8) gegenüberliegenden und sich über die tangentiale Länge des Hohlkörpers (8) erstrekkenden Stützgliedern (9a, 9b bzw. lOa, 10b) und mindestens einer die Stützglieder (9a, 9b bzw. 10a,-10b) verbindenden Diagonalstrebe (9c bzw. lOc) besteht
3. 3. Gummigefedertes Schienenrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Diagonalstreben (9c bzw. 10c) an den Stützgliedern (9a, 9b bzw. 10a, lOb) so angeordnet sind, daß sie sich innerhalb des Gummikörpers (7) mit Abstand zueinander kreuzen.
4. 4. Gummigefedertes Schienenrad nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß untereinander baugleiche Stützelemente (9 und 10), bei denen die Stützglieder (9a, 9b bzw. 10a, lOb) über eine ausmittig angesetzte Diagonalstrebe (9c bzw.

   10c) miteinander verbunden sind, vorgesehen sind (Fig. 3).
5. 5. Gummigefedertes Schienenrad nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Stützelement (9) die Stützglieder (9a und 9b) durch zwei in beiden Endabschnitten der Stützglieder (9a bzw. 9b) angesetzte Diagonalstreben (9c) und bei dem anderen Stützelement (10) die Stützglieder (lOa und - lOb) durch eine oder mehrere in deren Mittenbereich angesetzte Diagonalstreben (10c) verbunden sind (F i g. 4).
6. 6. Gummigefedertes Schienenrad nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützelemente (9 und 10) aus Federstahldrähten runden oder rechteckigen Querschnitts bestehen.
7. 7. Gummigefedertes Schienenrad nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützelemente (9, 10) im Kreuzungsbereich miteinander über eine durchgehende Achse (12) beweglich verbunden sind (F i g. 5).
8. 8. Gummigefedertes Schienenrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gummimaterial (11) im erhärteten Zustand die gleiche Shore-Härte wie das Gummimaterial des Hohlkörpers (8) aufweist.
9. 9. Gummigefedertes Schienenrad nach einem der Ansprüche 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Härte des Gummimaterials 50 bis 70 Shore A beträgt.
10. 10. Gummigefedertes Schienenrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das Gummimaterial des Hohlkörpers (8) wesentlich härter ist als das Gummimaterial (11) innerhalb des Hohlkörpers (8).
11. 11. Gummigefedertes Schienenrad nach einem der Ansprüche 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Härte des Gummimaterials des Hohlkörpers (8) 70 bis 85 Shore A und die Härte des Gummimaterials (tut) 45 bis 65 Shore A beträgt.

    Die Erfindung bezieht sich auf ein gummigefedertes Schienenrad gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

    Ein solches gummigefedertes Schienenrad ist Gegenstand der DE-OS 30 12378. Eine Ausführungsform dieser Druckschrift beinhaltet ein gummigefedertes Schienenrad mit zwischen Radreifen und Felge gleichmäßig über den Umfang verteilt in einen durch Ausnehmungen in Radreifen und Felge gebildeten Ringspalt eingesetzten vorgespannten Gummikörpern, wobei in die Gummikörper jeweils ein formsteifes Stützelement aus Stahl oder Kunststoff eingesetzt ist, das bezogen auf den Ringspaltquerschnitt diagonal kraftschlüssig einerseits an Radialvorsprüngen des Radreifens, andererseits an Radialvorsprüngen der Felge, anliegt.

    Das Stützelement ist in axial durchgehenden Ausnehmungen des nicht vorgespannten Gummikörpers untergebracht. Beim Verspannen des Gummikörpers beim Einbau in den Ringspalt zwischen Radreifen und Felge wird das Stützelement fest in der Ausnehmung gegen den Gummikörper gepreßt. Die im Vergleich zu dem Gummikörper größere axiale Breitenabmessung des Stützelements sichert dabei die ungestörte formschlüssige Anlage an sich diagonal gegenüberliegenden Radialvorsprüngen des Radreifens bzw. der Felge.

    Da je Gummikörper nur ein diagonal verlaufendes Stützelement vorgesehen ist, wird durch dieses Stützelement nur eine stabilisierende Wirkung in einer Axialrichtung erreicht Wird der Gummikörper beim Durchfahren von Weichen, Kreuzungen und anderen kritischen Bereichen des Schienenoberbaus in entgegengesetzter Richtung beansprucht, ist diese stabilisierende Wirkung in Axialrichtung nicht gegeben.

    Die funktionsgerechte Anordnung der Stützelemente in den Gummikörpern setzt außerdem ein sorgfältiges Ausrichten der Stützelemente in den Ausnehmungen der Gummikörper vor dem Einpressen der Gummikörper in den Ringspalt zwischen Radreifen und Felge voraus, wobei die Gefahr von im Gebrauchszustand der Räder nicht mehr erkennbaren Einbaufehlern gegeben ist, die naturgemäß bei der Vielzahl der über den Umfang des Rades verteilt angeordneten Gummikörper sehr zunimmt.