DE3208978A1

DE3208978A1 - Gummigefedertes schienenrad

Info

Publication number: DE3208978A1
Application number: DE19823208978
Authority: DE
Inventors: Willi 4630 Bochum Kasper; Franz 4690 Herne Murawa; Erwin Dr.Rer.Nat. 5810 Witten Raquet; Jürgen Dr.-Ing. 4630 Bochum Schneider
Original assignee: Krupp Stahl AG
Current assignee: Krupp Stahl AG
Priority date: 1982-03-12
Filing date: 1982-03-12
Publication date: 1983-09-29
Also published as: JPS58218401A; DE3208978C2

Description

Gummigefedertes Schienenrad
Die Erfindung betrifft ein gummigefedertes Schienenrad gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Die gattungsgemäß@n Schienenräder zeichnen sich jeweils durch eine bestimmte axiale Federhärte und eine bestimmte Fähigkeit des radialen Stoßabbaues aus. Bekannt sind derartige gummigefederte Schienenräder durch die DE-PS 1 206 006 und die DE-PS 2 353 221.
Der mit den gattungsgemäßen Schienenrädern erzielbare Fahrkomfort, zu dem auch möglichst niedere Fahrgeräusche zählen, läßt sich durch weichere Gummimischungen und damit. größere Federwege zwar verbessern, doch cjeht diese Verbesserung zu Lasten einer Einbuße in der axialen Steifigkeit, die die Betreiber von Straßenbahnen und dergl.
als ein wesentliches Kriterium ansehen. So sind Bestrebungen darauf gerichtet, gummigefederte Schienenräder mit einer verbesserten axialen Federhärte zu schaffen, bei denen die Fähigkeit des radialen Stoßabbaues nicht wesent-3 ich gemindert ist. Als eine Maßnahme hierfür schlägt die DJ;-PS 2 353 221 vor, in einen sich jeweils zur Mitte hin erweiternden Ringspalt in ihrer Kontur nicht korrespondierende Gummikörper einzubringen, um die Gummi- körper von der Mitte zu den Rändern hin unter zunehmende Vorspannung zu setzen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist der eben geschilderten Aufgabenstellung teilweise ähnlich und besteht darin, das radiale Federvermögen der gattungsgemäßen Schienenräder zu erhöhen, ohne daß die axiale Härte in gleichem Maße absinkt. Dabei ist weiterhin darauf zu achten, daß möglichst viele der insgesamt vorhandenen Gummi körper zu den von der Gummifederung zu übernehmenden Punktionen wirkungsvoll herangezogen werden.
Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, die gattungsgemäßen Schienenräder entsprechend den im Anspruch 1 niedergelegten Merkmalen auszubilden.
Auf Weiterentwicklungen gemäß den Unteransprüchen wird verwiesen.
Durch die Erfindung wird einmal eine Erhöhung des Federvermögens bei in bezug auf diese Erhöhung nur unwesentlicher Verminderung der axialen Härte und, über die Brhöhung des Federweges ausgelöst, eine bessere Verteilung der insgesamt aufzunehmenden Beanspruchung auf die dem jeweils nur auf Druck beanspruchten Gummikörper benachbarten Gummikörper erreicht. Dies ist darauf zurückzuführen, daß nunmehr die Gummikörper nicht nur in radialer Richtung von der Mitte zu den Rändern hin unter zunehmender Vorspannung stehen, sondern daß im Bereich der Vertiefung der einzelne Gummikörper auch in Umfangsrichtung unter zunehmender Vorspannung gehalten ist.
Obgleich bei nur einer sich in axialer Richtung erstrekkenden, muldenförmigen Vertiefung diese bevorzugt in der der Radfelge zugekehrten Basisfläche des Gummikörpers an- geordnet ist, kann si auch in der dem Radreifen zugekehrten Basisfläche des Gulemikörpers vorgesehen sein.
Besonders vorteilhaft ist jedoch die Ausgestaltung nach Anspruch 7, bei der neben der muldenförmigen Vertiefung in der der Radfelge zugekehrten Basisfläche in der dem Radreifen zugekehrten Basisfläche eine zentrale, sich beidseits in axialer Richtuny erstreckende Senke vorgesehen ist. Besonders günstig ist diese Ausgestaltung bei einem Radreifen, der in der Ringnut eine sattelförmige Erhebung aufweist, mit der eine in Umfangsrichtung verlaufende und quer zur Achsrichtung angeordnete Mulde in der zugeordneten Basisfläche des Gummikörpers korrespondiert.
Bei dieser Ausgestaltung ist die Härte der Gummikörper in Umfangsrichtung relativ groß, so daß auch die nur auf Schub beanspruchten Gummikörper hier in besonderem Maße einen wesentlichen Beitrag zur Gesamtfunktion der Federung leisten. überraschenderweise ist bei einem solchen Schienenrad auch die Grundschwingung in hervorragender Weise gedämpft.
Mit den in den Ansprüchen 2 bis 5 niedergelegten Maßnahmen läßt sich die Charakteristik der Gummikörper auf ihre im Schienenrad gewünschten Eigenschaften abstimmen.
Anspruch 6 enthält ein Merkmal, welches regelmäßig zur Anwendung kommt bzw. sich unter den Vorapannungsbedingungen regelmäßig einstellt. Es ist eine Dimensionierungshilfe zur Festlegung der maximalen Tiefe der Vertiefung.
Die Maßnahmen der Ansprüche 8 bis 10 werden im Zuge der Bescireibung der Abbildungen näher erläutert.
Durch den die Senke mit der Vertiefung verbindenden zentralen Druchbruch läßt sich die Spannungsverteilung im Gummikörper beeinflussen, gegebenenfalls kann er der Aufnahme eines gegenüber dem Gummi härteren Kernkörpers dienen.
Die Größenordnung des durch die Erfindung Erreichbaren wird im Vergleich zweier Räder mit einem Durchmesser von 670 mm deutlich. Einem Federweg von 1 mm beim gattunysgemäßen Rad stand als Versuchs(.rgebnis bei g].eicher Rad- t last von 5 t ein Federweg von 2 mm sehne nennenswerte Beeinträchtigung der axialen Steifigkeit gegenüber.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beigefügten Figuren dargestellt. Es zeigen Fig. 1 ein gummigefedertes Schienenrad in belastetem Zustand, Fig. 2 einen Ausschnitt aus einem Radreifen mit angesetzten Gummikörpern, Fig. 3 einen Ausschnitt aus einem gummigefederten Schienenrad mit vorgespannten Gummikörpern Fig. 4 einen Gummikörper mit durchgehender Vertiefung, Fig. 5 einen Gummikörper mit einer Mulde, Fig. 6 einen Gummikörper in der Seitenansicht, teilweise im Schnitt, Fig. 7 den Gummikörper nach Fig. 6 in der Stirnansicht, teilweise im Schnitt und Fig. 8 8 den Gummikörper nach Fig. 6 in der Draufsicht.
Das in Fig. 1 dargestellte gummigefederte Schienenrad besteht aus einem Radreifen 1 mit einem Spurkranz 2 und einer Radscheibe 4 mit einer Nabe 5 und einer Radfelge 6.
Im Radreifen 1 ist eine äußere Ringnut 3, in der Radfelge 6 eine innere Ringnut 7, vorgesehen. Zwischen Radreifen 1 und Radfelge 6 ist ein Leilweise von den Ringnuten 3 und 7 gebildeter Ringraum 8 vorhanden, in dem vorgespannte Gummikörper 9, 9a bis 9f angeordnet sind. Durch einen Pfeil 10 ist ein Belastungszustand angedeutet, bei dem die unteren Gummikörper 9a, 9b, 9c zusätzlich auf Druck, die seitlichen Gummikörper 9d und 9f auf Schub, beansprucht sind, während der Gummikörper 9e und die ihm benachbarten teilweise entspannt sind. Dazwischen liegen Gummikörper, die je nach ihrer Lage eine zusätzliche Druck-Schubbeanspruchung erfahren.
Fig. 2 könnte auch Ausschnitt aus einer Einbauphase sein, in der Gummikörper 9 in die äußere Ringnut 3 eingesetzt, jedoch noch nicht verspannt sind. Die Gummikörper 9 in Fig. 2 haben in ihrer, der dort nicht dargestellten Radfelge 6 zugeordneten, Basisfläche 11 eine in Umfangsrichtung zentrale, sich beidseits in axialer Richtung durchgehend erstreckende, muldenförmige Vertiefung 12, wobei die neben der Vertiefung 12 verbleibenden Restflächen 11 a und 11b mindestens 50 % der Basisfläche 11 ausmachen.
Die dem Radreifen zugeordnete, der Basisfläche 11 gegenüberliegende, Korrespondenzfläche 17 weist jeweils eine durehgehende Senke 1 8 auf In Fig. 3 sind die in Fig. 2 schon dargestellten Gummikörper 9 verspannt, indem nun die Radscheibe 4 eingesetzt ist. Durch die Verspannung werden die Gummikörper 9 so verformt, daß die Profilierungen, d.h. die Vertiefung und die Senke, nicht mehr zu sehen sind.
Fig. 4 zeit einen Gummikörper in perspektivischer Darstellung mit Blick auf eine axiale Stirnfläche 13, die Basisfläche 11 und eine radiale Stirufläche 1 6. Die ergänzenden Flächen des Gummikörpers 9 siiid nur durch Linien zu sehen, nämlich die Korrespondenzfläche 17, die weitere axiale Stirnfläche 14 und dl weitere, seitliche Stirnfläche 15. Auch dieser Gummikörper hat eine bis zu den axialen Stirnflächen 13 und 14 durchgehende Vertiefung 12, wie auc durchgehende Senke 18.
In Fig. 5 ist ein Gummikörper dargestellt, der in der Korrespondenzfläche 17 eine Mulde 19 aufweist, wobei diese Mulde 19 mit einer entsprechenden, umlaufenden, muldenförmigen Erhebung in der äußeren Ringnut 3 eines Radreifens korrespondiert. Die Mulde 19 wird von der Senke 18 gekreuzt, ist aber tiefer als diese, so daß die Senke 18 in zwei axiale Abschnitte 18a und 18b unterteilt ist.
In den Fig. 6 bis 8 ist eintM bevorzugte Ausführungsform des Gummikörpers 9, insbesondere bezüglich der Gestaltung der Vertiefung 12, dargestellt. Die Vertiefung 12, die in Fig. 8 nicht direkt zu sehen, aber gestrichelt eingezeichnet ist, hat eine ovale Form und ninunt etwa 35 % der Basisfläche ein, wobei der Abstand a der Vertiefung 12 von den axialen Stirnflächen 13 und 14 größer ist als der Abstand b der Vertiefung 12 von den seitlichen Stirnflächen 15 und 16.
Die gerade Linie 20 in Fig. 8 stellt den Übergang der äußercn, ebenen Flächen n in der Korrespondenz fläche 17 zur Mulde 19 hin dar. In der Mulde 19 ist hier eine ebenfalls muldenförmige Senke 18 eingearbeitet.
Bei einem Schienenrad für Cüterwagen wurden yute Ergehnisse mit Gummikörpernfolgender Abmessungen und Werte erzielt: Abmessungen i.m nicht komprimierten Zustand: Dicke: 30 bis 50 mm, Breite: 40 bis 60 mm, Länge: 70 bis 90 mm.
Shorehärte: 70 bis 90, insbesondere 80.
Kompressionsgrad der eigebauten Gummikörper: 1/4 bis 1/2, insbesondere 1/3.
Die Vertiefungen und Mulden haben eine Tiefe, die bei der eingestellten Kompression gerade flachgedrückt ist.

Claims

Ansprüche: 1.Cummigefedertes Schienenrad mit einer durch seitliche Schultern gebildeten äußeren Ringnut des Radreifens und einer inneren Ringnut der Radfelge und darin in Abständen angeordneten, unter Vorspannung stehenden Gummikörpern mit etwa rechteckförmiger Grundfläche, dadurch gekennzeichnet, daß die der Radfelge (6) zugeordnete Basisfläche (11) der entspannten Gummikörper (9,9a bis 9f) eine in Umfangsrichtung zentrale, sich beidseits in axialer Richtung erstreckende, muldenförmige Vertiefung (12) aufweist und daß die neben der Vertiefung (12) verbliebenen Restflächen (11a,11b) mindestens 50 ° der Basisfläche (11) ausmachen.
2. Gummigefedertes Schienenrad nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Erstreckung der Vertiefung (12) in axialer Richtung größer ist als die in Umfangsrichtung.
3. Gummigefedertes Schienenrad nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Vertiefung (12) in die beiden axialen Stirnflächen (13,14) des Gumniikörpers (9) mündet und über ihre Länge einen konstanten Querschnitt hat.
4. Gummigefedertes Schienenrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (a) der Vertiefung (12) von den axialen Stirnflächen (13,14) größer ist als der Abstand (b) der Vertiefung (12) von den seitlichen Stirnflächen (15,16) des Gummikörpers (9).
5. Gummigefedertes Schienenrad nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die neben der Vertiefung (12) verbleibende Restfläche (11a und 11b) etwa 60 bis 75 % der Basisfläche (11) ausmacht.
6. Gummigefedertes Schienenrad nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Gummikörper (9) ganzflächi.g mit ihrer Basisfläche (11), d.h. unter Einschluß der die Vertiefung (12) bildenden Teilfläche, auf der Radfelge (6) aufliegen.
7. Gummigefedertes Schienenrad nach Anspruch 1, bei dem der von den beiden einander zugekehrten Ringnuten gebildete Ringspalt durch eine umlaufende, sattelförmige Erhebung in der Mitte der äußeren Ringnut eine über seine Breite unterschiedliche Einbauhöhe hat und die Gummikörper im entspannten Zustand eine mit der sattelförmigen Erhebung korrespondierende, damit in Umfangsrichtung verlaufende und quer zur Achsrichtung angeordnete Mulde aufweisen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die der Basisfiäche (11) gegenüberliegende Korrespondenzfläche (17) des entspannten Gurnmikörpers (9) eine in Umfangsrichtung zentrale, si.ch beidseits in axialer Richtung erstreckende Senke (18) aufweist, und daß die neben der Senke (18) verbleibendenRestflächen mindestens 50 % der Korrespondenzfläche (17) ausmachen.
8. Gummigefedertes Schienenrad nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur der im Bereich der Mulde (19) liegenden Restflächen der Kontur der sattelförmigen Erhebung entspricht.
9. Gummigefedertes Schienenrad nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mulde (19) von der bis zu den axialen Stirnflächen (13,14) des Gummikörpers (9) durchgehenden Senke (18) gekreuzt wird.
10. Gummigefedertes Schienenrad nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß dit Senke (18) eine geringere Tiefe aufweist als die Mulde (19) und dadurch durch die Mulde (19) in zwei miteinander fluchtende Abschnitte (18a und 18b) geteilt ist.
11. Gummigefedertes Schienenrad nach einem der Ansprüche 7 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Senke (18) mit der Vertiefung (12) über einen zentralen Durchbruch verbunden ist.
12. Cummigefedertes Scitienenrad nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß der Durchbruch im Querschnitt länglich, etwa 1 bis 4 nun breit und etwas kürzer ist als die axiale Erstrekkung der Vertiefung.