AT139500B

AT139500B - Rad für Schienenfahrzeuge mit zwischen dem Radreifen und der Radscheibe geschaltetem Gummi.

Info

Publication number: AT139500B
Authority: AT
Original assignee: Waggon Fabrik Ag
Priority date: 1931-10-23
Filing date: 1932-04-13
Publication date: 1934-11-26

Description

Rad fiir Schienenfahrzeuge mit zwischen dem Radreifen und der Radscheibe geschaltetem Gummi.

Die Erfindung bezieht sieh auf Räder, insbesondere für Schienenfahrzeuge, bei denen der Radreifen gegenüber dem inneren Radkörper durch zwischengeschaltete Mittel abgefedert ist. Es ist bereits bekannt, hinter dem Radreifen einen Gummikörper einzuschalten. Doch hat man bei diesen Konstruktionen nicht berücksichtigt, dass der Gummi, um seiner Aufgabe gerecht zu werden, unter der Einwirkung der Stösse elastische Formänderungen machen muss. Dem Gummi muss also genügende Bewegungsfreiheit gegeben werden, was bei den bekannten Konstruktionen durchwegs vernachlässigt wurde, indem der elastische Körper fast allseitig von den Bauteilen des Rades umgeben war. Liegt er nur an verhältnismässig kleinen Oberflächen frei, so genügt dies nicht, um den Gesamtquerschnitt für die Federung auszunutzen.

Der Gummi wirkt bei solchen Ausführungen wie eine unelastische Masse, die die Stösse ungefedert auf den Wagenkasten überträgt, so dass der Zweck der Einschaltung von Gummi in die Räder nicht erreicht wird.

Ferner hat man auf die Festigkeitseigenschaften des Gummis keine Rücksicht genommen. Gummi ist ein Werkstoff, der auf Druck sehr hoch, auf Zug dagegen nur in geringem Masse beansprucht werden darf. Bei fast allen Rädern wird der Gummi durch die zu übertragenden Antriebs-und Bremsmomente auf Scherung beansprucht, wodurch Zug-und Druckspannungen in gleicher Höhe auftreten. Um den Gummi lebensfähig zu gestalten, ist dafür Sorge zu tragen, dass die Zugspannungen auf ein unschädliches Mass herabgesetzt werden. Weiter liegt bei den bekannten Ausführungen die Gefahr vor, dass infolge der Zusammendrückung des Gummis an der auf der Schiene liegenden Stelle sich der Gummikörper an der gegenüberliegenden Seite von dem Radreifen abhebt.

Hiedurch tritt ein Wandern in der Umfangsrichtung ein, das unter Reibung vor sich geht, wodurch der Gummi sehr schnell zerstört wird. Es ist auch schon bekannt geworden, den in das Rad eingebauten, allseitig umschlossenen Gummikörper unter Druck zu setzen. Federnde Eigenschaften besitzt der Gummireifen bei diesen Ausführungsformen jedoch nicht mehr.

Alle vorerwähnten Nachteile werden vermieden, indem gemäss der Erfindung der Gummikörper in dem Rade so eingebaut wird, dass er teilweise frei liegt, so dass sein ganzer Querschnitt unter Einwirkung der Beanspruchungen elastisch nachzugeben vermag. Weiter wird der Gummikörper in das Rad unter Druckvorspannung eingebaut, wodurch die schädlichen Zugspannungen herabgesetzt bzw. ganz ausgeschaltet werden.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele dargestellt. Die Fig. 1 zeigt ein Rad im axialen Schnitt und in Stirnansicht mit einer Gummifederung, wie sie vor allem für normale Strassenbahnwagen zur Anwendung kommt. Die Fig. 2 zeigt in gleicher Darstellung eine Nebenausführung für dasselbe
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zeugbauarten zur Anwendung kommen kann und bei der axiale Beanspruchungen nur in geringer Höhe auftreten dürfen. Die Fig. 5 zeigt eine Radausbildung für gleiche Fahrzeuge, bei der die axiale Federung des Radreifens begrenzt ist.

Bei den Ausführungen nach den Fig. 1, 2 und 3 ist der Radreifen 1 auf einen I-förmigen Ring 2 aufgezogen. Innerhalb dieses Zwischenringes 2 sind auf dessen Steg zwei Gummireifen 3 angeordnet.

Der eigentliche Radscheibenkörper 4 geht in eine Wange 5 über, die gemeinschaftlich mit einer Gegenscheibe 6 die beiden Gummireifen 3 von den Seiten umfassen. Die Radscheibe 4 ist auf der Achse 7 des Radsatzes befestigt. Über dem Ende der Achse 7 liegt bei der Ausführung nach Fig. 1 die Gegenscheibe 6, die mit Hilfe des als Schraube 8 ausgebildeten Endes und einer Mutter 9 angezogen wird, so dass die Gummikörper 3 in axialer Richtung auf Druck vorgespannt werden.

Die unter der Vorspannung eintretende Formveräuderung der hochelastischen Körper 3 senkrecht zur Radebene löst beim zusammengebauten Radsatz eine konstante Spannung in senkrechter Richtung zur gewünschten Hauptfederungsrichtung der Radscheibe 4 aus. Die Formänderung der Gummireifen 3, hervorgerufen durch die Vorspannung, bleibt konstant. Sie ist mithin auch vorhanden, wenn der Radsatz sieh in Ruhe befindet, und ist in keiner Weise eine Folge der Belastung des Radsatzes. Die axiale Vorspannung verleiht den Gummiringen 3 grosse Bewegungen in der Radebene selbst, sowohl in vertikaler als auch in tangentialer Richtung, wobei nur geringe Zugspannungen in den Gummikörpern ausgelöst werden. Eine äusserst intensive Stoss-und Geräuschdämpfung wird hiedurch erzielt. Ebenfalls werden die aus den Antriebs-bzw.

Bremsmomenten resultierenden Kräfte federnd aufgenommen. Die zwei seitlichen Gummiring 3 bestehen aus weichem Gummi oder einem ähnlichen Werkstoff und sind radial gesehen so weit als möglich nach aussen angeordnet. Dadurch wird einmal weitgehendst Elastizität und zum andern die höchstmöglichste Lastaufnahme erreicht. Zudem ermässigt sich das ungefederte
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Die inneren und äusseren Umfangsflächen 10 der Gummikörper 3 liegen grösstenteils frei, um den Gummi Ausdehnungsmöglichkeit zu geben und das Federspiel in vertikaler Richtung zuzulassen. Zu diesem Zweck hat der Zwischenring 2 auch einen bestimmten radialen Abstand von der Radscheibe 4.

Um das tangentiale Wandern der Gummikörper. 3 mit Sicherheit zu verhüten und beim Einbau eine genaue konzentrische Zueinanderanordnung der Radteile zu erreichen, sind die Gummikörper 3 bei der Ausführung nach Fig. 1 auf besonderen kreisringförmigen Scheiben 11 befestigt. Diese Scheiben 11 bestehen aus Metall oder sind auch aus Hartgummi gefertigt und sind mit den Gummikörpern 3 durch Aufkleben oder Aufvulkanisieren fest verbunden. Die Lagerungsfläehen der Zwischenscheiben 11 für die Gummireifen 3 sind durch Eindrehungen oder durch Riefen aufgerauht. In die Wange 5 der Radscheibe 4,
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eingesetzt. Mit einigen über den Umfang verteilten Ansätzen 13 fassen die Zwisehenseheiben 11 in Löcher der Radteile ein, um so die Festlegung in der Umfangsrichtung zu sichern.

Die Gegenscheibe 6 legt sich mit einer ebenen Abdrehung 14 gegen eine übereinstimmende Fläche der Radscheibe 4. Hiedurch wird Gewähr geboten, dass das richtige Mass der Vorspannung der Gummikörper 3 eingehalten wird. Die konzentrische Zueinanderanordnung der Radscheiben 4 und 6 wird durch die Abdrehung 14 bzw. Ausdrehung 15 herbeigeführt. Durch Aufpassen der Gegenscheibe 6 auf die Achse 7 ist die konzentrische Eindrehung 15 zu ersetzen. Eine Umfangsverschiebung der Gegenscheibe 6 wird durch einen Bolzen 16, der in eine Bohrung der Radscheibe 4 passt, verhindert.

Bei der Ausführung nach Fig. 2 ist die Achse als Hohlwelle 17 ausgeführt. Durch eine im Innern der Hohlwelle 17 angeordnete Spannstangel8, deren Enden mit Kopf und Mutter 19 versehen sind, werden die Gegenscheibe 6 der beiden Räder des Radsatzes festgespannt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die besonderen Scheiben zwischen den Gummikörpern 3 und ihren Lagerungsflächen fortgelassen. An ihrer Stelle sind die Wange 5 des Radkörpers 4 und die Gegenscheibe 6 mit Ausdrehungen 20 versehen, in die der Gummi 3 hineingepresst wird. Durch über den Umfang des Steges des Zwischenringes 2 und den Lagerungsflächen auf der Radscheibenwange 5 und der Gegenscheibe 6 verteilte, vorspringende Köpfe 21 werden die Gummikörper 3 weiter festgelegt. Die Gummiringe lassen sich durch Aufkleben auf die Gegenscheibe 6 bzw.

Wange 5 und den I-förmigen Ring weiterhin unverschiebbar befestigen.

Bei der Ausführung nach Fig. 3 dienen die innerhalb des I-förmigen Ringes 2 angeordneten, axial auf Druck vorgespannten Gummikörper 3 vor allem zur Aufnahme der waagrechten Kräfte. Für die vertikalen Kräfte ist zusätzlich innerhalb des Ringes 2, an dessen inneren Flanschen anliegend, ein dritter Gummireifen 22 vorgesehen, der in radialer Richtung vorgespannt ist und an beiden Seiten freiliegt, so dass er sich unter der Belastung axial auszudehnen vermag. Die Vorspannung dieses Ringes 22 geschieht durch die beiden konischen Ringflächen und muss so gross sein, dass sich der Gummi bei Höchstbelastung des dem Auflagepunkt auf der Schiene benachbarten Teils des Gummis an der gegenüberliegenden Seite nicht von dem Flansch des Zwischenringes 2 abhebt. Es muss sogar für einen dann noch genügend grossen Reibungswiderstand Sorge getragen sein.

Diese Ausführung kommt für schwerere Fahrzeuge in Betracht, bei denen zwei Gummireifen nicht tragfähig genug sind oder die Baubreite des Rades Beschränkungen unterliegt, wie es z. B. bei Strassenbahnen in Schmalspurausführung der Fall ist. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Beispiel handelt es sich um einen Radsatz mit Aussenlagern, während bei den vorher beschriebenen Ausführungsformen Innenlagerung der Achse gedacht ist. Infolgedessen lässt sich die Gegenscheibeausführung mit zentral angeordnetem Befestigungs-und Anspannmittel nicht anwenden. An Stelle der Gegenscheibe ist ein Gegenring 23 vorgesehen, der mit der Radscheibe 4 durch Schrauben 24, die das Vorspannen der Gummikörper 3 und 22 besorgen, verbunden ist.

Zur Entlastung der Schrauben 24 von Scherbeanspruchungen stützt sich der Gegenring 23 auf eine Abdrehung 25 des Radkörpers 4.

Im Gegensatz zu der Ausführung nach Fig. 3 sind die in den Fig. 4 und 5 dargestellten Räder für die Anwendung bei leichteren Fahrzeugen gedacht, die nur geringen axialen Stössen ausgesetzt sind.

Zwischen Radreifen 1 und Radkörper 4 ist ein einzelner Gummireifen 26 eingeschaltet, der zum Zwecke der Federung an seinen beiden Seiten ringartig frei liegt, um hier unter den Beanspruchungen auszubauchen und der ausserdem mit über seinen inneren und äusseren Umfang verteilten Ausnehmungen 27 aus dem Gummi 26 versehen ist, die gleichfalls dazu dienen, die Arbeitsfähigkeit des Gummiquerschnittes 26 zu erhöhen. Der Gummireifen 26 ist in gleicher Weise, wie es für den dritten Reifen 22 bei der Ausführung nach Fig. 3 beschrieben ist, radial vorgespannt. Der Gummikörper 26 erreicht in der Mitte seine grösste radiale Dicke und nimmt nach den Seiten an Dicke ab. Diese Formgebung erleichtert das Einbringen des Gummireifen 26 in das Rad. Weiter wird eine stabile Lagerung erzielt, und die Aufnahme der axialen Kräfte ist eine bessere.

Bei der Ausführung nach Fig. 4 liegt der Gummikörper 26 in einem besonderen Zwischenkranz 28, auf den der Radreifen 1 aufgezogen ist. Die Radscheibe 4 ist mit einem Gegenring 29 durch Schrauben 30 verbunden. Die Lagerteile des Gummikörpers, das sind der Zwischenring 28, die Radscheibe 4 und der Gegenring 29, umfassen teilweise den Gummi 26 an den Seiten.

Bei der Ausführung nach Fig. 5 gehen die Radscheibe 4 und der Gegenring 29 in Flanschen 31 über, die sich bis zum Radreifen 1 erstrecken. Selbstverständlich muss darauf geachtet werden, dass dem Gummi 26 genügend Platz zwecks seitlicher Ausdehnung zur Verfügung steht. Auch von dem Radreifen 1 halten die Flanschen 31 einen bestimmten Abstand ein, um die axiale Federung des Radreifens 1 zum

Radkörper 4 nicht zu unterbinden. Um die Bauart des Rades möglichst schmal zu gestalten, ist der Radreifen 1 für die Flanschen 31 seitlich ausgedreht. Bei der Ausführung nach Fig. 5 ist der Gummikörper 26 direkt im Radreifen 1 gelagert, der eine entsprechende Formgebung besitzt und den Gummi 26 seitlich zum Teil umfasst.

Die Vorspannung des Gummikörpers 26 erfolgt auch hier mit Hilfe der konischen Scheibenflächen durch Anziehen der Schrauben 30. Um ein Wandern des Gummireifen 26 in der Umfangsrichtung mit grösster Sicherheit zu verhüten, sind ohne Schwierigkeiten die zu der Ausführung nach Fig. 1 beschriebenen besonderen Zwischenring, auf die der Gummi befestigt wird, anwendbar. Es ist überhaupt ohne weiteres gegeben, die konstruktiven Einzelheiten der einen Bauart bei der andern Radkonstruktion anzuwenden.

PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Rad für Schienenfahrzeuge mit zwischen dem Radreifen und der Radscheibe geschaltetem Gummi, dadurch gekennzeichnet, dass der Gummi od. dgl. hochelastisch Körper (3, 22, 26) teilweise frei liegt, damit sein ganzer Querschnitt federnd nachzugeben vermag, und dass der Gummikörper in das Rad zwecks Vermeidung schädlicher Zugspannungen unter Druckvorspannung eingebaut ist.

Claims

2. Rad nach Anspruch 1 mit mittlerem, radial sich erstreckendem Steg am Radreifen, zu dessen beiden Seiten je ein Gummiring gelagert ist, die an den Aussenseiten von Radkörperteilen umfasst werden, dadurch gekennzeichnet, dass eine am Radkörper (4) ausgebildete Wange (5) und eine besondere Gegenscheibe (6) oder ein Gegenring (23) die Gummikörper (3) unter axialem Druck halten, während die äusseren und inneren Umfangsflächen (10) der Gummikörper frei liegen.

3. Rad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der radial sich erstreckende mittlere Steg des Radreifens (1) ein Teil eines besonderen Ringes (2) ist, der I-förmigen Querschnitt besitzt, auf dessen äusseren Flanschen der Radreifen befestigt ist, während die inneren Flanschen einen dem radialen Federungsmass des Rades entsprechenden radialen Abstand vom Felgenkranz des Radkörpers (4) innehalten und die Stegseiten den beiden Gummikörpern (3) Lagerfläche bieten.

4. Rad nach den Ansprüchen 1 bis 3, insbesondere für schwere Fahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des I-förmigen Ringes (2) an dessen inneren Flanschen ein dritter Gummireifen (22) anliegt, der nach beiden Seiten Ausdehnungsmöglichkeit besitzt und der unter radialer Druckvorspannung steht.

5. Rad nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gummireifen (3) auf besonderen kreisringförmigen Scheiben (11) reibungssicher lagern, die auf dem Steg des Zwischenringes (2) und auf den Radkörperteilen (5, 6) befestigt sind.

6. Rad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheiben (11) auf der Lagerfläche für die Gummireifen (3) aufgerauht, mit Riefen oder kleinen Eindrehungen versehen sind.

7. Rad nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die die Gummikörper haltende Gegenscheibe (6) durch ein zentral angeordnetes Organ (8, 18) festzuspannen ist.

8. Rad nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenscheibe (6) durch eine auf dem als Schraube (8) ausgebildeten Achsende sitzende Mutter (9) festzuziehen ist.

9. Rad nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der als Hohlwelle (17) ausgeführten Achse eine Spannstange (18) angeordnet ist, mit deren Hilfe die Gegenscheibe (6) der beiden Räder des Radsatzes festzuziehen sind.

10. Rad nach den Ansprüchen 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenscheibe (6) im festgezogenen Zustande an der Radscheibe (4) anliegt.

11. Rad nach den Ansprüchen 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenscheibe (6) mittels eines Bolzens (16) zur Übertragung der Tangentialkräfte in die Radscheibe (4) einfasst.

12. Rad nach den Ansprüchen 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenscheibe (6) auf der Achse (7) zentrisch geführt ist.

13. Rad nach Anspruch 1, insbesondere für leichte Fahrzeuge, mit einem einzelnen, den Radkörper auf dessen Umfangsfläche umgebenden, im Radreifen gelagerten Gummiring, dadurch gekennzeichnet, dass dieser einzelne Gummiring (26) unter radialer Druckvorspannung steht und über seine Umfangsflächen verteilt Ausnehmungen (27) besitzt.

14. Rad nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder beide Umfangsflächen des Gummikörpers (22, 26) doppelkegelförmig gestaltet sind.

15. Rad nach den Ansprüchen 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Radreifen (1) und Gummikörper (26) ein Haltering (28) eingeschaltet ist.

16. Rad nach den Ansprüchen 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass Ansätze (81) der Rad- scheibe (4) und des Gegenringes (29) den Gummikörper (26) beiderseits unter Freilassung der für die seitliche Ausdehnung des Gummis benötigten Räume umfassen und sich bis zum Radreifen (1) erstrecken, von dem für die axiale Federung genügender Abstand gewahrt ist.