Radsatz für Gleisfahrzeuge. Die Erfindung bezieht sich auf Rad sätze mit aufgepressten Radreifen und auf gepressten Naben für Gleichfahrzeuge und hezweckt eine erheblich sicherere Verbindung zwischen Radreifen und Sternkranz, sowie Sternnabe und Radachse als bisher. Zu die sem Zweck besteht die Erfindung im wesent lichen darin, dass bei jedem Rad der Stern kranz und die Radnabe als Ringfedern wir ken, das heisst elastische Verformungen (Aus dehnung und Zusammenziehung) in beiden radialen Richtungen, also in Richtung der Nabe und in Richtung des Sternkranzes zu lassen und miteinander durch einen Radteil verbunden sind, welcher eine derart ge krümmte achsiale Querschnittsform hat, dass er durch radiale Kräfte vornehmlich bie gend beansprucht wird und so die Ring federwirkung von Sternkranz und Nabe nicht stört.
Die Bedeutung der Ringfederwirkung für einen dauernd festen Sitz des Radreifens und der Radnabe, die bekanntlich warm auf gezogen werden, ergibt sich daraus, dass ein Radstern mit keiner oder nur geringer Eigen federung sich beim Aufschrumpfen von Nabe und Radreifen im wesentlichen un elastisch verformt, so dass er nicht imstande ist, gefährliche Lockerungen des Radreifens und der Radnabe im Betriebe zu verhindern, da seine elastische Federungsreserve zu ge ring ist.
Wird hingegen durch die radial bie gungssteif aber nicht drucksteif ausgeführte Ausbildung der den Sternkranz und die Radnabe verbindenden Scheibe oder Speichen die in radialer und tangentialer Richtung verlaufende Ringfederwirkung von Stern kranz und Nabe nicht behindert, so können diese infolge ihrer unbeeinträchtigten Ring federwirkung jegliche Lockerung von Rad reifen und Radnabe verhindern.
Auf den beiliegenden Zeichnungen sind mehrere Ausführungsbeispiele des Erfin dungsgegenstandes schematisch dargestellt: Fig. 1 ist ein achsialer Querschnitt durch die obere Hälfte eines Rades des Radsatzes nach einer ersten Ausführungsform der Er findung; Fig. 2 ist ein horizontaler achsialer Quer schnitt nach der Linie 1-1 der Fig. 1; Fig. 3 ist eine Seitenansicht auf die obere Hälfte eines Radsternes des Radsatzes nach einer zweiten Ausführungsform; Fig. 3a ist ein Schnitt nach Linie II-II und Fig. 3b ein Schnitt nach Linie III-III der Fig. 3; Fig. 4 ist ein achsialer Querschnitt durch die obere Hälfte eines Rades des Radsatzes nach einer dritten Ausführungsform der Er findung;
Fig.5 und 6 sind achsiale Querschnitte durch den Radkranz nebst oberem Teil des Radsternes einer vierten Ausführungsform, und zwar in Fig. 5 vor und in Fig. 6 nach dem Aufschrumpfen; Fig. 7 bis 9 zeigen schematisch in ach- sialen Querschnitten Abänderungen der Aus führungsform nach Fig. 5 und 6; Fig. 10 und 11 sind achsiale Querschnitte durch Radkranz und benachbarten Stern kranzteil, welche andere Ausführungsformen des gemäss Fig. 4 zwischen Radreifen und Sternkranz vorgesehenen federnden Ringes veranschaulichen; Fig.12 ist ein Schnitt durch einen zu einem andern Radsatz gehörenden Stern kranz parallel zur Sternscheibe und bringt schematisch eine abgeänderte Ausführungs form des Sternkranzes zur Darstellung.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 mit Rädern, die scheibenförmige Radsterne haben, sind je die Nabe b, die Scheibe e und der Scheibenkranz c aus einem Stück ge presst. Die Sternscheibe e besitzt im ach- sialen Querschnitt, das heisst in radialer Rich tung, eine im wesentlichen S-förmige Wöl bung, wie sich ,aus dem im Querschnitt dar gestellten Teil der Sternscheibe in Fig. 1 er gibt.
Eine derartige wellenförmige Gestal tung der Sternscheibe würde jedoch an sich noch nicht in ausreichendem Masse eine für die Ringfederwirkung von Sternkranz und Radnabe im Sinne der Erfindung genügende elastische Biegungsfähigkeit besitzen, da bei einer lediglich in radialer Richtung gewellten Sternscheibe ähnlich wie bei einer ebenen Sternscheibe die Materialfasern jedes Quer schnittspunktes in einem geschlossenen Kreis oder Ring liegen, eine weitere Durchbiegung der Wölbung oder Wellung also wesentlich beeinträchtigt wird. Denn wenn eine Scheibe, sei sie nun eben oder in radialer Richtung gewellt, in ihrem Durchmesser verkleinert wird, so müssen alle konzentrischen Kreise dieser Scheibe sich mehr oder minder im Durchmesser verkleinern.
Denkt man sich also aus einer solchen Scheibe einen konzen trischen Ring herausgeschnitten, so erfährt dieser durch die Verkleinerung seines Durch messers auch eine entsprechende Umfang verkleinerung und dadurch eine tangentiale Druckspannung. Letztere steift aber den Ring aus, so dass er radial nur ausserordent lich wenig durchfedern kann. Um diese Wir kung zu vermeiden, sind in der radial wellenförmig gebogenen Scheibe e ausserdem noch tangential verlaufende wellenförmige Ausbuchtungen f und g angebracht, bei spielsweise eingepresst (vergl. auch Fig. 2).
Durch diese tangentialen Wellungen oder Einpressungen der Scheibe e wird der die elastische Durchbiegung behindernde ring förmige, glatte Faserverlauf der Scheibege stört, so dass tangentiale Spannungen im we sentlichen nur in Sternkranz und Radnabe auftreten können, jedoch nicht in der Scheibe selbst, und letztere daher in solchem Masse elastisch durchbiegen kann, dass sie die Ringfederwirkung von Sternkranz und Nabe in dem erforderlichen Umfang ermög licht. Durch die tangentialen Wellungen f und g werden gleichzeitig biegungssteife Querschnitte zur Aufnahme der radialen Druckkräfte geschaffen.
Ausser den Ausbuchtungen können nebst der Wellenform in radialer Richtung auch Einschnitte t gemäss Fig. 3, 3a und 3b vor gesehen werden oder ähnliche Mittel, durch welche der tangentiale Faserverlauf unter brochen, somit auch eine tangentiale Aus biegbarkeit ermöglicht und daher bewirkt wird, dass der Radstern durch radiale Kräfte vornehmlich biegend beansprucht wird und so die Ringfederwirkung von Sternkranz und Nabe nicht stört.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 be sitzt jeder Radstern gegossene oder geschmie dete Speichen e, die bei Belastung des Sternes infolge ihres gekrümmten axialen Querschnittes auf Biegung beansprucht wer den. Der Sternkranz c und die Nabe b werden auch hierbei in ihrer tangentialen Arbeitsfähigkeit nicht behindert.
Durch die Ringfederwirkung werden naturgemäss die von der Radnabe auf die Radwelle ausgeübten Flächendrücke noch erhöht. Hierdurch entstehen besonders hohe Querkontraktionsbeanspruchungen, welche sich zu den Hauptspannungen der Achswelle addieren, wobei zu beachten ist, dass diese Hauptspannungen im Querschnitt y-y (Fig. 1), bedeutend geringer sind als im Quer schnitt x-x, so dass die Querkontraktions beanspruchungen im Querschnitt x-x eine erheblich grössere Bruchgefahr der Welle be dingen als im Querschnitt y-y.
Es wird daher bei der Ausführungsform der Fig.1 die Nabe b vom Querschnitt y-y zum Quer schnitt x-x verjüngt, wodurch in ersterem Querschnitt y-y, das ist an der weniger oder nicht gefährdeten Stelle hohe, dagegen im gefährdeten Querschnitt x-x nur geringe Flächendrücke auftreten, was eine wirksame Entlastung der Achse bedeutet Ein weiterer Vorteil besteht in einer beträchtlichen Ge wichtsersparnis, welche durch Verwendung hohler Achsen, wie in Fig. 4 angedeutet, noch bedeutend gesteigert werden kann.
Bei der Ausführung nach Fig. 4 kommt je eine konische, sehr dünne Nabe b mit ein gelegtem Spannring i zur Verwendung. Der Spannring i ist aus hochwertigem Stahl oder ähnlichem Material hergestellt und bewirkt eine wesentliche Unterstützung der Ring federwirkung der Nabe. Er kann entweder mit der Nabe fest verbunden oder lose ein gelegt werden und übernimmt die Sicherung gegen achsiales Verschieben des Rades auf der Achswelle, während die dünne Nabe b nur so fest aufgepresst wird, als es even tuelle Torsionsmomente zwischen Achse und Radstern oder andere Erfordernisse ver langen.
Auch für den Sternkranz kann gemäss Fig. 4 ein besonderer Spannring h aus hoch wertigem Stahl oder ähnlichem Material ver wendet werden, um die federnde Wirkung des Sternkranzes zu erhöhen.
Zweckmässig ist auch die Verwendung hochwertiger Stoffe, wie beispielsweise Nickelstahl, Chromsiliciumstahl oder ande rem Stahl von etwa über 60 kg/mm2 Festig keit für den Radstern, weil hierdurch die Federungsmöglichkeiten noch wesentlich ge steigert werden.
Um bei einfacher Ausbildung eine zuver lässige Verbindung zwischen Radreifen und Radstern zu gewährleisten, ist gemäss der Ausführungsform von Fig. 5 und 6 je der Kranz c des Radsternes e mit einem ring förmigen Kragen k versehen, der angepresst, angeschweisst oder sonstwie an dem Stern kranz c angebracht sein kann und einen grösseren Durchmesser besitzt als der äussere Sterndurchmesser. Dem Kragen k entspricht eine Aussparung l im Radreifen r. Be zeichnet D den Durchmesser des erhitzten Radreifens und f die radiale Federung des Kragens k innerhalb der Elastizitätsgrenze, so kann der äussere Durchmesser des Kragens gleich sein D + 2f. Wird nun nach erfolg ter Erhitzung des Radreifens der kalte Rad stern e in den Radreifen r eingepresst, so wird der Sternkranz um die Durchmesser dehnung 2 f radial zusammengepresst.
So bald der Kragen k an der Aussparung 1 an gelangt ist, federt er gemäss Fig.6 nach aussen und fängt sich mit der Fläche l an der Fläche d'. Beide Flächen l' und d' werden zweckmässig konisch ausgebildet. Schrumpft dann der Radreifen r zusammen, so wandert der Kranz k radial in die Aus sparung 1, so dass sich eine wirksame Siche rung gegen Abgleiten ergibt.
Der Kragen 7c kann auch durch eine ent sprechende Ausbildung des Radsternkranzes c selbst ersetzt werden, wie in Fig. 7 dar- gestellt ist, wo an die Stelle des Kragens k der Fig.5 und 6 die radiale Aufbiegung c' des Sternkranzes tritt, welche sich nach er folgter Aufschrumpfung in eine entspre chende Aussparung d" des Radreifens r legt.
Nach Fig. 8 und 9 ist je der Kragen achsial versetzt angeordnet. Nach Fig.8 wird er durch eine ringförmige, durch Ein pressung oder dergleichen erhaltene, rippen artige Erhöhung c" des Sternkranzes c er zielt und nach Fig. 9 durch einen in eine Nut des Sternkranzes eingesetzten Ring k'. Es könnte auch der Ring k' statt im Sternkranz in einer Aussparung des Radreifens an gebracht werden. Überhaupt können die Ausführungsformen auch umgekehrt aus geführt werden, nämlich die kragen- oder federartigen Ringwulste an dem Radreifen r und die entsprechenden ringnutförmigen Vertiefungen an dem Sternkranz c. Gege benenfalls können statt ringförmiger Nut und entsprechender Keilfeder auch anders gestaltete Eingriffselemente von Radreifen und Sternkranz verwendet werden.
Beispiels weise könnte man bei Verwendung von Nut und Feder diese statt ringförmig durch laufend auch segmentförmig ausbilden und anordnen.
Der gemäss Fig. 4 zwischen Radreifen und Sternkranz anzuordnende federnde Ring h kann in den verschiedensten Formen her gestellt und gegebenenfalls so stark federnd bezw. kräftig ausgebildet werden, dass er durch den Reibungsschluss nicht nur die tan gentiale Relativbewegung zwischen Rad reifen und Radstern verhindert, sondern auch radial federnd wirkt.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 10 besitzt jeder Ring h' einen solchen Quer schnitt, dass er sich radial federnd an der einen Seite eindrücken und an der andern Seite ausdehnen lässt. Er ist in seinem Aussendurchmesser grösser als die Ausdre hung m des Radreifens r und an der andern Seite in seinem Innendurchmesser kleiner als der Aussendurchmesser des Sternkranzes c, so dass er zwischen Radreifen und Rad stern eingepresst an beiden federnd anliegt. Hierbei kann zwecks Federung im Be triebe ein radialer Spielraum zwischen Rad reifen und Radstern vorgesehen werden. Ein solcher Spielraum kann aber auch entfallen, wenn nur Reibungsschluss beabsichtigt ist. Gemäss Fig. 11 können auch mehrere ring förmige Federn h" zugleich Anwendung finden.
Zur Unterstützung der tangentialen Fe derung des Sternkranzes r kann dieser ge- m ss Fig. 12 mit Eindrückungen n versehen werden, welche biegend federnd wirken und so die Federung des Sternkranzes vergrössern. Diese Ausbildung kommt insbesondere bei kleineren Rädern in Frage, bei welchen keine grossen Kraftwirkungen, aber grössere Fede rungen pro Durchmessereinheit erforderlich werden.
Bei dieser wie auch bei den andern er wähnten Ausführungsformen wirkt neben dem Sternkranz auch die Radnabe als Ring feder und ist der sie verbindende Teil von den Radialkräften vornehmlich biegend be ansprucht, infolge seiner gekrümmten ach- sialen Querschnittsform.