DK152902B - Letvaegtsskinnehjul - Google Patents

Description

i

DK 152902B

Opfindelsen angår et letvægtsskinnehjul af den i krav l's indledning angivne art. Ved et kendt skinnehjul af denne art opfyldes fordringen om lille vægt især ved valg af aluminium som hjulmateriale. Den presse-5 de hjulskives midterplan er konisk, så at hjulskivens kappelinie hælder i forhold til hjulaksen. Bølgerne har meget stor højde, der ved hjulkransen tilnærmelsesvis svarer til en tredjedel af hjulkransens bredde. Til trods for den ringe vægt har sådanne skinne-10 hjul af aluminium ikke kunnet hævde sig i praksis, hvilket især skyldes aluminiums ringe varige styrke.

Det er en ydeligere mangel ved aluminiumskinnehjul, at de ikke kan fremstilles massivt i ét stykke, men skal være forsynet med en hjulbandage af stål, som har en 15 anden varmeudvidelseskoefficient end aluminium. Da et ved hjælp af bremseklodser bremset hjul opvarmes kraftigt ved længere varende bremsning, skal der være draget omsorg for, at hjulbandagen til trods for kraftige temperatursvingninger sidder tilstrækkelig fast (E.

20 Kreissig; A. Szymanski: "Aluminiumradscheiben und ihre Wirkung" tidsskrift "Aluminium im Verkehr", 1953). På grund af disse mangler anvendes i praksis til personbefordring og godstransport på skinne udelukkende stålhjul. Ved et af stål presset kendt hjul med hjulbandage 25 og med en tangentialt bølgeformet hjulskive er bølgernes højde i den samlede radiale udstrækning konstant og tilnærmelsesvis halvdelen af hjulfælgens bredde.

Overført til et massivt hjul uden bandage ville bølgehøjden være ca. en tredjedel af hjulkransens bredde.

30 Et sådant massivt hjul, henholdsvis et hjul med udskif telig bandage, kan på grund af hjulskivebølgernes meget store højde i nærheden af hjulkransen henholdsvis bandagen og på grund af den store materialemængde i hjulskivens perifere parti ikke fremstilles med den styrke, 35 der er nødvendig under driften, fordi man på grund af 2

DK 152902B

den store deformationsgrad på bertlepressen ikke kan undgå materialeindsnøringer i hjulskiven og ved overgangen mellem denne og hjulkransen. Bortset fra, at et sådant hjul som regel kun kan fremstilles af speci-5 alstål med fjedringsegenskaber, kræver fremstillingen to opvarmninger. Efter en første opvarmning til gennemførelse af en presse- og valseproces og i tilslutning hertil en mekanisk bearbejdning skal efter en yderligere opvarmning de radiale og tangentiale bølger i hjul-10 skiven presses på en kuplings- og bertlingspresse til tilvejebringelse af hjulskivens endelige form.

Der kendes endvidere et letvægtsskinnehjul med et hjullegeme og en hjulbandage, som er fastspændt omkring hjulfælgen, idet der mellem hjulets nævnte to dele er 15 indskudt et gummiindlæg, som står under forspænding.

Ued dette kendte hjul har hjulskiven ikke nogen bølger i radial retning, men en korrugering i tangential retning bestående af bølgetoppe og bølgedale. Det under forspænding stående gummiindlæg tjener til sikker for-20 bindelse af hjulbandagen med fælgen, uden at hjullege met belastes af en stor forspænding i hjulbandagen, hvilken forspænding er nødvendig ved påkrympede hjul-bandager til sikker fastholdelse af hjulbandagen. (DE-offentliggørelsesskrift 2 324 117). Ved sidstnævnte 25 kendte hjul er bølgernes højde i området ved fælgen allerede mindsket i sammenligning med det andet kendte hjul. Hjulskivens flade koniske grundform (styrt) er ganske vist fordelagtig ved, at hjulet er stivere i den ene aksiale retning, men har den mangel, at hju-30 lets stivhed i den modsatte aksiale retning og i radi al retning vil være mindre. Denne udførelsesform er derfor beregnet for et gummiaffjedret hjul, hvor hjul-og sidekræfterne optages elastisk eftergiveligt af gummiindlægget .

35 Den foreliggende opfindelse har til formål at tilveje-

DK 152902B

3 bringe et letvægtsskinnehjul som massivt hjul eller som hjul med udskiftelig hjulbandage, hvilket hjul er let at fremstille og har en tilstrækkelig stor radial og aksial stivhed, og som især ikke er behæftet med 5 de i det foregående omtalte ulemper ved aluminium- og stålhjul (ringe varig styrke eller nødvendigheden af at anvende specialstål). Dette formål opnås ved et skinnehjul med de i krav l's kendetegnende del angivne ejendommeligheder. Ved letvægtsskinnehjulet ifølge opfindelsen 10 er de af materialet betingede ulemper ved et aluminium hjul, f.eks. den ringe varige styrke, afhjulpet ved anvendelsen af stål. Ståls større vægt er der til gengæld kompenseret for ved et mindre materialeforbrug, som er resultatet af de fladere bølger og den reducerede 15 vægtykkelse. Da hjulskivens midterplan er beliggende vinkelret på hjulaksen, og da korrugeringen tiltager fra hjulkransen mod hjulnavet, har hjulet til trods for den forholdsvis lille vægtykkelse og de flade bølger den krævede store aksiale og radiale stivhed. Ved bøl-20 gernes forskelligt store højde er der taget hensyn til hjulskivens varierende påvirkning. Hjulet afstives således af hjulskivens højere bølger i det nær ved navet beliggende område i en sådan grad, at hjulskiven her kan optage de større momenter, der fremkommer ved, at omkred-25 sen er mindre end ved hjulkransen. Desuden fås på grund af de høje bølger i forbindelse med den styrtfrie hjulskive en afstivning af hjulnavet, så at navets vægtykkelse kan holdes mindre end navvægtykkelsen ved andre kendte skivehjul, uden at dette går ud over et fast krympe-30 eller pressesæde. Ikke mindst de i det foregående påpegede teknologiske vanskeligheder ved den kendte teknik er elimineret ved fremstillingen af hjulet ifølge opfindelsen. Materialet kan flyde i det ønskede omfang. Dette er grunden til, at hjulet ifølge opfindelsen også 35 kan formes ved valsning, presning og kupling med kun én opvarmning.

DK 152902B

4

Underkravene kendetegner yderligere fordelagtige ejendommeligheder ved hjulet ifølge opfindelsen.

I det følgende forklares opfindelsen nærmere ved hjælp af tegningen, hvor 5 fig. 1 er et halvt aksialt snit i en udførelsesform for skinnehjulet ifølge opfindelsen, fig. 2 er et snit efter linien I-I i fig. 1, og fig. 3 er et snit efter linien II-II i fig. i.

Det i ét stykke fremstillede skinnehjul ifølge opfin-10 delsen har et hjulnav 1, en hjulskive 2 og en hjulkrans 3. Hjulskiven 2 går med en overgangsradius R^ over i hjulnavet 1 og med en overgangsradius R£ over i hjul-kransen 3. Hjulskiven 2 er bølget i tangential retning.

Den af radialt forløbende bølgetoppe og bølgedale sam-15 mensatte korrugering har i området nær ved navet 1 (snittet II-II, fig. 3) større bølgehøjde end i området længere borte fra navet (snittet I-I, fig. 2). Da bølgetoppene og bølgedalene forløber radialt, er deres bredde i området fjernt fra navet større end i området 20 nær ved navet. I området fjernt fra navet har bølgerne trapezform, medens de i området nær ved navet er sinus-formet. Bølgernes højde h (afstanden fra bølgernes toppunkter på begge sider af hjulskiven 2's midterplan M til dette midterplan) er i området nær ved navet højst 25 1/6 af hjulkransens bredde a. Bølgernes højde tiltager i retning mod hjulnavet I i forholdet mindst 2:1. Bølgernes højde ved hjulkransen 3 bør dog ikke være mindre end 1/10 af hjulkransens bredde a. Hjulskiven 2's midterplan M er plant og beliggende vinkelret på hjulaksen.

30 Foruden de allerede omtalte størrelsesrelationer har følgende yderligere størrelsesrelationer vist sig at

DK 152902B

5 være fordelagtige:

Hjulskiven 2's tykkelse d umiddelbart før overgangen i hjulkransen 3 bør være ca. 1/80 af hjulkransens diameter D. Denne tykkelse d bør fortrinsvis fra hjulkran-5 sen 3 til hjulnavet 1 tiltage i forholdet 1:1,4 til 1:1,6. Foretrukne tykkelser i nærheden af hjulkransen 3 er 9-12 mm og i nærheden af navet 1 13-18 mm. Overgangsradien R^ fra hjulskiven 2 til hjulnavet 1 bør være ca. 1,5 gange overgangsradien fra hjulskiven 10 2 til hjulkransen 3, medens overgangsradien bør væ re 1/5 del til 1/20 af hjulkransens diameter D. Hjulnavet l's bredde b bør være 3,5-5 gange hjulskivebøl-gernes højde h nær ved navet. Hjulnavet l’s vægtykkelse c ved navets ender bør være 0,4-0,6 gange hjulskive-15 bølgernes højde h i nærheden af navet. Endelig bør na vets indre diameter være 0,85 til 1,2 gange hjulnavets bredde b.

Claims (8)

1. Letvægtsskinnehjul i ét stykke eller med udskiftelig hjulbandage, hvor hjulnavet (1), hjulskiven (2) og hjulkransen (3) er presset i ét stykke af metal, hvor den i radial retning bølgefrie hjulskive (2) i tangential 5 retning har en korrugering, der er sammensat af radialt forløbende bølgetoppe og bølgedale, hvis højde (h) tiltager fra hjulkransen (3) til hjulnavet (1) og er større end hjulskivens tykkelse (d), og hvor hjulskiven med store overgangsradier (R^ og R^) går over i henholdsvis hjul-10 navet (1) og hjulkransen (3), kendetegnet ved, at hjulet består af stål, at hjulskivernes højde (h) med henblik på en så lille hjulskivetykkelse (d) som muligt i området ved hjulkransen er 1/10 til 1/6 af hjul-kransens bredde (a) og mindst tiltager i forholdet 2:1, 15 og at den med bølger udformede hjulskives (2) midterplan (M) er plant og vinkelret på hjulaksen.

2. Skinnehjul ifølge krav 1, kendetegnet ved, at hjulskivens tykkelse (d) umiddelbart inden overgangsområdet til hjulkransen (3) er ca. 1/80 af hjulkransens diameter (D).

3. Skinnehjul ifølge krav 1 eller 2, kendeteg net ved, at hjulskivens (2) tykkelse (d) tiltager fra hjulkransen (3) til hjulnavet (1) i forholdet 1:1,4 til 1:1,6.

4. Skinnehjul ifølge krav .1, 2 eller 3, k e n d e t e g- DK 152902B net ved, at overgangsradien ^ra hjulskiven (2) til hjulkransen (3) er 1/15 til 1/20 af hjulkransens diameter (D).

5. Skinnehjul ifølge et hvilket som helst af kravene 1-4, kendetegnet ved, at overgangsradien (R^) fra hjulskiven (2) til hjulnavet (1) er ca. 1,5 5 gange overgangsradien () fra hjulskiven (2) til hjulkransen (3).

6. Skinnehjul ifølge et hvilket som helst af kravene 1-5, kendetegnet ved, at hjulnavets (1) bredde (b) er 3,5 til 5 gange hjulskivebølgernes højde (h) på hjulskivens nær ved navet værende parti.

7. Skinnehjul ifølge et hvilket som helst af kravene 1-6, k e n d e t e g n e t ved, at hjulnavets (1) vægtykkelse (c) ved navets ender er 0,4-0,6 gange hjulskive-bølgernes højde (h) på hjulskivens nær ved navet værende parti.

8. Skinnehjul ifølge et hvilket som helst af kravene 15 1-7, kendetegnet ved, at hjulnavets indre diameter (D^) er 0,85-1,2 gange hjulnavets (1) bredde (b).