DE102005040521B4

DE102005040521B4 - Schienenfahrzeugrad

Info

Publication number: DE102005040521B4
Application number: DE200510040521
Authority: DE
Inventors: Peter Anstatt
Original assignee: ANSTATT SCHIENENFAHRZEUGE GmbH
Current assignee: VERKEHRSTECHNIK ANSTATT, DE
Priority date: 2005-08-26
Filing date: 2005-08-26
Publication date: 2007-06-28
Anticipated expiration: 2025-08-27
Also published as: DE102005040521A1

Abstract

Es wird ein mehrteiliges Schienenfahrzeugrad angegeben, welches ein Radmittelteil, ein Laufkranz mit einem Flansch, einen Druckring und eine Gummifüllung in einem V-förmigen Zwischenraum zwischen dem Radmittelteil, dem Laufkranz und dem Druckring aufweist. Der Druckring ist mit Hilfe einer Anzahl von gleichmäßig um das Rad verteilten Verbindungen mit je einem Verbindungselement am Radmittelteil angebracht und im montierten Zustand ist die Gummifüllung geringfügig vorgespannt. Unter Zuordnung zu dem jeweiligen Bereich der Verbindungselemente der Verbindungseinrichtungen, welche unter Einhaltung eines Spiels durch Öffnungen in der Gummifüllung gehen, sind am Laufkranz in radialer Richtung verlaufende Materialausnehmungen und/oder Materialaussparungen in der Gummifüllung vorgesehen. Hierdurch werden insbesondere in radialer Richtung verlaufend zusätzliche Freiräume geschaffen, um das Auftreten von Querkräften an den Verbindungselementen auch bei größeren, besonders stoßartigen Belastungen zu vermeiden.

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einem Schienenfahrzeugrad, welches beispielsweise für Schienenfahrzeuge im Nahverkehrsbereich, wie Straßenbahnen und dergleichen, bestimmt ist. Insbesondere handelt es sich um ein mehrteiliges Schienenfahrzeugrad, welches ein Radmittelteil, einen mit Flansch versehenen Laufkranz, einen Druckring, Verbindungen von Radmittelteil und Druckring und eine Gummifüllung zwischen dem Radmittelteil, dem Laufkranz und dem Druckring umfaßt. Die Gummifüllung ist in einem im Wesentlichen V-förmigen Zwischenraum zwischen dem Radmittelteil, dem Laufkranz und dem Druckring angeordnet, und die Verbindungselemente der Verbindungen gehen mit Spiel durch Bohrungen in der Gummifüllung. Mit Hilfe des Druckrings und der Verbindungseinrichtung wird das Schienenfahrzeugrad derart zusammengesetzt, dass die Gummifüllung leicht unter Vorspannung gesetzt ist.

Ein mehrteiliges Schienenfahrzeugrad, dessen Merkmale im Oberbegriff aufgeführt werden, und mit a) bis d) angegeben sind, ist beispielsweise aus EP 0 489 455 B1 (deutscher Teil mit dem Aktenzeichen DE 691 08 362 T2 ) bekannt.

Beim Einsatz der bekannten Schienenfahrzeugräder hat sich gezeigt, dass die verbleibende Materialstärke der Gummifüllung zwischen den Verbindungselementen der Verbindungseinrichtungen und dem Radmittelteil relativ gering ist. Dies führt im bestimmungsgemäßen Einsatzzustands eines solchen Schienenfahrzeugrades aufgrund der geringen verbleibenden Materialstärke, dass bei größeren, insbesondere stoßartigen Belastungen, wie bei Schienenstößen oder dergleichen, das Material der Gummifüllung vollständig komprimiert wird. Im vollständig komprimierten Zustand des Materials kann aber die Gummifüllung dem Schienenfahrzeugrad kein Federungsvermögen mehr verleihen, was dazu führt, dass auf die Verbindungselemente der Verbindungseinrichtung Querkräfte wirken, welche sowohl konstruktiv als auch funktionell nachteilig sind. Beispielsweise kann es in diesem Zusammenhang dazu kommen, dass die Räder zum Vibrieren neigen, was wiederum auf den Schienenfahrzeugaufbau, wie dem Fahrgastraum, übertragen werden kann. Da sich die Schienenfahrzeugräder unkontrolliert in einem solchen Belastungszustand über die Verbindungselemente der Verbindungseinrichtung ungleichmäßig abrollen, werden auch Laufgeräusche erzeugt, welche unerwünscht sind. Diese Schienenfahrzeugräder haben nämlich dann keinen gewünschten Rundlauf mehr. Auch kann es aufgrund von stoßartigen Belastungen zu Beschädigungen der Verbindungselemente und der Verbindungseinrichtung kommen, welche der Fahrzeugsicherheit abträglich sind.

Die Erfindung zielt daher darauf ab, unter Überwindung der zuvor geschilderten Schwierigkeiten ein mehrteiliges Schienenfahrzeugrad bereitzustellen, bei welchem sich an den Verbindungselementen der Verbindungseinrichtung wirkende Querkräfte vermeiden lassen, das Schienenfahrzeugrad eine verbesserte Laufruhe besitzt, und ein möglichst gleich bleibender Rundlauf des Schienenfahrzeugrades weitgehend ohne Vibrationen verwirklicht ist.

Nach der Erfindung wird hierzu ein Schienenfahrzeugrad bereitgestellt, welches im Wesentlichen folgendes aufweist:

a) Ein Radmittelteil,
b) einen mit einem Flansch versehenen Laufkranz,
c) einen Druckring, welcher mittels einer Anzahl von gleichmäßig um das Rad verteilten Verbindungen mit je einem Verbindungselement, vorzugsweise in Form eines Schraubenbolzens, am Radmittelteil angebracht ist, und
d) eine Gummifüllung, welche vorzugsweise in Form eines Gummirings mit einem axialen Körper ausgelegt ist, welcher an jeder Seite einen unter einem Winkel zur Radachse ausgerichteten Flansch besitzt, und welcher in einem im Wesentlichen V-förmigen Zwischenraum zwischen dem Radmittelteil, dem Laufkranz und dem Druckring angeordnet ist, und die Ver bindungselemente der Verbindungen mit Spiel durch Bohrungen in der Gummifüllung gehen.

Ein solches Schienenfahrzeugrad zeichnet sich nach der Erfindung dadurch aus, dass der Laufkranz an dem, dem jeweiligen Verbindungselement zugeordneten Bereich eine sich in radialer Richtung erstreckende Materialausnehmung hat.

Beim erfindungsgemäßen mehrteiligen Schienenfahrzeugrad wird also der Zwischenraum zwischen der Gummifüllung insbesondere im Bereich von deren axialem Körper, und dem Laufkranz örtlich gezielt unter Zuordnung zu den jeweiligen Verbindungselementen der jeweiligen Verbindungen vergrößert, wodurch erreicht wird, dass vom Laufkranz auf die Verbindungselemente auch bei größeren, besonders stoßartigen Belastungen keine Querkräfte zur Einwirkung kommen können. Damit wird die Laufruhe eines solchen Schienenfahrzeugrades beibehalten. Man erhält einen nahezu idealen Rundlauf, ohne dass es zu nennenswerten Vibrationen an dem Rad kommen kann. Somit wird sowohl der Fahrkomfort eines Schienenfahrzeugs mit einem Schienenfahrzeugrad nach der Erfindung verbessert als auch die Betriebssicherheit von Schienenfahrzeugen, welche mit derartigen Schienenfahrzeugrädern ausgestattet sind. Es lassen sich nämlich im Betriebszustand dank der erfindungsgemäßen Auslegung die möglichen Beschädigungen der Verbindungseinrichtungen wirksam vermeiden.

Vorzugsweise ist die Materialausnehmung im Laufkranz im Bereich der Verbindungselemente der Verbindungseinrichtung derart ausgelegt, dass sie in radialer Richtung einen halbkreisförmigen Querschnitt hat. Somit ist die von der Materialausnehmung gebildete Öffnung nicht kreisrund sondern halbrund und ähnlich eines Langlochs ausgebildet.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform eines Schienenfahrzeugrades kann an Stelle der jeweiligen Ausnehmung am Laufkranz oder zusätzlich hierzu die Gummifüllung an den, dem jeweiligen Verbindungselement zugeordneten Bereich eine Materialaussparung aufweisen. Hierdurch wird der Zwischenraum zwischen den Verbindungselementen der Verbindungen und dem Laufkranz in gezielter Weise in der Nähe der zugeordneten Verbindungselemente noch weiter vergrößert, und insbesondere kann die Materialaussparung so gewählt werden, dass im Bereich der Verbindungselemente und der Gummifüllung kein Material mehr vorhanden ist, so dass man auf wirksame Weise eine vollständige Komprimierung des Materials der Gummifüllung im Bereich der Verbindungselemente vermeiden kann.

Auch diese Materialaussparung in der Gummifüllung ist nur gezielt und abhängig von der Zuordnung zu den Verbindungselementen der Verbindungen vorgesehen, und vorzugsweise ist die Materialaussparung dem axialen Körper der Gummifüllung und dem Laufkranz zugewandt vorgesehen. Durch eine solche Auslegung wird eine nennenswerte Schwächung der Gummifüllung vermieden, aber es lassen sich auf die Verbindungselemente wirkende Querkräfte aufgrund der vorhandenen Materialaussparung vermeiden.

Vorzugsweise wird die Materialaussparung von einer fensterförmigen, in radialer Richtung vorzugsweise durchgehenden Öffnung gebildet. Auf diese Weise lässt sich die Materialaussparung konstruktiv und herstellungstechnisch auf einfache Weise beispielsweise bei der Herstellung der Gummifüllung verwirklichen.

Zusammenfassend ist es bei dem erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugrad wesentlich, dass man an den Verbindungselementen der Verbindungen wirkende Querkräfte auf möglichst konstruktiv einfache Weise verhindert, indem im Wesentlichen vollständige Materialkomprimierungen der Gummifüllung im Bereich der Verbindungselemente wirksam vermieden werden. Hierzu kann einerseits in gezielter Weise unter Zuordnung zu den Verbindungselementen am Laufkranz ein ausgenommener Bereich zur Vergrößerung des Zwischenraums vorgesehen werden, oder alternativ oder zusätzlich kann auch eine Materialaussparung in der Gummifüllung unter Zuordnung zu dem Bereich der Verbindungselemente der Verbindungen vorgesehen werden. Hierdurch erhält man nach der Erfindung Schienenfahrzeugräder mit einer verbesserten Laufruhe und einer verbesserten Funktionssicherheit mit einem weitgehend idealen Rundlaufverhalten ohne ein Vibrieren des Rades, insbesondere bei stoßartigen Belastungen.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Darin gilt:
1 ist eine schematische Draufsicht auf ein Schienenfahrzeugrad nach der Erfindung, und
2 ist eine Schnittansicht längs der Linie A-A in 1 zur Verdeutlichung der erfindungswesentlichen Einzelheiten einer Schienenfahrzeugradauslegung.
Anhand der 1 und 2 der Zeichnung ist schematisch ein nicht beschränkendes Ausführungsbeispiel eines insgesamt mit 1 bezeichneten Schienenfahrzeugrades gezeigt, wobei aus Übersichtlichkeitsgründen ein Druckring beispielsweise weggelassen ist, auf welchen der Vollständigkeit halber hinsichtlich seiner Lage in Verbindung mit 2 eingegangen wird.
Das Schienenfahrzeugrad 1 weist ein Radmittelteil 2 und ein mit einem Flansch versehenen Laufkranz 3 auf. Insbesondere, wie aus der Schnittansicht nach 2 zu ersehen ist, ist eine insgesamt mit 4 bezeichnete Gummifüllung in einem im Wesentlichen V-förmigen Zwischenraum zwischen dem Radmittelteil 2, dem Laufkranz 3 und dem nicht näher dargestellten Druckring angeordnet. Die Gummifüllung 4, ist vorzugsweise einstückig ausgelegt und hat beispielsweise die Form eines Gummiringes. Die Gummifüllung 4 umfasst einen im Wesentlichen axial verlaufenden Körper 5, und an jedem Seitenende des axialen Körpers 5 ist je ein Flansch 6 angeformt. Die Flansche 6 sind unter einem entsprechend geeigneten Winkel zur Radachse ausgerichtet, welcher beispielsweise 60° betragen kann. Vorzugsweise sind die Flansche 6 zur Mittelachse der Gummifüllung 4, d. h. des axialen Körpers 5 symmetrisch angeordnet. Nach Maßgabe des entsprechend gewählten Winkels der Flansche 6 erfolgt dann die jeweils gewünschte Aufteilung in Druck- und Schubbeanspruchung bei dem Schienenfahrzeugrad 1. Bezüglich der Druck- und Schubbeanspruchungsaufteilung gilt im Allgemeinen der Grundsatz, dass ausgehend von einem Winkelwert von 0, bei dem ausschließlich eine Druckkomponente vorhanden ist, bei größer werdendem Winkelwert, die Schubkomponente größer und im Verhältnis hierzu die Druckkomponente kleiner wird. Bei ausgehend von 45° Winkeln ist dann die Schubkomponente größer und im Verhältnis hierzu die Druckkomponente kleiner. In Abhängigkeit von der im entsprechenden Anwendungsfall geforderten axialen und radialen Steifigkeit, wird dann ein jeweils geeigneter Winkel für die Flansche 6 der Gummifüllung 4 zur Radachse gewählt.
Bei der Darstellung in 2 kommt der Druckring, welcher dort nicht dargestellt ist, zur Anlage gegen die Außenfläche der jeweiligen Schenkel 6 sowie des axialen Körpers 5 der Gummifüllung 4. Somit begrenzen im montierten Zustand das Radmittelteil 2, der Laufkranz 3 und der nicht dargestellte Druckring einen im Wesentlichen V-förmigen Zwischenraum. In diesem Zwischenraum ist eine Gummifüllung 4 angeordnet, und der nicht dargestellte Druckring mittels einer Anzahl von gleichmäßig um das Rad verteilten, allgemein mit 7 bezeichneten Verbindungen, die hier beim dargestellten Ausführungsbeispiel, in bevorzugter Weise als Verbindungselemente 8 Schraubenbolzen aufweisen, am Radmittelteil 2 angebracht, und zwar vorzugsweise in einer solchen Weise, dass die Gummifüllung 4 geringfügig unter Vorbelastung steht. Die Verbindungselemente 8 der Verbindungen 7 gehen durch zugeordnete Öffnungen in der Gummifüllung 4 unter Einhaltung eines gewissen Spiels zwischen denselben.
Wie aus den 1 und 2 der Zeichnungen zu sehen ist, ist am Laufkranz 3 unter Zuordnung zu dem jeweiligen Verbindungselement 8 eine Materialausnehmung 9 vorgesehen, welche bei der dargestellten Ausführungsform nach 1 in radialer Richtung einen halbkreisförimigen Querschnitt hat.
Alternativ oder zusätzlich kann die Gummifüllung 4 an den, dem jeweiligen Verbindungselement 8 zugewandten Bereichen Materialaussparungen 10 vorgesehen sein, die beispielsweise von einer fensterförmigen in radialer Richtung vorzugsweise durchgehenden Öffnungen gebildet werden können. Diese Materialaussparungen sind im axialen Körper 5 der Gummifüllung 4 der Materialausnehmung 9 an dem Laufkranz 3 zugewandt, so dass dann, wenn sowohl eine Materialausnehmung 9 als auch eine Materialaussparung 10 vorgesehen sind, ein relativ großer Zwischenraum zwischen dem Verbindungselement 8 und der Gummifüllung 4 sowie dem Laufkranz 3 im Bereich der jeweiligen Verbindungen 7 vorhanden ist.
Somit weist das Schienenfahrzeugrad 1 nach der Erfindung gezielt unter Zuordnung einer Verbindung 7 sowie den Verbindungselementen 8 zusätzliche Freiräume gebildet durch Materialausnehmungen 9 und/oder Materialaussparungen 10 auf, so dass vom Laufkranz 2 auf die Verbindungselemente 8 auch bei größeren, stoßartigen Belastungen keine Querkräfte zur Einwirkung kommen können. Damit lassen sich Vibrationen an dem Schienenfahrzeugrad 1 wirksam vermeiden, und insbesondere werden dadurch mögliche Beschädigungen der Verbindungseinrichtungen 7 auf Grund von auf die Verbindungselemente wirkenden Querkräften verhindert.
Obgleich die Erfindung voranstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles erläutert worden ist, ist die Erfindung natürlich nicht auf die dort dargestellten Einzelheiten beschränkt, sondern es sind zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, die der Fachmann in Abhängigkeit von den jeweils vorhandenen Auslegungseinzelheiten ohne weiteres in entsprechender Weise treffen kann und entsprechend den jeweils gewünschten Belastungsverhältnissen modifizieren kann. Vielmehr ist es bei der Auslegung des erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugrades 1 wesentlich, dass gezielt und örtlich begrenzt ohne nennenswerte Schwächungen der Bauteile jeweils unter Zuordnung zu den Verbindungselementen 8 der Verbindungseinrichtungen 7 relativ große Freiräume vorhanden sind, so dass sich Querkraftbeaufschlagungen im Betriebszustand des Schienenfahrzeugrads 1 wirksam vermeiden lassen.

Claims

Schienenfahrzeugrad, welches folgendes aufweist: a) ein Radmittelteil (2) b) ein mit einem Flansch versehenen Laufkranz (3) c) einen Druckring, welcher mittels einer Anzahl von gleichmäßig um das Rad verteilten Verbindungen (7) mit je einem Verbindungselement (8), vorzugsweise in Form eines Schraubenbolzens am Radmittelteil (2) angebracht ist, und d) eine Gummifüllung (4), welche vorzugsweise in Form eines Gummirings mit einem axialen Körper (5) ausgelegt ist, welche an jeder Seite einen unter einem Winkel zur Radachse ausgerichteten Flansch (6) besitzt, und welche in einem im Wesentlichen V-förmigen Zwischenraum zwischen dem Radmittelteil, dem Laufkranz (3) und dem Druckring angeordnet ist, und die Verbindungselemente (8) der Verbindungen (7) mit Spiel durch Bohrungen in der Gummifüllung (4) gehen, dadurch gekennzeichnet, dass der Laufkranz (3) an dem, dem jeweiligen Verbindungselement (8) zugeordneten Bereich eine sich in radialer Richtung erstreckende Materialausnehmung (9) aufweist.
Schienenfahrzeugrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialausnehmung (9) in radialer Richtung einen halbkreisförmigen Querschnitt hat.
Schienenfahrzeugrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an Stelle der jeweiligen Ausnehmung (9) am Laufkranz (2) oder zusätzlich hierzu die Gummifüllung (4) an dem, dem jeweiligen Verbindungselement (8) zugeordneten Bereich eine Materialaussparung (10) hat.
Schienenfahrzeugrad nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialaussparung (10) in der Gummifüllung (4) im axialen Körper (5) und dem Laufkranz (3) zugewandt vorgesehen ist.
Schienenfahrzeugrad nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialaussparung (10) von einer fensterförmigen, in radialer Richtung vorzugsweise durchgehenden Öffnung gebildet ist.