DE19653251A1 - Rail wheel sprung by pneumatic tyre - Google Patents

Abstract

The wheel (1-13) has an axial widening of the wheel flange laterally to the running surface. The shroud of the rotor of the wheel hub motor is formed as the rim. A safety tyre is rigidly connected to the shroud of the rotor. The safety tyre is located in the compressed air space of the rubber tyre below the running surface. A rubber spring ring provides cushioning against axial shock forces. A wheel disc may be provided instead of the hub rotor assembly of the motor.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein durch einen Luftgummireifen gefedertes Schienenrad mit einer zwischen dem Radkranz und einem Radnabenmotor eingespannten Luftgummireifenfederung und einen in den Luftdruckraum der Feder eingebauten achsialen Gummifederkörper und Sicherheitsstahlreifen.The invention relates to an air tire sprung rail wheel with one between the rim and a pneumatic tire suspension clamped in a wheel hub motor and an axial built into the air pressure space of the spring Rubber spring body and safety steel tires.

Schieneräder, in denen unter hoher Vorspannung stehende platten- oder quaderförmige Gummifederkörper eine zwischen Felge oder Radscheibe und dem äußeren Radreifen gebildete Ringnut überbrücken, sind in den verschiedensten Ausführungsformen bereits aus Veröffentlichungen bekannt.Rail wheels in which are under high preload plate or cuboidal rubber spring body one between Rim or wheel disc and the outer wheel tire formed Bridging the ring groove are in a wide variety Embodiments already known from publications.

Derartige Räder sind z. B. Gegenstand des DE 37 13 270 A1 und DE 30 12 378 A1 . Solche Gummifederkörper sollen aus Gründen der Lärmminderung, des besseren Fahrkomforts und verringerten Verschleißes von Schiene, Rad und Fahrzeug den Metallschluß Schien/Rad unterbrechen und die radiale Einfederung bei begrenzter achsialer Einfederung bereits im schienennahem Bereich erhöhen.Such wheels are e.g. B. Subject of DE 37 13 270 A1 and DE 30 12 378 A1 . Such rubber spring bodies are intended for the sake of Noise reduction, better driving comfort and reduced Wear of rail, wheel and vehicle the metal connection Interrupt the rail / wheel and the radial deflection limited axial deflection near the rail Increase range.

Problem: Die radiale Dimensionierung der Gummifederkörper und damit die gewünschten Wirkungen dieser Federung sind jedoch durch das Einsacken der Gummikörper im Druckpunkt bei längeren Stehzeiten und die unerwünscht mit der radialen Federung zugleich zunehmende achsiale Einfederung begrenzt. Unter anderem als Folge der vermehrten Anwendung von leichten Nahverkehrstrieb-wagen und Synchron-Radnabenmagnetmotoren mit gegenüber Asynchronmotoren erheblich reduzierter Masse und Volumen aber erhöhter Stoßempfindlichkeit ergab sich außerdem zur Reduktion der Stoßkräfte die Notwendigkeit einer erhöhten radialen Einfederung bei zugleich limitierter achsialer Einfederung des Radkranzes. Nahverkehrstriebwagen einschließlich in einem durchgängigen Regional- und Stadtbahnbetrieb eingesetzte Stadtbahntriebwagen oder Straßenbahnen befahren Schienennetze von unterschiedlicher Gleisqualität. Zugleich sind die einzelnen Achsen unterschiedlich belastet. Soll nun die Radfederung diesen schienen- und fahrzeugseitig wechselnden, achsspezifischen Anforderungen entsprechen, der Fahrkomfort und die Entgleisungssicherheit verbessert, die Fahrgeräusche des Rades und die Erschütterungen des Untergrundes als auch der Verschleiß der beanspruchten Teile und die life-cycle-cost verringert, die Lebensdauer verlängert werden, ist eine Radfederung mit auf den gewünschten Einfederungswert getrennt einstellbarer radialer und achsialer Federung erforderlich.Problem: The radial dimensioning of the rubber spring body and so that are the desired effects of this suspension by sagging the rubber body in the pressure point for longer Standing times and the undesirable with the radial suspension increasing axial deflection is also limited. Under other as a result of the increased use of light Commuter trains and synchronous wheel hub magnet motors with mass significantly reduced compared to asynchronous motors and Volume but increased shock sensitivity also resulted to reduce the impact forces the need for an increased radial deflection with limited axial Deflection of the wheel rim. Commuter rail car including in a consistent regional and Light rail vehicles or light rail vehicles Trams run on different networks Track quality. At the same time, the individual axes different loads. Now the wheel suspension should Axle-specific changes on the rail and vehicle side Meet the driving comfort and the requirements Derailment safety improved, the driving noise of the wheel and the vibrations of the underground as well as the Wear of the stressed parts and the life cycle cost is reduced, the lifespan is extended Wheel suspension with separated to the desired deflection value adjustable radial and axial suspension required.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein zwischen dem Radkranz und Radnabenmotor eines Schienenrades eingespannte Luftgummireifenfederung und einen in den Luftdruckraum der Feder eingebauten achsialen Gummifederring und Sicherheitsreifen.This task is solved by a between the rim and Wheel hub motor of a rail wheel clamped Pneumatic tire suspension and one in the air pressure chamber of the Spring built-in axial rubber spring washer and Safety tires.

Die Erfindung verbindet die Vorteile eines glatten Schienenweges mit geringem Rollwiderstand mit dem Komfort einer Luftreifenfederung. Dadurch ergeben sich im einzelnen neben den oben genannten Vorteilen der Minderung von Lärm und Erschütterungen im und um das Fahrzeug, des verringerten Verschleißes aller beanspruchten Teile und ihrer verlängerten Lebensdauer und den damit verbundenen Kostenersparnissen die folgenden Vorteile:
The invention combines the advantages of a smooth track with low rolling resistance with the comfort of a pneumatic tire suspension. In addition to the above-mentioned advantages of reducing noise and vibrations in and around the vehicle, the reduced wear of all stressed parts and their extended service life and the associated cost savings, this results in the following advantages:

• - Reduzierung des Radumfanges durch Reduzierung der weniger beanspruchten und infolgedessen radial geringer zu dimensionierenden Radkranzlauffläche. Dies kommt der auch bei Schienenfahrzeugen geforderten Niederflurigkeit entgegen.- Reduction of the wheel circumference by reducing the less claimed and consequently less radially dimensioning wheel rim tread. This also comes with Rail vehicles demanded low floor.
• - Gewünschte Reduzierung der auf den Radnabenmotor einwirkenden Stoßkräfte als Voraussetzung der Verwendung von leichten Synchronmotoren mit gegenüber Asynchronmotoren verbesserten Antriebseigenschaften und nochmals verringerter Fahrzeugmasse, welches wiederum die Verwendung von Luftgummireifen begünstigt.- Desired reduction on the wheel hub motor impact forces as a prerequisite for the use of light synchronous motors with compared to asynchronous motors improved drive properties and again reduced Vehicle mass, which in turn the use of Pneumatic tires favored.
• - Reduzierung der Primär- und Sekundärfederung des Drehgestells und Wagenkastens mit dem gleichen positiven Masse- und Kosteneffekt.- Reduction of the primary and secondary suspension of the Bogie and body with the same positive Mass and cost effect.
• - Einfaches Auswechseln der Radkränze durch Ablassen der Druckluft der Luftgummireifen.- Easy changing of the wheel rims by lowering the Pneumatic tires.

Fig. 1 zeigt eine zwischen den Radkranz 1 und dem Rotor 12 des Radnabenmotors 2 eingespannten Luftgummireifen 10/11 mit in den Luftdruckraum 9 des Reifens integrierten Sicherheitsreifen 4 und achsialer Gummiringfeder 3 mit Scheibenring 5 und fest verbundener radialer Gummifeder zur Abfederung des Sicherheitsreifens gegen den Radkranz, auf der ein metallener Gleitring 7 aufvulkanisiert ist. Der Rotor des Radnabenmotors dreht um eine feststehende Welle 13. Fig. 1 shows a clamped between the rim 1 and the rotor 12 of the wheel hub motor 2 pneumatic rubber tire 10/11 with integrated into the air pressure chamber 9 of the tire safety tire 4 and the axial rubber ring spring 3 with disc ring 5 and fixedly connected radially rubber spring to cushion the safety tire to the wheel rim , on which a metal slide ring 7 is vulcanized. The rotor of the wheel hub motor rotates around a fixed shaft 13 .

Fig. 2 zeigt das Schienenrad nach Fig. 1 in der Aufsicht von der Fahrzeugaußenseite. FIG. 2 shows the rail wheel according to FIG. 1 in a view from the outside of the vehicle.

Das Schienenrad nach Fig. 1 und 2 ist ein Ausführungsbeispiel für die Verwendung von leichten Synchronmotoren als Radnabenmotor bei Schienenrädern mit einer Radlast < 5 t. Der Radkranz wird beiderseits der Lauffläche so verbreitert 8, daß ein zur Entfaltung der Federeigenschaften des Luftgummireifens hinreichend dimensionierter Druckraum entsteht und zugleich die gängige achsiale Breite des Radnabenmotors nicht überschritten wird. Die Trennung des Reifens in zwei Halbschalen ist erforderlich, um den Reifen über den Sicherheitsstahlreifen - nach der Radaußenseite hin - abziehen zu können. Die radspezifische Einstellung des radialen Federwegs erfolgt durch Variieren des Luftdrucks, der mittels einer Sonde je Rad gemessen und vom Fahrerstand aus kontrolliert wird. Die netz- und radspezifische Einstellung des zur Entgleisungssicherheit maximal zulässigen achsialen Federwegs geschieht mittels der Wandstärke der auf der Stirnseite des achsialen Gummifederrings aufvulkanisierten Scheibenringes. Der Sicherheitsreifen legt bei jeder Radumdrehung entlang des Gleitringes den Weg a zurück. Die einstellbare maximale radiale Auslenkung des Radreifens ist durch den Weg b bezeichnet. Entweicht die Luft, setzt das Fahrzeug über den Sicherheitsstahlreifen auf den Radkranz auf. Der dabei entstehende Druckkontakt zum Radkranz wird durch den mit der achsialen Gummifeder fest verbundenen Gummifederring abgefedert. Aufgrund des gegenüber dem Radius der Radkranzinnenseite geringeren Radius des Sicherheitsstahlringes würde dieser im Sicherheitsfall bei Entweichen der Druckluft unerwünscht auf dem Gummiring reiben. Dieses Problem soll durch einen außen mit PTFE beschichteten, dem Gummifederkörper aufvulkanisierten Metallring, auf dem der Kopf des Sicherheitsreifens gleitet, gelöst werden. Die Vorrichtung dient bei normalem Reifendruck zugleich der Abfederung des Rotors gegen extreme Schienenstöße und dem Abgleiten der beiderseitigen Kontaktflächen.The railway wheel according to Fig. 1 and 2 is an exemplary embodiment for the use of lightweight synchronous motors as a wheel hub motor for rail wheels with a wheel load <5 t. The wheel rim is widened 8 on both sides of the tread so that a pressure chamber which is sufficiently dimensioned to develop the spring properties of the pneumatic rubber tire is produced and at the same time the common axial width of the wheel hub motor is not exceeded. It is necessary to separate the tire into two half-shells in order to be able to pull the tire over the safety steel tire - towards the outside of the wheel. The wheel-specific adjustment of the radial suspension travel is carried out by varying the air pressure, which is measured by means of a probe per wheel and controlled from the driver's position. The net and wheel-specific setting of the maximum permissible axial suspension travel to prevent derailment is done by means of the wall thickness of the disc ring vulcanized onto the front side of the axial rubber spring ring. The safety tire travels the path a with every wheel revolution along the slide ring. The adjustable maximum radial deflection of the wheel tire is indicated by path b. If the air escapes, the vehicle sits on the safety rim on the wheel rim. The resulting pressure contact with the wheel rim is cushioned by the rubber spring ring that is firmly connected to the axial rubber spring. Due to the smaller radius of the safety steel ring compared to the radius of the inner side of the wheel rim, this would rub undesirably on the rubber ring if the compressed air escaped in the event of safety. This problem is to be solved by a metal ring coated on the outside with PTFE, vulcanized onto the rubber spring body, on which the head of the safety tire slides. At normal tire pressure, the device also serves to cushion the rotor against extreme rail impacts and the sliding of the contact surfaces on both sides.

Claims (4)

1. Durch Luftgummireifen gefedertes Schienenrad mit zwischen dem Radkranz und dem felgenartig ausgebildeten Rotor eines Radnabenmotors eingespannter Luftgummireifenfeder mit in den Luftdruckraum eingebauten achsialen Gummifederkörper und Sicherheitsreifen, gekennzeichnet durch eine achsiale Verbreiterung des Radkranzes seitlich der Lauffläche, eine als Felge ausgebildeten Ummantelung des Rotors des Radnabenmotors, einen zweiteiligen Luftgummireifen, einen im Luftdruckraum des Gummireifens unter der Lauffläche des Radkranzes angeordneten, mit der Ummantelung des Rotors fest verbundenen Sicherheitsreifen und einen Gummifederring zur Abfederung achsialer Stoßkräfte.1. Rail wheel suspended by air rubber tires with an air rubber tire spring clamped between the wheel rim and the rim-shaped rotor of a wheel hub motor with an axial rubber spring body and safety tires built into the air pressure space, characterized by an axial widening of the wheel rim to the side of the tread, a wheel hub encased as a rim of the rotor. a two-part pneumatic tire, one arranged in the air pressure chamber of the tire under the tread of the wheel rim, firmly connected to the casing of the rotor, and a rubber spring ring for cushioning axial impact forces. 2. Schienenrad nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des Rotors des Radnabenmotors eine Radscheibe mit Felge vorgesehen ist.2. Rail wheel according to claim 1, characterized in that instead of the rotor of the wheel hub motor with a wheel disc Rim is provided. 3. Schienenrad nach einem der Ansprüche 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß der achsiale Gummifederring entfällt.3. Rail wheel according to one of claims 1-2, characterized characterized in that the axial rubber spring ring is omitted. 4. Schienenrad nach einem der Ansprüche 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß der achsiale Gummifederring und der Sicherheitsreifen entfällt.4. Rail wheel according to one of claims 1-2, characterized characterized in that the axial rubber spring ring and the There is no safety tire.