Rad für Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge

Die Erfindung bezieht sich auf ein Rad für Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge, welches aus einer Felge mit einem darauf angeordneten Reifen aus elastischem Werkstoff, z. B. Gummi oder Kunststoff, besteht.

Es ist ein Rad gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt (GB-A-1 141 608), bei dem der mit dem Reifen zusammenwirkende, außen zylindrische Felgenansatz ein rechteckiges Profil aufweist. Weiter ist es nicht mehr neu (US-A-1 881 045. Fig. 5), den ebenfalls außen zylindrischen Felgenansatz in seinem Querschnitt schwalbenschwanzförmig, d. h., mit zur Lauffläche des Reifens divergierenden Seitenflächen auszubilden.

Dem Oberbegriff des Patentanspruchs 3 liegt ein bekanntes Fahrzeugrad zugrunde (US-A-1 881 045, Fig. 5), bei dem die beiden seitlichen Flansche des U-förmigen Felgenquerschnittes gegen den felgennahen Bereich der jeweiligen Seitenfläche des Reifens anliegen.

Zum Stand der Technik gehört ferner eine Laufrolle für Kettenfahrzeuge (GB-A-469 722), wobei ein auf der Felge der Laufrolle festgelegter Ring über mehrere schwalbenschwanzförmige Ansätze in eine elastische Bandage eingreift, die von einem die Lauffläche aufweisenden metallischen Reifen umgeben ist. Querbewegungen des metallischen Reifens werden durch Seitenwangen begrenzt, die mit der Felge über Schrauben verbunden sind.

Bei den vorbekannten Rädern dienen der Felgenansatz bzw. die beiden seitlichen Flansche des U-förmigen Felgenquerschnittes offensichtlich nur zum Halten des Reifens; diese Räder werden als ungünstig angesehen im Hinblick auf eine gemäß der Aufgabe zu der vorliegenden Erfindung geforderte bessere Ausnutzung des Werkstoffes des Reifens, verbunden mit der weiteren aufgabengemäßen Forderung nach einer größeren Dauerfestigkeit bei hoher Beanspruchung.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichenteil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst, wonach der in den Reifen eingreifende Felgenansatz in seinem Querschnitt trapezförmig, mit abgerundeten Kanten gestaltet ist, wobei die beiden Seitenflächen des trapezförmigen Felgenansatzes und die beiden äußeren Seitenflächen des Reifens zur Lauffläche des Reifens hin konvergierend ausgebildet sind.

Einem organischen Spannungsverlauf im Reifen dient eine Ausgestaltung der Erfindung dadurch, daß die beiden äußeren Seitenflächen des Reifens jeweils einen ersten, plan mit den Seitenflächen der Felge verlaufenden Abschnitt aufweisen, an denen sich jeweils eine Abrundung anschließt, die in die äußeren Seitenflächen des Reifens übergehen.

Eine weitere erfindungsgemäße Lösung der zugrunde liegenden Aufgabe besteht nach dem

Kennzeichenteil des Patentanspruchs 3 darin, daß die beiden seitlichen Flansche des zwischen diesen Flanschen flach ausgebildeten Felgenquerschnittes sich mindestens bis in den Bereich des mittleren Durchmessers des Reifens erstrekken, der Reifen in unbelastetem Zustand mit beidseitigem axialem Spalt innerhalb dieser Flansche angeordnet ist und dieser Spalt so geformt ist, daß er während des Belastungsvorganges durch eine stetig steigende, von der Innenumfangsfläche des Reifens ausgehende Anlage der äußeren Seitenflächen des Reifens an den beiden seitlichen Flanschen der Felge überbrückt wird.

Nach einer Weiterbildung der vorgenannten erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, daß die beiden Flansche der Felge reifenseitig an ihren freien Enden mit Abrundungen und der Reifen im Bereich des Überganges seiner Lauffläche in seine beiden Seitenflächen mit den Abrundungen entsprechenden Ausnehmungen versehen sind. Mit diesen Maßnahmen werden vorteilhaft Anrisse an den Kanten der Lauffläche des Reifens vermieden, wenn dieser unter Belastung einfedert und der in dessen unbelastetem Zustand vorhandene Spalt, von der Innenumfangsfläche des Reifens ausgehend, zur Anlage an die Flansche der Felge kommt.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung gemäß Patentanspruch 1 erbringt der trapezförmige reigenansatz eine weitgehend gleichmäßige Verteilung der Schubspannungen über den Querschnitt des Reifens, wobei die Schubspannungen insbesondere in den in der Vergangenheit wegen hoher Spannungen zerstörungsgefährdeten Seitenbereichen des Reifens reduziert sind. Wegen dieser Reduzierung und des um den Felgenansatz verringerten Werkstoffvolumens des Reifens sowie wegen der über den Felgenansatz vergrößerten Kontaktfläche zwischen Reifen und Felge ergibt sich zum einen eine geringere Wärmeentwicklung und zum anderen eine bessere Wärmeableitung, so daß insgesamt eine größere Dauerfestigkeit bei hoher Beanspruchung erreicht wird.

Durch die im Patentanspruch 3 genannte Lösung werden die Verformung des Reifens und damit die Größe der Schubspannungen begrenzt, wobei diese Begrenzung lastabhängig erfolgt. Durch diese Begrenzung werden vorteilhaft die Schubspannungen gleichfalls weitgehend gleichmäßig über den Querschnitt des Reifens verteilt, wobei ebenso eine Reduzierung der Schubspannungen in den in der Vergangenheit besonders zerstörungsgefährdeten Seitenbereichen des Reifens erreicht wird. Die Spannungsreduzierung bewirkt außerdem eine geringere Wärmeentwicklung, womit insgesamt eine größere Dauerfestigkeit bei hoher Beanspruchung erzielt wird. Außerdem ergibt die Lösung nach Patentanspruch 3 eine Notlauffunktion für das Rad.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Die Fig. 1 und 2 zeigen jeweils unterschiedliche Fahrzeugräder, im Höhenschnitt.

Nach Fig. 1 ist das eine Rad aus der Felge 1 und dem Reifen 2 gebildet, wobei die Felge 1 vorzugsweise aus einem festen Werkstoff, z. B. Leichtmetall oder Stahl, der Reifen 2 aus einem elastischen Werkstoff, z. B. Gummi oder Kunststoff, besteht. Felge 1 und Reifen 2 sind durch Vulkanisieren, Pressen oder Kleben miteinander verbunden. Die Felge 1 weist den umlaufenden, trapezförmigen Ansatz 1 auf, der mit Abrundungen 1b versehen ist. Plan zu den beiden Seitenflächen 1c der Felge 1 verlaufen erste Abschnitte 2c des Reifens 2, denen sich Abrundungen 2d anschließen, die in konvergierend zu der Lauffläche 2b hin ausgebildete Seitenflächen 2a des Reifens 2 übergehen.

Nach Fig. 2 weist das andere Rad an der Felge 1 einen U-förmig ausgebildeten Querschnitt auf, wobei innerhalb dessen Flansche 1d der Reifen 2 angeordnet ist. Die Seitenflächen 2a des Reifens 2 sind zu seiner Lauffläche 2b hin konvergierend ausgebildet, so daß im unbelasteten Zustand zwischen den Flanschen 1d und den Seitenflächen 2a jeweils ein winkliger, von der Irinenumfangsfläche 2e des Reifens 2 ausgehender Spalt besteht. Die freien Enden der beiden Flansche 1 d sind reifenseitig jeweils mit einer Abrundung 1 b und der Reifen 2 jeweils im Bereich des Überganges seiner Lauffläche 2b in die Seitenflächen 2a mit Ausnehmungen 2f versehen, womit Freiräume geschaffen sind, die bei Belastung des Reifens 2 zum Vermeiden von Beschädigungen am Reifen 2 wirksam werden. Während des Belastungsvorganges erfolgt eine stetig steigende Anlage der Seitenflächen 2a an den beiden Flanschen 1d und insoweit eine lastabhängige Begrenzung der Schubspannungen.