专利名称：组合式铁路车轮的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种组合式铁路车轮(polyblock railwaywheel)，它包括一个轮箍、一个轮心以及设置在该轮心和轮箍之间的减振件。
组合式铁路车轮是公知的，它们特别地用于城市交通的电车上，以便减少车轮在轨道上滚动时所产生的噪音。
例如，有一种已知的这一类型的车轮，其中形成有一减振件，该减振件包括两个橡胶环，这两个橡胶环设置在车轮的轮心和轮箍之间并相互靠在一起，从而形成一个大大敞开的V字形。然而，采用这一布置，不可能方便地沿轴向，亦即平行于车轮轴的方向调整车轮的动态特性。
还有一种已知的车轮，其中由多个橡胶块形成减震件，这些橡胶块设置在车轮轮心与轮箍间的车轮轮心的圆周上。然而，这种类型的车轮相当复杂，其制造费用太高。另外的一个也是主要的一个缺点在于，这些橡胶块仅向车轮提供以低的轴向刚度，从而导致了运行中的轴向不移定性。
欧洲专利申请No 0 489 455公开了一种组合式车轮，其中，减振件为一包括两个唇状物的橡胶环，这两个唇状物与车轮轴形成约60°的角度，该橡胶环没有完全充满车轮轮心与车箍之间的空间。这样的车轮在轴向上有良好的弹性，但难以同时调整其轴向弹性和径向弹性，以便优化其声学特性。
在这三种车轮中，橡胶与车轮的金属直接接触，使得在应力作用下减振件由蠕变而变形。这些变形改变了减振件的动态特性并降低了其效率。
最后，对于这三种车轮，都必须单独锻出轮心和车箍，从而使制造过程复杂化。
本发明的目的在于提供一种组合式铁路车轮以克服这些缺点，该车轮便于制造，并具有优化的轴向和径向动态特性，而且其减振性能在使用中具有良好的稳定性。
因此，本发明提供了一种组合式铁路车轮，它包括一环形轮箍，一轮心，一设置在该轮心和该轮箍之间的减振件，至少一个法兰件以及用于固定该至少一个法兰件的装置，其特征在于轮箍在其内侧部分包括有两个连接内圆角，该两个内圆角以面向车轮轴线的关系设置，并位于车轮的对称平面的两侧，在它们的最靠里的部分，由一环形的基本平直的带连接起来，该减振件具有郁金香花形断面，并且该减振件由两个弹性聚合物材料做的环构成，这两个环中的每一个都被夹持在一个上金属环和一个下金属环之间，该上金属环与下金属环粘结到该聚合物材料上，上金属环与连接内圆角中的一个以及轮箍最靠里部分的环形带相配合，下金属环与一法兰件相配合。
组合式铁路车轮最好包括两个法兰件，这两个法兰件夹住减振件，由多个穿过车轮轮心的螺栓固定，并保证两个法兰件夹紧在减振件上。
为了减小刺耳的噪音，车轮还可包括一设置在轮箍上的环形槽中的环。
为了最大限度地减小刺耳的噪音，最好是轮箍的重量必须低于110kg，车轮的径向动态刚度必须在6×108到16×108N/m之间，而车轮的轴向动态刚度必须在3×108到8×108N/m之间。
为了将振动从轨道向车轴的传递减至最低程度，轮箍的重量必须低于110kg，车轮的径向动态刚度必须低于1×108N/m，车轮的轴向动态刚度必须高于1×108N/m，而车轮的轴向静态刚度必须高于0.5×108N/m。
本发明还提供了一种用于制造组合式铁路车轮的轮箍和轮心的方法，它包括通过锻压钢坯制造整体车轮，该整体车轮包括一轮心和一轮箍，该轮心由一轮毂和一轮辐组成，而该轮箍由连接内圆角连接到该轮辐上，该连接内圆角的半径与该轮箍厚度的一半相当；将该轮箍与该轮心分离开来，分离的方法例如有沿轮辐和连接内圆角间的连线冲压等；对该轮箍及该轮心进行机加工。
下面将参照附图对本发明进行更准确但不是限制性的说明，附图中
图1为组合式铁路车轮的半个径向剖视图，图2为减振环的放大剖视图，图3为法兰件的半个径向剖视图。
按照本发明的组合式铁路车轮是一些旋转件的组合体，它包括一轮箍1，一由轮毂22和轮辐6组成的整体轮心2，安装在轮辐6的圆周上的两个法兰件3和4，以及设置在法兰件3和4与轮箍1之间的减振件5。法兰件3和4以相互面对的关系设置在轮心2的轮辐6的两侧，并由多个螺栓7夹紧在轮辐6上，该多个螺栓7穿过一个法兰件3和轮辐6，然后拧入另一法兰件4中的多个螺纹孔内。螺栓7沿围绕车轮旋转轴线AA的环线布置。如图1所示，车轮还可包括一用于减小刺耳噪音的环8。
轮箍1的最靠里面的部分9，亦即最接近旋转轴线AA的部分，包括两个连接内圆角10和11，该连接内圆角10和11具有相当于轮箍厚度一半的半径，而且这两个连接内圆角以相互面对的关系设置，并由一柱面的大体平直的带12连接起来，由此使得该轮箍最靠里的部分9的横截面呈郁金香花形，该郁金香花形部分相对于车轮轴线AA径向设置并向车轮外扩张。
法兰件3或4都包括一在侧壁13上用于与车轮轮辐6相配合，该配合的部分离旋转轴线最近的环形凹座15，其形状与轮辐6径向外端部18的厚度的一半互补，并用于安装于该轮辐的所述端部上。离旋转轴线最远的侧壁13的这部分包括一包含内圆角25的倒角24，一修圆的部分26，以及一平直部分27，这样当两个法兰件以相互面对的关系安装于车轮上时，它们形成一郁金香花形的槽，该槽在法兰件3、4与车箍1之间提供了一个环形空间，该环形空间用于安放减振件5。凹座15的轴向深度稍小于轮辐6的端部18厚度的一半，以便当安装两个法兰件时，使它们靠在轮辐上而不互相接触。
减振件5包括两个相互连接的相同的环19和20。每个环19或20都包括一弹性聚合物材料的芯部30，该芯部30嵌在两侧片31和32之间并与其相粘结，两侧片31和32由诸如金属片的片状材料制成。将侧片31制成使其形状可与轮箍相配合，并使侧片32的形状可与法兰件3或4的倒角24相配合。该聚合物材料最好是具有填充剂的橡胶，以便调整其刚度。
减振件5的厚度稍大于轮箍1与法兰件3、4之间自由空间的厚度，以便当安装好法兰件3和4时使减振件5被夹紧到大约1mm的程度。
按照这样的布置，车轮非常易于安装，并且可根据使用者的要求将其轴向和径向动态特性调整至最佳状态。为了达到这一目的，只需调整构成减振件的橡胶的刚度或减振件的唇状物的高度即可。
确实可以减小由沿轨道的滚动产生的噪音，或者减小由滚动所产生的并传递给车轴的振动，特别是当车轴直接与电动机联接时。
本发明人已经发现，在两种情况下，都有必要首先使轮箍的重量尽可能的轻，当它是新的时候，在两种情况下都有必要低于110kg。
本发明人还发现当希望减小滚动噪音时，径向的动态刚度必须在6×108和16×108N/m之间，而轴向的动态刚度必须在3×108和8×108N/m之间；当希望减小振动的传递时，径向的动态刚度必须低于1×108N/m，而轴向的动态刚度必须大于1×108N/m；最好，径向静态刚度必须在0.3×108和0.5×108N/m之间，而轴向静态刚度必须大于0.5×108N/m。
减振件由具有嵌在两片状材料或金属片材制成的侧片之间的橡胶芯部的环构成这一事实，极大地改善了车轮的使用性能。粘接有橡胶的侧片的确阻止了橡胶在应力作用下的蠕变。从而可提高减振件的性能在使用中的稳定性。
这样的减振件可以很容易地通过在侧片之间直接模制橡胶而进行制造。通过喷砂或喷丸来处理侧片的表面就足以保证橡胶的粘着。
按照本发明的车轮与现有技术的车轮相比，还具有制造过程更加简单而且制造费用较低的优点。制造所建议的车轮时，可以锻出一整体车轮，该车轮包括一轮毂，一轮辐，以及由连接内圆角连接到轮辐上的一轮箍，连接圆角的半径与该轮箍厚度的一半相当，然后使车轮从由轮毂和轮辐构成的轮心分离开来，分离的方法例如有沿连接圆角和轮辐间的连线冲压等。此后，采用少量的机加工即可去除毛边。
在另一个实施例中，减振件包括两个通过粘结剂直接粘结到轮箍上的、具有合适长度和截面的橡胶带。这一方法的优点在于可允许使用绕成卷的橡胶带，使用时将其展开并切成一定长度即可，而不必使用那种按照每个车轮的直径而预先制作的橡胶环。
这些组合式车轮特别适合用于诸如有轨电车和地铁等市区或郊区铁路交通运输设备。这些车轮的公称直径通常在大约400mm到大约920mm之间。
权利要求
1.一种组合式铁路车轮，包括一轮箍，一由轮毂和轮辐构成的轮心，一设置在所述轮心和所述轮箍之间的减振件，至少一个法兰件以及用于固定所述的至少一个法兰件的装置；其特征在于轮箍在其内侧部分包括有两个连接内圆角，这两个连接内圆角位于车轮的对称平面的两侧并在它们最靠里的部分由一环形的大体平直的带连接起来，该减振件具有郁金香花形的断面，并且该减振件由两个均用弹性聚合物材料做的一个环构成的环组成，而每个减振件环都被夹在一个上金属侧片和一个下金属侧片之间并与两个侧片粘接，所述上金属侧片与轮箍的最靠里的部分相配合，所述下金属侧片与一法兰件相配合。
2.如权利要求1所述的车轮，其特征在于它包括两个法兰件，该两个法兰件夹住所述减振件，并由多个穿过车轮轮心的螺栓固定，由此保证两个法兰件夹紧在该减振件上。
3.如权利要求1或2所述的车轮，其特征在于它还包括一设置在轮箍上的环形槽中的环。
4.如权利要求1-3中任何一项所述的车轮，其特征在于轮箍的重量低于110kg，其径向动态刚度在6×108到16×108N/m之间，而其轴向动态刚度在3×108到8×108N/m之间。
5.如权利要求1-3中任何一项所述的车轮，其特征在于轮箍的重量低于110kg，其径向动态刚度低于1×108N/m，其轴向动态刚度高于1×108N/m，并且其轴向静态刚度高于0.5×108N/m。
6.一种用于制造组合式铁路车轮的轮箍和轮心的方法，其特征在于，它包括通过锻压钢坯制造一整体车轮，该整体车轮包括一轮心和一轮箍，该轮心由一轮毂和一轮辐组成，而该轮箍由连接内圆角连接到该轮辐上，所述连接内圆角的半径与所述轮箍厚度的一半相当；使所述轮箍从所述轮心分离开来，分离的方法例如有沿所述轮辐和所述连接内圆角之间的连线冲压等；对所述轮箍及所述轮心进行机加工。
全文摘要
一种组合式铁路车轮包括一轮箍，一由轮毂和轮辐构成的轮心，一设置在轮心和轮箍之间的减振件，至少一个法兰件，以及用于固定法兰件的装置。轮箍在其内侧部分包括两个连接内圆角，它们位于车轮对称面的两侧并由一环形带在其最靠里的部分相连接。减振件具有一郁金花形的断面并包括两个环每个环，都由一夹在上金属侧片和下金属侧片之间并与其粘结的弹性聚合物材料圈形成；上侧片与轮箍最靠里的部分配合，下侧片与一法兰配合。
文档编号B21K1/28GK1143576SQ9610757
公开日1997年2月26日 申请日期1996年5月29日 优先权日1995年5月30日
发明者雅克·布鲁克, 弗兰克斯·德米利 申请人:瓦尔杜恩斯公司