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Dokumentenidentifikation DE4244914A1 19.09.1996
Titel Lagerung für die elastische Verbindung von Teilen eines Drehgestells
Anmelder ABB Daimler-Benz Transportation (Deutschland) GmbH, 16761 Hennigsdorf, DE
Erfinder Richter, Wolfgang-Dieter, Dipl.-Ing., 90610 Winkelhaid, DE;
Hoffmann, Oskar, 91249 Weigendorf, DE;
Frahm, Peter, Dipl.-Ing., 80634 München, DE;
Pommereit, Kurt, 90518 Altdorf, DE
DE-Anmeldedatum 17.03.1992
DE-Aktenzeichen 4244914
File number of basic patent 42084482
Offenlegungstag 19.09.1996
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.09.1996
IPC-Hauptklasse B61F 5/30
IPC-Nebenklasse F16C 27/06   F16F 1/38   
Zusammenfassung Lagerung für die elastische Verbindung von Teilen eines Drehgestells, insbesondere für die Anlenkung von Radsätzen oder achslosen Radpaaren an Drehgestellen, bestehend aus einem Bolzen mit kreisförmigem Querschnitt und einer den Bolzen umschließenden Hülse, wobei der Bolzen an beiden Seiten mit über die Hülse hinausragenden Zapfen versehen ist, wobei weiter zwischen Bolzen und Hülse mit Vorspannung ein Elastomerelement angeordnet ist, und sich die Hülse innen von beiden Seiten zu ihrer Mitte hin konisch verstärkt, wobei weiter der Bolzen sich ebenfalls von beiden Seiten zu seiner Mitte hin konisch verjüngt.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Lagerung für die elastische Verbindung von Teilen eines Drehgestells, insbesondere für die Anlenkung von Radsätzen oder achslosen Radpaaren an Drehgestellen, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Die bisherigen Anwendungen von Blattlenkern zur Führung von Radsätzen gingen vom Grundgedanken einer möglichst starren Anlenkung der Radsatzlager, insbesondere in Längsrichtung, aus. Hierzu kommen quer angeordnete Elastomerelemente zur Anwendung, die über eine relativ dünne, zylindrisch ausgebildete Gummischicht verfügen und die bei Bedarf durch einen lateral wirkenden, flanschartigen Ansatz ergänzt werden. Bekannt sind weiter am Radsatzlager exzentrisch angeordnete, vertikale Gummielemente, die in geringem Umfang in ihrer Charakteristik durch axiale Verspannung variiert werden können. Dieser Möglichkeit sind jedoch enge Grenzen gesetzt, da das System Anlenkung-Primärfederung aufgrund der exzentrischen Anordnung des Gummielements zur Instabilität neigt, wenn dessen Längssteifigkeit eine bestimmte Größe unterschreitet.

Aus der DE 90 10 678 U1 sind Radsatzlenkerbuchsen bestehend aus einem Bolzen und einer den Bolzen umschließenden Hülse, wobei zwischen Bolzen und Hülse mit Vorspannung ein Elastomerelement angeordnet ist, bekannt. Das Elastomerelement ist hier auf Hülse und Bolzen aufvulkanisiert. Bei dieser Ausführung ist es jedoch nicht möglich, eine gewünschte Vorspannung des Elastomerelements und damit eine exakte Einstellung der Quer- und Längssteifigkeit mit einfachen Mitteln einzustellen.

Die EP 0 461 492 A1 offenbart eine elastische Lagerung bei der ein gerader Bolzen von einer geteilten Außenhülse und von einer geteilten Innenhülse umfaßt ist, wobei zwischen den Außenhülsenteilen ein Distanzstück eingesetzt ist. Die Innenhülsenteile weisen außen eine zur Mitte hin fallende Konizität auf, die Außenhülsenteile innen eine steigende Konizität. Zwischen den Außen- und Innenhülsenteilen sind jeweils zwei durch ein blattförmiges Material getrennte Elastomerelemente eingesetzt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lagerung für die elastische Verbindung von Teilen eines Drehgestells, insbesondere für die Anlenkung von achslosen Radsätzen an Drehgestellen zu schaffen, die die frei wählbare Realisierung niedriger Längssteifigkeiten bei Beibehaltung oder Erhöhung der lateralen Steifigkeiten mit einfachen Mitteln ermöglicht.

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmalen gelöst. Eine zweite erfindungsgemäße Lösung ist in dem unabhängigen Anspruch 11 enthalten. Fortbiidungen und vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind jeweils in den Unteransprüchen umfaßt.

Nach einer ersten erfindungsgemäßen Lösung verjüngt sich der Bolzen ebenfalls von beiden Seiten zu seiner Mitte hin konisch, wobei die Konizität der Hülse der des Bolzens genau, oder mit geringen Abweichungen bis maximal 10° entspricht.

Diese Lösung erfordert, daß der Bolzen und das Elastomerelement in die Hülse einschiebbar sind und setzt dadurch bestimmte Grenzen für die Abmessungen.

Vorteilhafterweise wird diese Lösung daher dadurch fortgebildet, daß die Hülse und der Bolzen in der Mitte quer zu ihrer Achse geteilt sind, daß zwischen beiden Teilhälften von Hülse und Bolzen aufvulkanisierte, aufgeklebte oder eingeschobene Elastomerelemente angeordnet sind.

Die lösbare Befestigung der Bolzenteile erfolgt nach einer Ausführung der Erfindung dadurch, daß die beiden Bolzenteile an der Seite mit dem geringsten Durchmesser aufeinander zu gerichtete Gewindebohrungen aufweisen, und daß die beiden Bolzenteile mittels eines Gewindestiftes zusammenschraubbar sind. Der Gewindestift ist einstückig ausgebildet, wobei die Vorspannung der Elastomerelemente ein Lockern verhindert, selbst ein Wandern des Stiftes entlang einiger Gewindegänge ist nicht nachteilig. Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, den Gewindestift in seiner Mitte verjüngt auszuführen, da so eine Biegebeanspruchung oder eine Radialkraft, die auf die Lagerung wirken, besser aufgenommen werden können. Die gewünschte Vorspannung der Elastomerelemente kann durch Drehen des Gewindestifts frei gewählt werden.

Um die Lagerung an verschiedenen Stellen flexibel einsetzen zu können, werden vorteilhafterweise zwischen den Hülsenteilen zur Einstellung eines gewünschten Abstands unterschiedliche Distanzteile angeordnet.

Nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung weisen die Distanzteile nach innen weisende Rippen, Noppen oder dergleichen auf. Jeweils zwischen den Rippen, Noppen oder dergleichen und den Hülsenteilen sind erste Scheiben mit einer zentralen Bohrung eingesetzt, wobei der Durchmesser der Bohrung größer ist, als der Durchmesser der Bolzenteile an ihrer innen liegenden Seite. Der Gewindestift ist in seiner Mitte scheibenförmig erweitert und zwischen den ersten Scheiben an den Hülsenteilen und der scheibenförmigen Erweiterung sind jeweils mit einem Abstand zweite Scheiben mit einem Durchbruch, der größer ist, als der Durchmesser des Gewindestifts außerhalb seiner scheibenförmigen Erweiterung, angeordnet und die zweiten Scheiben sind über Elastomerelemente mit den ersten Scheiben verbunden. Diese Ausführung erhöht die axiale Steifigkeit, ohne die radiale Steifigkeit zu beeinflussen, da die elastisch gelagerten zweiten Scheiben als Anschlag für die axiale Bewegung des Gewindestifts mit den Bolzenteilen dienen.

Die soweit beschriebene Lagerung läßt sich demnach sowohl in ihrer Baubreite, als auch, was die Vorspannung der Elastomerelemente betrifft einfach, frei wählbar und exakt einstellen. Dabei ist auch eine einfache Demontage und ggf. Nachstellbarkeit gegeben.

Um eine homogene Spannungsverteilung in den Elastomerelementen zu bewirken, sind nach einer Ausführung der Erfindung in den Elastomerelementen parallel zu der Hülse, bzw. dem Bolzen mindestens eine geschlossene oder offene Luftkammer angeordnet. Die Öffnung der Luftkammern kann sowohl zur Mitte der Lagerung, als auch nach außen, als auch, bei getrennten Kammern, zu beiden Seiten hin gerichtet sein.

Eine weitere vorteilhafte Ausführung der Erfindung sieht vor, daß zwischen den Bolzenteilen ein Abstand vorhanden ist, daß die Hülse und/oder ein eingesetzter Ring den durch diesen Abstand gebildeten Raum dichtend umschließt und daß in diesen Raum ein Medium eingefüllt ist, deren Druck oder viskose Eigenschaft veränderbar ist. Dieses Medium hat z. B. viskodynamische Eigenschaften, d. h. es wird, je nach Anforderung, so ausgelegt, daß es bei Beanspruchung seine viskosen Eigenschaften ändert, d. h. fester oder flüssiger wird. Eine andere Möglichkeit liegt darin, den Druck des Mediums dadurch zu verändern, daß der Druck über eine mit dem Raum verbundene Flüssigkeitsleitung und eine mit dieser verbundenen Drucksteuerung reguliert wird.

Für die zuletzt genannten Ausführungsformen der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn der Raum zwischen den Bolzenteilen quer zur Achse des Bolzens in der Mitte durch eine festsitzende Scheibe geteilt ist, und daß die beiden Teilräume durch Drosselbohrungen und/oder einen Ringspalt der Scheibe miteinander verbunden sind.

Das Medium kann auch in den Raum zwischen den Bolzenteilen hin offene Kammern des Elastomerelemente gefüllt sein.

Eine zweite erfindungsgemäße Lösung für die Weiterbildung einer Lagerung für die elastische Verbindung von Teilen eines Drehgestells, insbesondere für die Anlenkung von achslosen Radsätzen an Drehgestellen, bestehend aus einem Bolzen mit kreisförmigem Querschnitt und einer den Bolzen umschließenden Hülse, wobei der Bolzen an beiden Seiten mit über die Hülse hinausragenden Zapfen versehen ist, wobei weiter zwischen Bolzen und Hülse mit Vorspannung ein Elastomerelement angeordnet ist, und sich die Hülse innen von beiden Seiten zu ihrer Mitte hin konisch verstärkt, wird dadurch erzielt, daß der Bolzen gerade ist, daß zwischen dem Bolzen und der Hülse eine Innenhülse angeordnet ist, daß die Innenhülse innen der Form des Bolzens und außen der Form der Hülse angepaßt ist, und daß die Elastomerschicht zwischen der Innenhülse und der Hülse angeordnet ist.

Vorteilhafterweise können auch hier die Hülse, die Innenhülse und oder der Bolzen in ihrer Mitte quer zu ihrer Achse geteilt sein. Ebenfalls können in den Elastomerelementen parallel zu der Hülse, bzw. dem Bolzen mindestens eine geschlossene oder offene Luftkammer angeordnet sein.

Nach einer besonderen Ausführung der Erfindung bilden jeweils vier mit Luftkammern oder Kammern für ein Medium versehene Lagerungen eine Radsatzlagerung, wobei an jedem Rad zwei Lagerungen symmetrisch zu der Achse angeordnet sind, und wobei die Lagerungen mit ihren Luftkammern, bzw. den mit dem Medium gefüllten Kammern in Fahrtrichtung ausgerichtet sind. Die Anordnung der Kammern begünstigt die Radialeinstellung des Radsatzes.

Nach einer weiteren besonderen Ausführung der Erfindung bilden mindestens zwei mit Luftkammern oder Kammern für ein Medium versehene Lagerungen eine Lagerung für eine, ein Radpaar oder einen Radsatz haltende Schwinge, wobei die Lagerungen mit ihren Luftkammern, bzw. den mit dem Medium gefüllten Kammern vertikal zur Fahrtrichtung ausgerichtet sind. Diese Anordnung der Kammern verringert die aus Rahmencharakteristik und Primärfedersystem resultierende Verwindungssteifigkeit des Drehgestells.

Im Folgenden werden einige Ausführungsformen der Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform mit geteilter Hülse und geteiltem Bolzen;

Fig. 2 eine Seitenansicht zu Fig. 1;

Fig. 3 eine Ausführungsform mit zwischen den Bolzenteilen eingefülltem Medium;

Fig. 4 eine alternative Ausführungsform der Erfindung mit Bolzen, Innen- und Außenhülse.

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit zusätzlichen Anschlagscheiben;

Fig. 6 eine Seitenansicht der Lagerung als Radsatzlager;

Fig. 7 eine Draufsicht auf die Ausführung gemäß Fig. 6;

Fig. 8 eine Seitenansicht der Lagerung als Lagerung für eine ein Radpaar tragende Schwinge;

Fig. 9 eine Draufsicht auf die Ausführung gemäß Fig. 8.

Fig. 1 und Fig. 2 offenbaren eine erste Ausführung einer erfindungsgemäßen Lagerung, bei der der Bolzen 21 und die Hülse 23 in der Mitte quer zu ihrer Achse geteilt ausgeführt sind. Die Konizität von Hülse 23 und Bolzen 21 ist entsprechend der vorstehend beschriebenen Ausführungsform gestaltet. Zwischen den Teilstücken von Hülse 23 und Bolzen 21 sind jeweils separate Elastomerelemente 24 angeordnet, welche sowohl zum Inneren der Lagerung hin geöffnete erste Luftkammern 25, als auch, von diesen getrennte, nach außen hin geöffnete zweite Luftkammern 25&min; aufweisen. Die Teilstücke des Bolzens 21 sind nach außen durch Zapfen 22 verlängert und weisen nach innen gerichtete Gewindebohrungen 20 auf. In die Gewindebohrungen 20 ist ein Gewindestift 26 eingeschraubt, wodurch die beiden Teilstücke des Bolzens 21 miteinander lösbar verbunden sind. Um nicht für verschieden große Lagerungen jeweils passende Bolzen- und Hülsenteile vorhalten zu müssen, ist es vorteilhaft, zwischen die Teilstücke einer normierten Hülse 23 entsprechende Distanzstücke, z. B. einen Ring 28 einzulegen. Durch diese Maßnahme ergibt sich ein vergrößerter Raum 27 zwischen den Teilstücken des Bolzens 21. Der Gewindestift 26, mit dem die beiden Teilstücke des Bolzens 21 verbunden sind, ist in seinem Mittelstück 29 verjüngt ausgebildet und kann so eine Biegebeanspruchung oder eine Radialkraft, die auf die Lagerung wirken, besser aufnehmen.

Fig. 3 zeigt eine Ausführung der Erfindung mit geteilter Hülse 33 und geteiltem Bolzen 31, wobei zwischen die Hülsenteile ein Distanzring 38 eingesetzt ist, bei der in dem Raum 37 zwischen den Teilstücken des Bolzens 31 und in nach innen geöffneten Luftkammern 35 der zwischen den Teilstücken des Bolzens 31 und der Hülse 33 eingesetzten Elastomerelemente ein Medium mit viskodynamischen Eigenschaften eingefüllt ist. Dieses Medium reagiert auf die durch die Fahrt des Schienenfahrzeugs verursachten Vibrationen, wobei es sich bei hoher Geschwindigkeit eher verfestigt und bei niedrigen Geschwindigkeiten, z. B. bei der Kurvenfahrt, verflüssigt. Der Gewindestift 36 weist hier in seiner Mitte ein Ventilstück 36&min; mit einer mittig um dieses angeordneten Scheibe 36&min;&min; auf. Das Ventilstück 36&min; ist mit Bohrungen 47 versehen, durch die das Medium in eine axiale Durchgangsbohrung 46 des Gewindestifts 36 gelangen kann. Die Scheibe 36&min;&min; unterteilt den Raum 37 und weist Drosselbohrungen 43 für das Medium auf. Um die Scheibe herum ist ein Dichtungsring 41 gelegt, der mit einer Dichtlippe an dem Distanzring 38 anliegt, wobei die Dichtlippe so ausgelegt ist, daß auch bei leichter Verschiebung der Scheibe 36&min;&min; noch eine Dichtung erfolgt.

Eine weitere Ausführung der Erfindung zeigt Fig. 4. Hier ist der geteilte Bolzen 51 gerade ausgeführt und die Konizität, die für die Einstellung der Vorspannung erwünscht ist, wird durch Innenhülsen 60, in die die Teilstücke des Bolzens 51 gesteckt sind, erreicht. Die Außenhülse 53 ist ebenfalls geteilt und weist eine den Innenhülsen 60 entgegengesetzte Konizität auf. Zwischen den Teilstücken der Außenhülse 53 und den Innenhülsen 60 sind Elastomerelemente 54 angeordnet. Die gewünschte Vorspannung wird, wie zu Fig. 3 beschrieben, erzielt. Der Bolzen 51 ist hier nach außen zylindrisch verlängert und in Flansche eingespannt.

Noch eine weitere Ausführung zeigt Fig. 5. Die Lagerung besteht hier, wie oben zu Fig. 1 beschrieben, aus einer geteilten Hülse 73, einem geteilten Bolzen 71, dazwischenliegenden Elastomerelementen 74 mit Luftkammern 75, 75&min;. Die Bolzenteile 71 sind mittels eines in Bohrungen 70 eingesetzten Gewindestifts 76 miteinander verschraubt und zwischen den Hülsenteilen 73 ist ein Distanzring 78 eingesetzt. Der Distanzring 78 weist nahe seinen beiden Enden nach innen stehende Rippen 80 auf, zwischen denen und den Hülsenteilen 73 erste Scheiben 81 eingesetzt oder eingeklemmt sind. Diese Scheiben 81 weisen zentrale Bohrungen 82 auf, deren Größe so bemessen ist, daß sie mindestens den Durchmesser der innen liegenden Seite der Bolzenteile 21 überschreitet. Der Gewindestift 76 ist in seiner Mitte mit einer scheibenförmigen Erweiterung 83 versehen, welche sich über den größeren Teil des Innendurchmessers des Distanzrings 78 erstreckt.

Zwischen den ersten Scheiben 81 und der scheibenförmigen Erweiterung 83 sind zweite Scheiben 84mit zentralen Bohrungen 85 angeordnet, die flexibel über Elastomerelemente 87 mit den ersten Scheiben 81 verbunden sind. Die Bohrungen der zweiten Scheiben 84 sind so dimensioniert, daß sie mindestens größer, als der Durchmesser des Gewindestifts 76 außerhalb seiner scheibenförmigen Erweiterung 83 sind. Diese Ausführung erhöht die axiale Steifigkeit, ohne die radiale Steifigkeit zu beeinflussen, da die elastisch gelagerten zweiten Scheiben 84 als Anschlag für die axiale Bewegung des Gewindestifts 76 mit den Bolzenteilen 71 dienen.

Fig. 6 und Fig. 7 zeigen die erfindungsgemäße Lagerung 91 als Radsatzlagerung. Jeweils zwei Lagerungen 91 sind in symmetrischer Anordnung um die Achse 95 an den Radsatzlagergehäusen 92 eines mit einem Drehgestellrahmen 94 verbundenen Radsatzes 93 angeordnet. Die Lagerungen sind hier vorteilhafterweise solche mit Luft oder einem anderen Medium gefüllten Kammern, wobei die Lagerungen mit ihren Luftkammern, bzw. den mit dem Medium gefüllten Kammern in Fahrtrichtung ausgerichtet sind. Die Anordnung der Kammern begünstigt die Radialeinstellung des Radsatzes.

Fig. 8 und Fig. 9 zeigen die erfindungsgemäße Lagerung als Lagerungen 102 einer Schwinge 100, die die als Losräder 101 ausgebildeten Räder trägt. Die Schwinge 100 ist über die Lagerungen 102 am Querträger 103 eines Drehgestellrahmens 104 gelagert. Auch hier finden vorteilhafterweise Lagerungen mit Luft-, bzw. mit einem anderen Medium gefüllten Kammern Verwendung, wobei die Lagerungen mit ihren Luftkammern, bzw. den mit dem Medium gefüllten Kammern vertikal zur Fahrtrichtung ausgerichtet sind. Diese Anordnung der Kammern verringert die aus Rahmencharakteristik und Primärfedersystem resultierende Verwindungssteifigkeit des Drehgestells.


Anspruch[de]
  1. 1. Lagerung für die elastische Verbindung von Teilen eines Drehgestells, insbesondere für die Anlenkung von achslosen Radsätzen an Drehgestellen, bestehend aus einem Bolzen mit kreisförmigem Querschnitt und einer den Bolzen umschließenden Hülse, wobei der Bolzen an beiden Seiten mit über die Hülse hinausragenden Zapfen versehen ist, wobei weiter zwischen Bolzen und Hülse mit Vorspannung ein Elastomerelement angeordnet ist, und sich die Hülse innen von beiden Seiten zu ihrer Mitte hin konisch verstärkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (51) gerade ist, daß zwischen dem Bolzen (51) und der Hülse (53) eine Innenhülse (60) angeordnet ist, daß die Innenhülse (60) innen der Form des Bolzens (51) und außen der Form der Hülse (53) angepaßt ist, und daß die Elastomerschicht (54) zwischen der Innenhülse (60) und der Hülse (53) angeordnet ist.
  2. 2. Lagerung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (53), die Innenhülse (60) und oder der Bolzen (51) in ihrer Mitte quer zu ihrer Achse geteilt sind.
  3. 3. Lagerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Elastomerelementen (54) parallel zu der Hülse (53), bzw. dem Bolzen (51) mindestens eine geschlossene oder offene Luftkammer angeordnet ist.
  4. 4. Lagerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils vier Lagerungen eine Radsatzlagerung bilden, wobei an jedem Rad zwei Lagerungen symmetrisch zu der Achse angeordnet sind, und wobei die Lagerungen mit ihren Luftkammern, bzw. den mit dem Medium gefüllten Kammern in Fahrtrichtung ausgerichtet sind.
  5. 5. Lagerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Lagerungen eine Lagerung für eine, ein Radpaar oder einen Radsatz haltende Schwinge sind, wobei die Lagerungen mit ihren Luftkammern, bzw. den mit dem Medium gefüllten Kammern vertikal zur Fahrtrichtung ausgerichtet sind.






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