DE102005005915A1 - Primärfederanordnung, insbesondere für Wagendrehgestelle von Schienenfahrzeugen - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Primärfederanordnung, insbesondere für Wagendrehgestelle von Schienenfahrzeugen, umfassend ein glockenartiges Metallaußengehäuse sowie einen kegeligen Metallinnendorn, welche miteinander über eine trichterförmige Gummischicht vulkanisiert sind, und wobei der sich ergebende Elastomerkörper mit Zwischenblechen armiert ist. Das Gehäuse weist einen Befestigungsansatz auf. Innerhalb des Gehäuses ist ein Hohlraum befindlich, in welchen der Metallinnendorn bei vertikaler Belastung federnd eintaucht. Erfindungsgemäß weist das Metallaußengehäuse einen den Hohlraum vergrößernden zylindrischen Abschnitt auf, wobei in diesen vergrößerten Hohlraum ein mit der Unterseite des Metallinnendorn und/oder Abschnitten des Elastomerkörpers in Kontakt stehender oder in Kontakt kommender Federkörper angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Primärfederanordnung, insbesondere für Wagendrehgestelle von Schienenfahrzeugen, umfassend ein glockenartiges Metallaußengehäuse sowie einen kegeligen Metallinnendorn, welche Teile miteinander über eine trichterförmige Gummischicht vulkanisiert sind und wobei der sich ergebende Elastomerkörper mit Zwischenblechen armiert ist und das Gehäuse einen Befestigungsansatz aufweist, sowie einen innerhalb des Gehäuses befindlichen Hohlraum, in welchen der Metallinnendorn bei vertikaler Belastung federnd eintaucht, gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Bei Güterwagendrehgestellen in drei- oder mehrachsiger sogenannter Y 25-Form kommen sowohl Lagergehäuse mit Blattfederaufhängung als auch Gehäuse zum Einsatz, welche dornförmige Fortsätze besitzen, die der Aufnahme von Schraubenfedern dienen.
  • Im Regelfall ist beidseitig eines Radsatzlagers eine Schraubenfeder vorgesehen, welche sich zum Langträger abstützt. Zur Dämpfung sind sogenannte Lenoir-Elemente oder hydraulische Einrichtungen vorhanden. Bei Drehgestellen von Typ ELH 3-25 S für eine Belastbarkeit von 25 t Radsatzlast und eine Höchstgeschwindigkeit von bis zu 120 km/h werden progressive Radsatzfedern der Bauart TKS verwendet. TKS-Federn sind Trapez-Kreisquerschnitt-Anordnungen in Form zylindrischer Schraubenfedern mit konstantem Innen- und Außendurchmesser. Durch Auswalzen der Federenden ergibt sich eine progressive Federkennlinie. Mit Hilfe dieser Federn können die ansonsten bei Y 25-Drehgestellen üblichen zweiteiligen Federsätze entfallen.
  • Der Trend bei der Entwicklung von Drehgestellen geht unter Umweltaspekten zu einer größeren Laufruhe, einer geringeren Masse und insgesamt in Richtung akustischer Optimierung. So wurden herkömmliche Klotzbremsen durch Scheibenbremsen ersetzt und es kommen pro Radsatz in jeder Primärfederstufe anstelle von Schraubenfedern Gummielemente zum Einsatz. Die eingesetzten Gummielemente geben dem Radsatz genügend Spiel, sich im Bogenverlauf in Grenzen einstellen zu können. Dieses unter dem Begriff „Leila" entwickelte Drehgestell soll anstelle konventioneller Y 25-Drehgestelle im Binnenverkehr zum Einsatz kommen.
  • Zur Lagerung der Radsätze ist die von der Firma SKF – Contitech Railway Engineering entwickelte Gigabox bekannt geworden, welche auch zum Nachrüsten von Y 25-Drehgestellen Verwendung findet. Die Gigabox besteht aus einer Hydrofeder, einem Gummifederelement mit integriertem Dämpfer und einer speziellen Lagereinheit. Mit dem Gummifederelement und integriertem Dämpfer können bisherige Primärschraubenfedern ersetzt werden. Durch die Hydrofeder sollen bessere akustische Eigenschaften im Vergleich zu herkömmlichen Schraubenfedern gegeben sein.
  • Es hat sich jedoch gezeigt, daß die bei der Gigabox verwendete hydraulische Dämpfungsflüssigkeit bei extremen Temperaturbelastungen, denen rollendes Material auf der Schiene grundsätzlich ausgesetzt ist, zu unerwünschten Veränderungen in der Dämpfungscharakteristik und damit der Gesamteigenschaften der entsprechenden Radsatzlagerung führt.
    •
  • Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, ausgehend von einer bekannten Konuslager-Primärfederanordnung, welche einen kegeligen Metallinnendorn und ein glockenartiges Gehäuse aufweist, wobei die vorerwähnten Teile über eine trichterförmige Gummischicht vulkanisiert sind und im sich ergebenden Elastomerkörper Zwischenbleche als Armierung eingesetzt werden, diese so weiterzubilden, daß nach Möglichkeit über die gesamte Lebensdauer konstante und reproduzierbare Federeigenschaften und Federkennlinien gegeben sind und gleichzeitig eine akustische Optimierung möglich wird.
  • Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt mit einer Primärfederanordnung, insbesondere für Wagendrehgestelle von Schienenfahrzeugen gemäß der Merkmalskombination nach Patentanspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen darstellen.
  • Die erfindungsgemäße Primärfederanordnung umfaßt ein glockenartiges Metallaußengehäuse sowie einen kegeligen Metallinnendorn, welche miteinander über eine trichterförmige oder konische Gummischicht vulkanisiert sind und wobei der sich ergebende Elastomerkörper eine Zwischenblech-Armierung aufweist. Das Gehäuse besitzt einen flanschartigen Befestigungsansatz und es ist innerhalb des Gehäuses ein Hohlraum vorhanden, in welchen der Metallinnendorn bei vertikaler Belastung federnd eintaucht.
  • Erfindungsgemäß weist das Metallaußengehäuse einen den Hohlraum vergrößernden zylindrischen Abschnitt auf, wobei in diesem vergrößerten Hohlraum ein mit der Unterseite des Metallinnendorns und/oder Abschnitten des Elastomerkörpers in Kontakt stehender oder in Kontakt kommender Federkörper angeordnet ist.
  • Dieser Federkörper ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine Ein- oder Mehrwindungen aufweisende Stahlschrauben-Elastomer-Verbundfeder. Die Stahlschrauben-Elastomer-Verbundfeder umfaßt eine Befestigungsfläche zum stoff- oder formschlüssigen Verbinden mit einem komplementären Abschnitt des Metallinnendorns, Abschnitten des Elastomerkörpers und/oder den Armierungs-Zwischenblechen.
  • Auch können im Elastomerkörper Befestigungselemente einvulkanisiert werden, die der Kraftübertragung hin zur Stahlschrauben-Elastomer-Verbundfeder dienen.
  • Bevorzugt ist die Stahlschrauben-Elastomer-Verbundfeder konzentrisch zum kegeligen Metallinnendorn befindlich angeordnet.
  • Der Federkörper kann eine Vorrichtung zum Einstellen einer Federvorspannung aufweisen.
  • Die Federvorspannung kann ausgestaltend über eine an der Unterseite der Verbundfeder wirkende Verstellschraube oder dergleichen Mittel vorgegeben werden.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung weist einen Metallinnendorn auf, der einen in den Hohlraum hineinreichenden bolzenartigen Verlängerungszapfen besitzt, welcher eine Führung für die Verbundfeder bildet.
  • Die Verbundfeder ist allseitig mit einem Elastomer umgeben, so daß insgesamt eine Elastomerhülse mit im Inneren befindlicher Stahlfeder entsteht.
  • Anstelle der vorerwähnten Stahlschrauben-Elastomer-Verbundfeder kann auch eine Tellerfeder zum Einsatz kommen, die sich im vergrößerten Hohlraum befindet und deren Federzungen zur Beeinflussung der Federcharakteristik z.B. mit der Unterseite des Metallinnendorns beim Einfedern desselben in Kontakt gelangen.
  • Mit der vorgestellten Primärfederanordnung werden Setzerscheinungen nahezu ausgeschlossen bzw. durch die im Inneren des Hohlraums befindliche Federanordnung oder den dortigen Federkörper kompensiert. Aufgrund nicht gegebener Metall-Metall-Kontakte tritt eine vorteilhafte akustische Optimierung im Sinne einer Geräuschminderung beim Betrieb eines mit derartigen Primärfedern ausgerüsteten Drehgestells ein. Der Innendorn kann in an sich bekannter Weise mittels Schrauben oder dergleichen Befestigungsmittel am Radsatzlagergehäuse fixiert werden. Entsprechend der gewählten Geometrie von Federgehäuse und Dorn bzw. der Vorspannung des Elastomerkörpers ist es möglich, der Primärfederanordnung eine lineare bis leicht progressive Axialfederkennlinie vorzugeben. Für die Elastomer-Gummikörper kommen hochwertige Naturkautschukqualitäten zum Einsatz. Das Federgehäuse kann als Stahlgußstück ausgeführt und der Federdorn gewalzt oder geschmiedet werden. Die Armierungs-Zwischenbleche können aus Stahl gefertigt werden.
    •
  • Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie unter Zuhilfenahme einer Figur näher erläutert werden.
  • Die Figur zeigt hierbei eine Längsschnitt-Darstellung durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Primärfederanordnung für Wagendrehgestelle von Schienenfahrzeugen.
  • Gemäß der figürlichen Darstellung weist die Primärfederanordnung ein glockenartiges Metallaußengehäuse 1 sowie einen kegeligen Metallinnendorn 2 auf.
  • Das Metallaußengehäuse 1 und der kegelige Metallinnendorn 2 sind miteinander über eine trichterförmige Gummischicht 3 vulkanisiert und damit verbunden.
  • Der sich ergebende Elastomerkörper ist mit Zwischenblechen 4 armiert und es weist das Metallaußengehäuse 1 einen z.B. flanschartigen Befestigungsansatz 5 auf. Innerhalb des Gehäuses 1 befindet sich ein Hohlraum 6, in welchen der Metallinnendorn 2 bei vertikaler Belastung federnd eintaucht. Zur Befestigung des Metallinnendorns 2 besitzt dieser eine Gewindebohrung 7. Über diese Gewindebohrungen 7 kann die Primärfederanordnung mit Hilfe einer Schraube an einem nicht gezeigten Radsatzlagergehäuse befestigt werden.
  • An einem stufenartigen Absatz des Metallinnendorns 2 besteht die Möglichkeit, Beilagscheiben 8 anzuordnen, deren Dicke beispielsweise im Bereich von 1 mm bis 10 mm liegt, so daß ein Einstellen der Federlänge möglich wird.
  • Das Metallaußengehäuse 1 ist so ausgebildet, daß der Hohlraum 6 eine solche Gestalt aufweist, daß im Hohlraum 6 ein zusätzlicher Federkörper einsetzbar ist. Dieser zusätzliche Federkörper steht kraftseitig über die Scheibe 12 und den Bolzen 13 mit der Unterseite des Metallinnendorns 2 und/oder Abschnitten des Elastomerkörpers 3 in Kontakt.
  • Gemäß Ausführungsbeispiel ist der Federkörper in Form einer Stahlschrauben-Elastomer-Verbundfeder 9 ausgeführt.
  • Diese Verbundfeder weist eine Stahlfeder 10 auf, welche vollständig von einem Elastomermaterial 11 umhüllt ist, so daß sich eine zylindrische Hülse bildet.
  • An der Oberseite besitzt die Stahlschrauben-Elastomer-Verbundfeder 9 die erwähnte Scheibe 12 als Befestigungsfläche zum stoff- oder formschlüssigen Verbinden mit einem komplementären Abschnitt des Metallinnendorns 2 z.B. mittels Bolzen 13, den vorerwähnten Abschnitten des Elastomerkörpers 3 und/oder den Zwischenblechen 4. Neben einer Druck-Zug-Beanspruchung der Verbundfeder 9 durch entsprechenden Kraftschluß ist es auch möglich, die Verbundfeder nur auf Druck bei eintauchendem Metallinnendorn 2 zu belasten.
  • Wie aus der Figur ersichtlicht, ist die Stahlschrauben-Elastomer-Verbundfeder 9 konzentrisch zum kegeligen Metallinnendorn 2 angeordnet.
  • Der Federkörper kann ergänzend eine nicht gezeigte Vorrichtung zum Einstellen einer Federvorspannung aufweisen.
  • Die Federvorspannung kann beispielsweise über eine an der Unterseite der Verbundfeder wirkende Verstellschraube oder dort bezogen auf eine Gegenfläche angeordnete Beilagscheiben vorgegeben werden.
  • Der Metallinnendorn nimmt bei einer Ausführungsform den Bolzen 13 auf und besitzt hierfür eine Führung für die Verbundfeder 9.
  • Bei einer figürlich nicht dargestellten weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Oberseite der hülsenartigen Verbundfeder ein Einsatz- oder Abschlußteil auf, welches einen Anschlag zum Metallinnendorn oder einer Gegenfläche am Elastomerkörper darstellt. Bei dieser Ausführungsvariante werden Beschädigungen des Elastomerkörpers durch das Inkontaktkommen mit der Verbundfeder, insbesondere bei schlag- oder stoßartiger Belastung vermieden.
    • 1
    Metallaußengehäuse
    2
    Metallinnendorn
    3
    Elastomerkörper
    4
    Armierungs-Zwischenblech
    5
    Befestigungsflansch
    6
    Hohlraum
    7
    Gewindebohrung
    8
    Beilagscheibe
    9
    Verbundfeder
    10
    Stahlschraubenfelder
    11
    Elastomermaterial der Verbundfeder
    12
    Scheibe
    13
    Bolzen

Claims (7)

  1. Primärfederanordnung, insbesondere für Wagendrehgestelle von Schienenfahrzeugen, umfassend ein glockenartiges Metallaußengehäuse (1) sowie einen kegeligen Metallinnendorn (2), welche miteinander über eine trichterförmige Gummischicht vulkanisiert sind und wobei der sich ergebende Elastomerkörper (3) mit Zwischenblechen (4) armiert ist und das Gehäuse einen Befestigungsansatz (5) aufweist sowie einen innerhalb des Gehäuses befindlichen Hohlraum (6), in welchen der Metallinnendorn (2) bei vertikaler Belastung federnd eintaucht, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallaußengehäuse (1) einen den Hohlraum (6) vergrößernden zylindrischen Abschnitt aufweist, wobei in diesen vergrößerten Hohlraum (6) ein mit der Unterseite des Metallinnendorns (2) und/oder Abschnitten des Elastomerkörpers (3) in Kontakt stehender oder in Kontakt kommender Federkörper angeordnet ist.
  2. Primärfederanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Federkörper eine Stahlschrauben-Elastomer-Verbundfeder (9) aufweist.
  3. Primärfederanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlschrauben-Elastomer-Verbundfeder (9) eine Befestigungsfläche (12) zum stoff- oder formschlüssigen Verbinden mit einem komplementären Abschnitt des Metallinnendorns (2), Abschnitten des Elastomerkörpers (3) und/oder den Zwischenblechen (4) umfaßt.
  4. Primärfederanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlschrauben-Elastomer-Verbundfeder (9) konzentrisch zum kegeligen Metallinnendorn (2) befindlich ist.
  5. Primärfederanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Federkörper eine Vorrichtung zum Einstellen der Federvorspannung aufweist.
  6. Primärfederanordnung nach Anspruch 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Federvorspannung über eine an der Unterseite der Verbundfeder (9) wirkende Verstellschraube vorgebbar ist.
  7. Primärfederanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallinnendorn (2) einen bolzenartigen Verlängerungszapfen (13) aufnimmt, welcher eine Führung für die Verbundfeder (9) bildet.
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