DE102013107542A1

DE102013107542A1 - Halterung für einen Transformator und Buchseneinheit für eine Halterung für einen Transformator

Info

Publication number: DE102013107542A1
Application number: DE102013107542.8A
Authority: DE
Inventors: Helmut Fischer; Ralph Willbrandt
Original assignee: Bombardier Transportation GmbH
Current assignee: Alstom Transportation Germany GmbH
Priority date: 2013-07-16
Filing date: 2013-07-16
Publication date: 2015-01-22

Abstract

Es wird eine Halterung für einen Transformator mit einem Lagerzapfen (110) zum Einbau in ein Schienenfahrzeug beschrieben, wobei der Lagerzapfen (110) eine Längsachse hat. Die Halterung umfasst ein Lagergehäuse zur Befestigung am Schienenfahrzeug, wobei das Lagergehäuse eine Aufnahme umfasst; eine Buchseneinheit umfassend eine Außenbuchse (130), eine Innenbuchse (140), und eine zwischen der Außenbuchse und der Innenbuchse liegende Elastomerbuchse (150); eine im montierten Zustand der Halterung mit dem Lagerzapfen des Transformators starr verbundene innere Anschlagfläche (160); und eine im montierten Zustand der Halterung mit dem Lagergehäuse starr verbundene äußere Anschlagfläche (170); wobei im montierten Zustand der Halterung die innere Anschlagfläche (160) und die äußere Anschlagfläche (170) einander gegenüberliegen und eine Relativbewegung des Lagerzapfens (110) zum Lagergehäuse zumindest in einer ersten radialen Richtung bezogen auf die Längsachse des Lagerzapfens beschränken. Außerdem wird eine Buchseneinheit für eine Transformatorhalterung beschrieben.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Halterung und Lagerung von Transformatoren, insbesondere in Schienenfahrzeugen. Die Erfindung betrifft auch eine Buchseneinheit für eine Halterung eines Transformators. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Halterung für einen Transformator am Wagenkasten eines Schienenfahrzeugs mit Anschlagschutz.
Vorbekannter Stand der Technik
Transformatoren werden in Schienenfahrzeugen im Allgemeinen im Wagenkasten gelagert und gehalten. In bekannten Systemen zur Lagerung von Transformatoren wird der Transformator aufgrund seines großen Gewichts und der Vibrationen an vier flexibel gelagerten Montagepunkten am Wagenkasten fixiert. Bekannte Transformatoren besitzen vier runde Zapfen, die in ein Keillager greifen. Ein Keillager ist ein Konstruktionselement, bei dem ein v-förmiges Innenteil und ein Außenteil durch eine anvulkanisierte Elastomerschicht verbunden sind. Das Keillager dient dazu, Schwingungen in z- und x-Richtung zu dämpfen und horizontale Kräfte in y-Richtung aufzunehmen.
Transformatoren mit der oben beschriebenen Halterung besitzen meist zusätzlich je links und rechts einen viereckigen Zapfen, welcher in einen Anschlag eintaucht. Dieser harte Anschlag dient, z.B. im Crashfall, als Schutz für das Keillager. Durch den Anschlag wird auch gewährleistet, dass das Keillager im Falle von im Fahrbetrieb zwischen Transformator und Schienenfahrzeug in Längsrichtung auftretenden Kräften (z.B. beim Anfahren und Bremsen, bei Auflaufstößen oder im Crash-Fall) nicht zerstört wird. Die Trennung der beiden Funktionen Lagerung des Zapfens und Anschlag führt zu einem sicheren und zuverlässigen Betrieb.
Die DE 10 2005 057 121 A1 beschreibt den Einbau eines Montagerahmen für einen Transformator in die Tragstruktur eines Schienenfahrzeuges. Der Transformator ist über Elastomerlagerungen, die als Konuslager ausgeführt sind, mit dem Montagerahmen verbunden, um eine schwingungstechnische Entkopplung des Transformators zu erreichen. Der Montagerahmen wird durch in Fahrzeugquerrichtung verlaufende Schrauben an Halfenschienen gehalten, die der Tragstruktur seitlich zugeordnet und an dieser starr befestigt sind.
Die CN 2017 45 603 U beschreibt eine Installationsstruktur für einen Transformator. Durch Montageplatten, die ein Montagespiel erlauben, kann sich ein Transformatormontagesitz auf und ab bewegen. Die Struktur beinhaltet zwei Montageplatten, die an einer unteren Montageplatte befestigt sind. Der Transformatormontagesitz ist an der unteren Montageplatte befestigt, wobei ein Elastomer zwischen der unteren Montageplatte und dem Transformatormontagesitz die Auf- und Abbewegung des Transformatormontagesitzes ermöglicht.
In der CN 2012 78 288 Y ist eine Befestigungsvorrichtung für einen beweglichen Transformator beschrieben, die Winkeleisen beinhaltet, um die Bewegung des Transformators auf einer Schiene einzuschränken. Zwei Winkeleisen werden bereitgestellt, wovon eines senkrecht zur Längsachse der Schiene und eines parallel zur Längsachse einer Schiene angeordnet ist. Die Winkeleisen limitieren eine Bewegung des Transformators durch das Limitieren der Bewegung einer Vorrichtung, die den Transformator aufnimmt.
Die JP 05-335153 A beschreibt die Befestigung eines Transformators für ein Fahrzeug. Die Transformatorbefestigung ist über eine Transformatoraufnahme an dem Fahrzeug befestigt. Die Transformatoraufnahme umgibt den Hauptkörper des Transformators und befestigt diesen somit an dem Fahrzeug.
Nachteile des Standes der Technik
Bei den bekannten Systemen sorgt der Lagerzapfen mit dem zusätzlichen Anschlagszapfen für ein erhöhtes Gewicht der Transformatorlagerung. Damit geht sowohl ein erhöhter Materialaufwand als auch ein erhöhter Energieaufwand während des Betriebes einher. Zudem wird dieses zusätzliche Gewicht des Anschlagszapfens nur in seltenen Lastfällen (wie zum Beispiel im Crashfall) benötigt, was wiederum dazu führt, dass diese zusätzlichen Teile im normalen Betrieb keine Funktion übernehmen.
Außerdem verursachen die oben beschriebenen Systeme mit dem Lagerzapfen und dem zusätzlichen Anschlagszapfen einen erhöhten Montageaufwand, da der Transformator nicht nur in das Keillager, sondern auch in den Endanschlag eingepasst werden muss. Dies führt zu einer längeren Montagezeit, und damit erhöhten Montagekosten.
Problemstellung
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halterung für einen Transformator zur Verfügung zu stellen, die für Sicherheit im Crashfall oder ähnlichen Lastfällen, wie zum Beispiel beim Anfahren und Bremsen, oder bei Auflaufstößen, sorgt. Dabei soll die Bewegung des Transformators in Fahrtrichtung eingeschränkt werden. Es ist auch Aufgabe der Erfindung, diese Beschränkung der Bewegung des Transformators möglichst leicht und kostengünstig zu realisieren.
Erfindungsgemäße Lösung
Diese Aufgabe wird durch eine Halterung nach Anspruch 1 und eine Buchseneinheit nach Anspruch 14 gelöst. Weitere Ausführungsformen, Modifikationen und Verbesserungen ergeben sich anhand der folgenden Beschreibung und gemäß den beigefügten Ansprüchen.
Gemäß einer Ausführungsform wird eine Halterung für einen Transformator mit einem Lagerzapfen zum Einbau in ein Schienenfahrzeug bereitgestellt, wobei der Lagerzapfen eine Längsachse hat. Die Halterung beinhaltet ein Lagergehäuse zur Befestigung am Schienenfahrzeug, wobei das Lagergehäuse eine Aufnahme umfasst. Die Halterung beinhaltet weiterhin eine Buchseneinheit, die eine Außenbuchse, eine Innenbuchse, und eine zwischen der Außenbuchse und der Innenbuchse liegende Elastomerbuchse umfasst, wobei im montierten Zustand der Halterung die Außenbuchse in der Aufnahme des Lagergehäuses gelagert ist und die Innenbuchse den Lagerzapfen umgibt. Außerdem umfasst die Halterung eine im montierten Zustand der Halterung mit dem Lagerzapfen des Transformators starr verbundene innere Anschlagfläche und eine im montierten Zustand der Halterung mit dem Lagergehäuse starr verbundene äußere Anschlagfläche, bevorzugt um den Lagerzapfen. Im montierten Zustand der Halterung liegen die innere Anschlagfläche und die äußere Anschlagfläche einander gegenüber und beschränken eine Relativbewegung des Lagerzapfens zum Lagergehäuse zumindest in einer ersten radialen Richtung bezogen auf die Längsachse des Lagerzapfens.
Durch die erfindungsgemäße Halterung werden die Funktionen Lagerung im Betriebsfall und Anschlag im Crashfall (oder ähnlichen Belastungsfällen) in einem Bauteil kombiniert. Dabei dient die Buchseneinheit einerseits der Lagerung des Transformators, andererseits umfasst die Buchseneinheit oder die Halterung als solche die entsprechenden Anschlagflächen, um eine Bewegung des Lagerzapfens des Transformators in Fahrtrichtung zu beschränken. Durch die Kombination der beiden Funktionen Lagerung und Anschlag wird das Gewicht der Halterungsanordnung zum Halten des Transformators reduziert.
Gleichzeitig wird durch die Kombination der Funktionen die benötigte Teileanzahl reduziert, was die Kosten senkt. Des Weiteren vereinfacht sich der Montageaufwand aufgrund der reduzierten Teileanzahl und der Kombination der Funktionen in der Halterung. Damit trägt die erfindungsgemäße Halterung zur Optimierung des Einbaus eines Transformators in die Tragstruktur eines Schienenfahrzeugs bei. Die erfindungsgemäße Halterung ermöglicht die Beschränkung der Bewegung des Lagerzapfens des Transformators in eine oder mehrere vordefinierte Richtungen bei vergleichsweise leichter Bauweise und trägt somit zur effizienten Gestaltung der Halterung bei.
Gemäß einer Ausführungsform ist die äußere Anschlagfläche als Teil des Lagergehäuses ausgebildet. Dies resultiert in einer weiteren Reduktion der Teileanzahl und damit zu einer weiteren Reduktion der Kosten, sowohl in Hinblick auf die Herstellung, als auch in Hinblick auf den Energieaufwand während des laufenden Betriebes. Außerdem wird die Geometrie der Buchseneinheit damit vereinfacht.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die äußere Anschlagfläche als Innenflansch der Außenbuchse ausgebildet und/oder die innere Anschlagfläche ist als Außenflansch der Innenbuchse ausgebildet. Damit wird die Montage vereinfacht, und somit die Montagekosten gesenkt, da kein weiteres Bauteil für einen Anschlag angebracht oder eingepasst werden muss. Die Buchseneinheit, die für die Lagerung zuständig ist, stellt in dieser Ausführungsform auch die innere und/oder die äußere Anschlagfläche zur Verfügung.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die innere Anschlagfläche als Teil einer an der Stirnseite des Lagerzapfens montierten und befestigten Scheibe ausgebildet, oder die innere Anschlagfläche ist als Teil des Lagerzapfens ausgebildet. Den Anschlag mittels einer am Lagerzapfen lösbar montierbaren Scheibe bereit zu stellen oder mittels des Lagerzapfens selbst stellt ebenfalls eine sehr einfache, leichte und damit kostengünstige Art dar, wie die Bewegung des Lagerzapfens relativ zum Gehäuse eingeschränkt werden kann.
In einer Ausgestaltung der Erfindung, in der die innere Anschlagfläche von dem Lagerzapfen selbst zur Verfügung gestellt wird, weist der Lagerzapfen einen ersten und einen zweiten Bereich auf, wobei der erste Bereich einen größeren Durchmesser aufweist, als der zweite Bereich und wobei der erste Bereich die innere Anschlagfläche bereitstellt. Dies ist durch die Verwendung von bereits vorhandenen Bauteilen zum Bereitstellen der Anschlagfläche besonders vorteilhaft. Diese Ausführungsform erlaubt somit eine weitere Reduktion des Gewichtes, eine einfache Montage und einen sicheren Betrieb im Crashfall.
In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Halterung ist die innere Anschlagfläche an der Seite des Lagerzapfens ausgebildet, die in eingebautem Zustand dem Transformator zugewandt ist, oder die Halterung weist je eine innere Anschlagfläche und je eine äußere Anschlagfläche an der dem Transformator zugewandten Seite des Lagerzapfens und an der dem Transformator abgewandten Seite des Lagerzapfens auf. Dies sorgt für mehr Stabilität und Sicherheit bei gleichzeitiger Gewichtsreduktion im Vergleich zu bekannten Systemen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Halterung zwei innere Anschlagflächen und zwei äußere Anschlagflächen auf. Dadurch ist es möglich, die Bewegung des Lagerzapfens relativ zum Lagergehäuse in einer Richtung an beiden Seiten des Lagerzapfens zu begrenzen. Dies wiederum führt zu einer größeren Stabilität und höherer Sicherheit, da beide Seiten durch den Anschlag geschützt sind.
In einer Ausgestaltung ist die Längsachse der Innenbuchse bezüglich der Längsachse der Außenbuchse im unbelasteten, nicht-eingebauten Zustand parallel in einer zweiten radialen Richtung versetzt. Im eingebauten Zustand führt das Eigengewicht des Transformators zu einer Verschiebung der Innenbuchse relativ zur Außenbuchse, wobei dann die Innenbuchse in etwa koaxial zur Außenbuchse zum Ruhen kommt. Die unsymmetrische Anordnung im unbelasteten Fall kann beispielsweise durch geeignete Materialverteilung der Elastomerbuchse erreicht werden. Dies ermöglicht eine an den Lastfall während des Betriebes, bzw. eine an den Lastfall nach dem Einbau des Transformators angepasste Geometrie, ohne Asymmetrien aufgrund des Transformatorgewichts bei der Gestaltung der Halterung einbeziehen zu müssen.
In einer Ausführungsform werden die innere Anschlagfläche und die äußere Anschlagfläche durch zwei Ebenen gebildet, die die Bewegung des Lagerzapfens in der ersten radialen Richtung stärker beschränken als in der zweiten radialen Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zur ersten radialen Richtung ist. Dadurch kann eine besonders leichte und einfache Konstruktion der Anschlagflächen ermöglicht werden, die an den jeweiligen Lastfall angepasst ist. Zusätzliches Gewicht durch Teile, die keine oder nicht benötigte Funktionen (zum Beispiel ein Anschlag in der zweiten radialen Richtung) übernehmen, entfällt.
Gemäß einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Halterung sind die innere und die äußere Anschlagfläche durch Abflachungen von im Wesentlichen kreisförmigen Strukturen ausgebildet. Dabei werden im Wesentlichen vorhandene kreisförmige Strukturen benutzt, um diese durch die Abflachung für einen Anschlag geeignet zu machen. Auch diese Ausgestaltung vereinfacht die Montage und erlaubt einen Anschlag mit wenig zusätzlichem Gewicht.
In einem weiteren Aspekt der hierin beschriebenen Erfindung wird eine Buchseneinheit für eine Halterung eines Transformators, vorzugsweise eines Transformators für ein Schienenfahrzeug, bereitgestellt. Die Buchseneinheit umfasst eine Außenbuchse, eine Innenbuchse, die in unbelastetem Zustand nicht koaxial zur Außenbuchse angeordnet ist, und eine zwischen der Innenbuchse und der Außenbuchse liegende Elastomerbuchse, die im unbelasteten Zustand nicht koaxial zur Außenbuchse angeordnet ist. Die Außenbuchse beinhaltet einen in Richtung der Innenbuchse weisenden Flansch und die Innenbuchse beinhaltet einen in Richtung der Außenbuchse weisenden Flansch, wobei der Flansch der Außenbuchse eine Anschlagfläche aufweist und der Flansch der Innenbuchse eine Anschlagfläche aufweist. Die Anschlagflächen der Außenbuchse und der Innenbuchse stehen sich gegenüber und beschränken die Bewegung der Innenbuchse in wenigsten einer radialen Richtung relativ zur Außenbuchse.
Eine solche Buchseneinheit kann zum Beispiel in der oben beschriebenen Halterung eingesetzt werden und ermöglicht damit die oben beschriebenen Vorteile.
In einer Ausgestaltung der Buchseneinheit beschränken die Anschlagflächen der Außenbuchse und der Innenbuchse die Bewegung der Innenbuchse relativ zur Außenbuchse in einer ersten radialen Richtung stärker als in einer zweiten radialen Richtung, die im Wesentlichen in Richtung der radialen Verschiebung der Innenbuchse zur Außenbuchse im unbelasteten Fall verläuft. Dadurch wird eine gewichtsreduzierte und an den Lastfall angepasste Begrenzung der Bewegung des Lagerzapfens relativ zu einem Gehäuse realisiert.
Die Erfindung kann überall dort eingesetzt werden, wo die Lagerung eines schweren Geräts, wie zum Beispiel eines Transformators, benötigt wird, insbesondere in Situationen, in denen die Bewegung des schweren Geräts gedämpft und darüber hinaus in mindestens einer Richtung eingeschränkt werden soll. Zudem kann die Halterung oder die Buchseneinheit gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen in Schienenfahrzeugen, und dort insbesondere für die Absicherung für seltene Lastfälle, wie zum Beispiel ein Crash, eingesetzt werden.
Figuren
Die beiliegenden Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsformen und dienen zusammen mit der Beschreibung der Erläuterung der Prinzipien der Erfindung. Die Elemente der Zeichnungen sind relativ zueinander und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen ähnliche Teile.
1a zeigt eine schematische Vorderansicht einer Halterung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
1b zeigt eine schematische Schnittansicht entlang der Linie A-A der in 1a gezeigten Halterung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
2a zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer hierin beschriebenen Buchseneinheit.
2b zeigt eine schematische Darstellung einer Innenbuchse einer Buchseneinheit gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
2c zeigt eine schematische Darstellung einer Außenbuchse einer Buchseneinheit gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
3a zeigt eine schematische Vorderansicht einer Halterung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
3b zeigt eine schematische Schnittansicht entlang der Linie A-A der in 3a gezeigten Halterung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
4 zeigt eine schematische Perspektivansicht einer Halterung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
5a zeigt eine schematische Schnittansicht einer Halterung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
5b zeigt eine schematische Perspektivansicht eines Teils der in 5a gezeigten Halterung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
6a zeigt eine schematische Draufsicht einer Halterung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
6b zeigt eine schematische Schnittansicht entlang Linie B-B der in 6a gezeigten Halterung.
6c zeigt eine schematische Vorderansicht der in 6a gezeigten Halterung.
Ausführungsbeispiele
Nachfolgend wird eine Halterung für einen Transformator zum Einbau in ein Schienenfahrzeug beschrieben, dessen Konstruktion es ermöglicht, sowohl eine einfache und kostengünstige Montage durchzuführen als auch Gewicht einzusparen. Dies wird durch die Kombination der entsprechenden Funktionen Lagerung und Anschlag in der Halterung erwirkt, was im Folgenden beispielhaft in den Figuren beschrieben ist.
In einem Beispiel wird der Transformator, der bis zu 5,5 t wiegen kann, durch vier, im Wesentlichen runde Lagerzapfen montiert. Über jeden Lagerzapfen wird eine Buchseneinheit (die in Form einer Silentbuchse ausgeführt sein kann) gesteckt, welche aus einer Innenbusche und einer Außenbuchse mit Gummifüllung (oder auch einer Elastomerbuchse, die zwischen der Innenbuchse und der Außenbuchse angeordnet ist) besteht. Die Buchseneinheiten wiederum werden in einen Lagerblock gesteckt, welcher am Wagenkasten befestigt wird. Damit werden die im Normalbetrieb auftretenden Kräfte in x-, y- und z-Richtung abgefangen.
1a zeigt eine Vorderansicht einer Ausführungsform der Halterung, während 1b die entsprechende Schnittansicht entlang der Linie A-A zeigt. Die Halterung 100 für den Transformator umfasst in der gezeigten Ausführungsform eine Buchseneinheit zur Aufnahme eines Lagerzapfens 110, wobei die Buchseneinheit typischerweise eine Außenbuchse 130, eine Innenbuchse 140 und eine Elastomerbuchse 150 umfasst, die zwischen der Außenbuchse 130 und der Innenbuchse 140 angeordnet ist. Die Buchsen 130, 140 und 150 umgeben den Lagerzapfen, wobei die Innenbuchse 140 im montierten Zustand den Lagerzapfen beispielsweise mittels Presspassung an dessen Außenseite umgibt. Die Außenbuchse 130 und die Innenbuchse 140 können beispielsweise aus Metall sein. Außerdem weist die Halterung gemäß der beschriebenen Ausführungsform eine innere Anschlagfläche 160 und eine äußere Anschlagfläche 170 auf.
Bei der in den 1a und 1b gezeigten Ausführungsform sind die beiden Anschläge, die auch als Queranschläge bezeichnet werden können, dadurch ausgebildet, dass die Innenbuchse 140 mit einem radial nach außen weisenden Flansch ausgebildet ist, der an seinem Umfang zwei gegenüberliegende Abflachungen aufweist, und dass diesen Abflachungen gegenüberstehend die Außenbuchse 130 zwei entsprechende, radial nach innen weisende Flanschabschnitte oder Anschlagstege aufweist. Diese Konfiguration der erfindungsgemäßen Halterung wird in den 2a, 2b und 2c deutlich.
In 2a wird eine Buchseneinheit 200 gemäß Ausführungsformen der Erfindung gezeigt. Die Buchseneinheit 200 umfasst, wie oben beschrieben, eine Außenbuchse 230, eine Innenbuchse 240 und eine Elastomerbuchse 250. In der 2a kann deutlich die als Abflachung eines Innenflansches 275 der Außenbuchse 230 ausgestaltete äußere Anschlagfläche 270 und die als Abflachung eines Außenflansches 265 der Innenbuchse 240 ausgestaltete innere Anschlagfläche 260 gesehen werden. 2b zeigt eine exponierte Ansicht der Innenbuchse 240 mit Außenflansch 265 und innerer Anschlagfläche 260, während 2c eine exponierte Ansicht der Außenbuchse 230 mit Innenflansch oder Anschlagssteg 275 und äußerer Anschlagfläche 270 zeigt.
Die Anschlagflächen können zum Beispiel im Falle einer unerwartet hohen Belastung, wie zum Beispiel bei einem Crash, oder auch während nicht kontinuierlicher Betriebskonditionen (wie zum Beispiel beim Anfahren oder Abbremsen) als Endanschlagflächen dienen.
In dieser Beschreibung sollen die Angaben „innere“ oder „äußere“ so verstanden werden, dass sich diese Bezeichnungen an der Längsachse des Lagerzapfens oder der Buchseneinheit in eingebautem Zustand orientieren. Das heißt beispielsweise, dass „innen“ näher an der Längsachse des Lagerzapfens ist als „außen“. Dabei beziehen sich die Bezeichnungen „Innenflansch“ und „Außenflansch“ auf die Richtung, in die der Flansch weist, jeweils von dem Bauteil aus gesehen, an dem sich der Flansch befindet. Zum Beispiel befindet sich der Außenflansch der Innenbuchse zwar näher an der Längsachse des Lagerzapfens, als der Innenflansch der Außenbuchse, weist jedoch von der Innenbuchse aus gesehen nach außen. Umgekehrt gilt dies auch für den Innenflansch der Außenbuchse.
In der beispielhaft gezeigten Anordnung sind zwei innere und zwei äußere Anschlagflächen gezeigt, die an einer der beiden Stirnseiten der beiden Buchsen integral ausgebildet sind. Durch diese Anordnung ist für im Fahrbetrieb zwischen Transformator und Schienenfahrzeug in Längsrichtung des Schienenfahrzeugs auftretende Kräfte (z.B. aus Anfahren und Bremsen, aus Auflaufstößen oder im Crash-Fall) für beide Längsrichtungen je ein Anschlag vorgesehen, der die von der Elastomerbuchse aufzunehmende Längskraft begrenzt und somit deren Zerstörung verhindert. Die im Fahrbetrieb zwischen Transformator und Schienenfahrzeug in vertikaler Richtung auftretenden Kräfte werden vorzugsweise allein durch die Elastomerbuchse aufgenommen (d.h. zwischen Außenbuchse und Innenbuchse bzw. zwischen Lagerzapfen und Lagergehäuse ist kein Anschlag vorgesehen). Dabei ist zu beachten, dass die Einbauorientierung der Buchseneinheit dergestalt ist, dass die Anschlagsflächen 260 und 270 im Wesentlichen vertikal verlaufen.
Wie beispielsweise in 2a erkennbar, gestatten die Anschlagsflächen 260, 270 nur eine, in radialer Richtung gesehen, ungleichmäßige Bewegung der Innenbuchse 240 relativ zur Außenbuchse 230 zu. Während in Richtung senkrecht zu den Anschlagsflächen 260 und 270 aufgrund des verringerten Abstands zwischen diesen beiden Anschlagsflächen nur eine geringe radiale Bewegungsfreiheit bleibt, kann sich die Innenbuchse 240 in radialer Richtung parallel zu den Anschlagsflächen 260, 270 deutlich stärker bewegen. Die Anschlagssflächen 260, 270 beschränken daher die radiale Bewegung der Innenbuchse 240 relativ zur Außenbuchse 230 in einer ersten radialen Richtung stärker als in einer dazu senkrechten, zweiten radialen Richtung.
Für im Fahrbetrieb zwischen Transformator und Schienenfahrzeug in Querrichtung auftretende Kräfte ist zwischen Transformatorgehäuse und Lagergehäuse ein dämpfendes Elastomer angeordnet, vorzugsweise in Form einer auf den Lagerzapfen aufgeschobenen Elastomerscheibe. Im eingebauten Zustand verläuft die Querrichtung des Schienenfahrzeugs in axialer Richtung der Buchseneinheit.
In einer Ausführungsform liegen sich die innere und die äußere Anschlagfläche eben gegenüber. Durch diese Ausführungsform, die zum Beispiel mit einer Ausführungsform kombiniert werden kann, die jeweils zwei innere und äußere Anschlagflächen vorsieht, werden eine gute Funktionalität und ein sicherer Betrieb im Lastfall gewährleistet.
3a zeigt eine Vorderansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Halterung. 3b zeigt eine Schnittansicht der in 3a gezeigten Halterung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung entlang der Linie A-A. In den 3a und 3b ist beispielhaft das Lagergehäuse 320 für den Einbau eines Transformators gezeigt. Das Lagergehäuse 320 kann eine Aufnahme für eine Außenbuchse einer hierin beschriebenen Buchseneinheit aufweisen. Die Aufnahme des Lagergehäuses 320 kann zum Beispiel geeignet sein, die Außenbuchse einer Buchseneinheit zu lagern und mit der benötigten Haltekraft zu halten. Der Lagerzapfen 310 des Transformators weist eine Längsachse 380 auf. Weiterhin umfasst die Halterung 300 die Buchseneinheit mit Außenbuchse 330, Innenbuchse 340 und Elastomerbuchse 350. In der Ausführungsform der 3a und 3b wird die äußere Anschlagfläche 370 von dem Lagergehäuse 320 bereitgestellt, beispielsweise in Form von integral am Lagergehäuse 320 angeformten Anschlagsstegen. Weiterhin kann das Lagergehäuse 320 zum Beispiel auch einen abgeflachten Flansch aufweisen, wie oben in Bezug auf die Außenbuchse beschrieben.
In dem in den 3a und 3b gezeigten Beispiel werden die inneren Anschlagflächen 360 durch zwei Abflachungen am Umfang einer auf die Stirnfläche des Lagerzapfens 310 aufgeschraubten Endscheibe 361 gebildet, die sich mit einem Ansatz in einer zentrischen Bohrung des Lagerzapfens 310 mittels Befestigungselement 365 abstützt. Wie oben beschrieben, sind die beiden äußeren Anschlagflächen 370 hingegen durch zwei Innenflanschabschnitte oder Anschlagsstege des Lagergehäuses 320 ausgebildet.
Der Fachmann wird verstehen, dass weitere Kombinationen der bisher beschriebenen Ausführungsformen möglich sind. So kann zum Beispiel die äußere Anschlagfläche durch das Lagergehäuse bereitgestellt werden, während die innere Anschlagfläche durch einen Außenflansch der Innenbuchse bereitgestellt wird. Es ist auch denkbar, dass zum Beispiel die innere Anschlagfläche durch die oben beschriebene Art mittels einer an der Stirnseite des Lagerzapfens befestigten, abgeflachten Scheibe bereitgestellt wird, und die äußere Anschlagfläche durch die Abflachung eines Innenflansches der Außenbuchse. Der Fachmann wird verstehen, dass die entsprechend betroffenen Bauteile an die jeweilige Kombination angepasst werden sollen.
4 zeigt zur Verdeutlichung nochmal die Ausführungsform der 3a und 3b in einer schematischen Perspektivansicht. Besonders gut zu sehen ist in 4 die innere Anschlagfläche 360, die durch eine Abflachung einer im Wesentlichen kreisförmigen Scheibe 361 an der Stirnseite des Lagerzapfens 310 bereitgestellt wird. Auch die äußere Anschlagfläche, die durch eine Abflachung des Lagergehäuses 320 bereitgestellt wird, ist in der isometrischen Ansicht der 4 gut erkennbar.
Die 5a und 5b zeigen mehrere Merkmale der Erfindung kombiniert in einer Ausführungsform, wobei der Fachmann verstehen wird, dass die einzelnen Merkmale auch einzeln in einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Halterung verwendet werden können, wie unten näher erläutert.
In der in 5a gezeigten Schnittansicht ist der Lagerzapfen 510, die Längsachse 580 des Lagerzapfens 510, das Lagergehäuse 520 und die Buchseneinheit mit Außenbuchse 530, Innenbuchse 540 und Elastomerbuchse 550 gezeigt. Die äußere Anschlagfläche 570 wird in der in 5a gezeigten Ausführungsform vom Lagergehäuse 520 bereitgestellt, ähnlich wie in der Ausführungsform, die in den 3a und 3b gezeigt ist. Im Unterschied dazu ist allerdings die innere Anschlagfläche auf der Seite des Lagerzapfens 510 angeordnet, die in montiertem Zustand dem Transformator zugewandt ist. Mit anderen Worten wird die innere Anschlagfläche nicht am freien Ende des Lagerzapfens 510 bereitgestellt. In der gezeigten Ausführungsform sind sogar beide Längsanschläge, also die innere Anschlagfläche 560 und die äußere Anschlagfläche 570, auf der Seite angeordnet, die zum Transformatorgehäuse hinweist. Die innere Anschlagfläche 560 wird durch zwei Abflachungen des Lagerzapfens 510 gebildet, denen zwei radial nach innen ragende Flanschabschnitte des Lagergehäuses 520 als äußere Anschlagflächen 570 gegenüberstehen.
Die Abflachung des Lagerzapfens 520, die die innere Anschlagfläche 560 bereitstellt, kann zum Beispiel in Form einer Stufe zur Verfügung gestellt werden. Typischerweise hat der Lagerzapfen 510 hierfür einen Abschnitt mit einem ersten Durchmesser und einen Abschnitt mit einem zweiten Durchmesser, wobei der erste Durchmesser größer ist, als der zweite Durchmesser. Dadurch kann eine Anschlagfläche zur Begrenzung der Bewegung des Lagerzapfens relativ zum Lagergehäuse gebildet werden. Dies wird durch die Perspektivansicht des Lagerzapfens 510 in 5b deutlich. In 5b ist auch die Abflachung am Umfang des Lagerzapfens 510 in dem Abschnitt mit dem größeren Durchmesser gut zu sehen, die die Anschlagfläche 560 formt.
In den 5a und 5b sind diverse Merkmale in Kombination gezeigt; der Fachmann sollte jedoch erkennen, dass die Merkmale auch einzeln in einer Halterung für einen Transformatoreingesetzt werden können, oder mit anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden können. Zum Beispiel können auch andere Ausführungsbeispiele der Anschlagflächen an der Seite des Lagerzapfens angeordnet sein, die dem Transformator zugewandt ist. In einem Beispiel können die Anschlagflächen, die durch die Außenbuchse und die Innenbuchse bereitgestellt werden, an der dem Transformator zugewandten Seite des Lagerzapfens angeordnet sein. In einer anderen Merkmalskombination kann zum Beispiel die innere Anschlagfläche durch die Abflachung des Lagerzapfens selbst bereitgestellt werden, während die äußere Anschlagfläche durch den Innenflansch der Außenbuchse ausgebildet wird. Weiterhin kann in der Ausführungsform der 5a und 5b mehr als eine innere und/oder mehr als eine äußere Anschlagfläche ausgebildet sein.
Zum besseren Verständnis sind in den 6a, 6b und 6c weitere Ansichten der in den 5a und 5b gezeigten Ausführungsform dargestellt. Dabei entspricht die 5a einer Schnittansicht der 6a entlang der Linie C-C. 6a zeigt damit eine Draufsicht der Ausführungsform, in der die innere Anschlagfläche 760 durch den Lagerzapfen 710 selbst bereitgestellt wird. 6b zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie B-B, wie sie in 6a gezeigt ist.
In der Schnittansicht der 6b kann man den Lagerzapfen 710, die innere Anschlagfläche 760 auf dem Lagerzapfen und die äußere Anschlagfläche 770 an dem Gehäuse 720 sehen. Die 6c zeigt eine Vorderansicht der Halterung und zeigt eine Scheibe 761 und ein Befestigungsmittel 765 zum Befestigen des Lagerzapfens 710 und der Buchseneinheit.
Gemäß einer Ausführungsform, die mit jeder der oben beschriebenen Anordnungen der Anschlagflächen kombiniert werden kann, liegt im nichteingebauten (lastlosen) Zustand der Buchseneinheit, die auch als Silentbuchse bezeichnet werden kann, die Innenbuchse nicht koaxial zur Außenbuchse, d.h. die Achsen der beiden Buchsen verlaufen parallel versetzt zueinander. Das bei der Herstellung der Buchseneinheit vorzusehende Maß dieser Parallelverschiebung ergibt sich aus der gewählten Elastizität des Elastomers und der statischen Last, die durch den Lagerzapfen in das Lagergehäuse eingetragen wird, sodass nach (Unterflur-)Einbau des Transformators ins Schienenfahrzeug die Elastomerbuchse derart radial verformt (vorgespannt) ist, dass die beiden Metallbuchsen im wesentlichen koaxial zueinander liegen. Zudem sei erwähnt, dass alle hierin beschriebenen Abbildungen die Bauteile in einer Form zeigen, die dem eingebauten, durch das Transformatorgewicht statisch belasteten (vorgespannten) Zustand entspricht.
Die hierin beschriebene Elastomerbuchse kann homogen und mit geschlossenem Umfang oder in an sich bekannter Weise zur Einstellung unterschiedlicher Elastizitäten in vertikaler und in Längsrichtung mit über den Umfang gleichmäßig oder unterschiedlich verteilten Fenstern oder Ausschnitten ausgebildet sein.
Die erfindungsgemäßen, oben beschriebenen Ausführungsformen der Anschlagflächen erlauben eine Beschränkung der Bewegung des Lagerzapfens in Bezug auf das Lagergehäuse in einer ersten radialen Richtung. Die Richtung der Parallelverschiebung der im nichteingebauten, lastlosen Zustand nicht koaxial liegenden Längsachsen der Innenbuchse und Außenbuchse kann als eine zweite radiale Richtung bezeichnet werden. In einem Beispiel kann die erste radiale Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der zweiten Richtung sein.
Eine Ausführungsform der hierin beschriebenen Halterungsvarianten kann sich auf eine zwischen einem Lagerzapfen des Transformators und einem den Lagerzapfen aufnehmenden Lagergehäuse angeordnete Buchseneinheit (oder auch eine Silentbuchse) mit einer inneren rohrförmigen Metallbuchse, einer äußeren rohrförmigen Metallbuchse und einer dazwischen liegenden Elastomerhülse beziehen, die beispielsweise durch Klebung, Vulkanisation oder dgl. mit den Metallbuchsen fest verbunden ist.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können beliebig miteinander kombiniert werden. Wenngleich hierin spezifische Ausführungsformen dargestellt und beschrieben worden sind, liegt es im Rahmen der vorliegenden Erfindung, die gezeigten Ausführungsformen geeignet zu modifizieren, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die nachfolgenden Ansprüche stellen einen ersten, nicht bindenden Versuch dar, die Erfindung allgemein zu definieren.
Bezugszeichenliste

100: Halterung
110: Lagerzapfen
130: Außenbuchse
140: Innenbuchse
150: Elastomerbuchse
160: innere Anschlagfläche
165: Außenflansch der Innenbuchse
170: äußere Anschlagfläche
175: Innenflansch der Außenbuchse
310: Lagerzapfen
320: Lagergehäuse
330: Außenbuchse
340: Innenbuchse
350: Elastomerbuchse
360: innere Anschlagfläche
361: Scheibe
365: Befestigungselement
370: äußere Anschlagfläche
380: Längsachse des Lagerzapfens
510: Lagerzapfen
520: Lagergehäuse
530: Außenbuchse
540: Innenbuchse
550: Elastomerbuchse
560: innere Anschlagfläche
570: äußere Anschlagfläche
580: Längsachse des Lagerzapfens
710: Lagerzapfen
720: Lagergehäuse
730: Außenbuchse
740: Innenbuchse
750: Elastomerbuchse
760: innere Anschlagfläche
761: Scheibe
765: Befestigungselement
770: äußere Anschlagfläche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005057121 A1 [0004]
CN 201745603 U [0005]
CN 201278288 Y [0006]
JP 05-335153 A [0007]

Claims

Halterung für einen Transformator mit einem Lagerzapfen (110; 310; 510; 710) zum Einbau in ein Schienenfahrzeug, wobei der Lagerzapfen eine Längsachse hat, umfassend: ein Lagergehäuse (320; 520; 720) zur Befestigung am Schienenfahrzeug, wobei das Lagergehäuse (320; 520; 720) eine Aufnahme umfasst; eine Buchseneinheit umfassend eine Außenbuchse (130; 230; 330; 530; 730), eine Innenbuchse (140; 240; 340; 540; 740), und eine zwischen der Außenbuchse und der Innenbuchse liegende Elastomerbuchse (150; 250; 350; 550; 750), wobei im montierten Zustand der Halterung die Außenbuchse (130; 230; 330; 530; 730) in der Aufnahme des Lagergehäuses (320; 520; 720) gelagert ist und die Innenbuchse (140; 240; 340; 540; 740) den Lagerzapfen (110; 310; 510; 710) umgibt; eine im montierten Zustand der Halterung mit dem Lagerzapfen des Transformators starr verbundene innere Anschlagfläche (160; 260; 360; 560; 760); und eine im montierten Zustand der Halterung mit dem Lagergehäuse starr verbundene äußere Anschlagfläche (170; 270; 370; 570; 770); wobei im montierten Zustand der Halterung die innere Anschlagfläche (160; 260; 360; 560; 760) und die äußere Anschlagfläche (170; 270; 370; 570; 770) einander gegenüberliegen und eine Relativbewegung des Lagerzapfens (110; 310; 510; 710) zum Lagergehäuse (320; 520; 720) zumindest in einer ersten radialen Richtung bezogen auf die Längsachse (380; 580) des Lagerzapfens (110; 310; 510; 710) beschränken.
Die Halterung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die äußere Anschlagfläche (370; 570; 770) als Teil des Lagergehäuses (320; 520; 720) ausgebildet ist.
Die Halterung nach Anspruch 1, wobei die äußere Anschlagfläche (170; 270) als Innenflansch (275) der Außenbuchse (130; 230) ausgebildet ist.
Die Halterung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die innere Anschlagfläche (160; 260) als Außenflansch (265) der Innenbuchse (140; 240) ausgebildet ist.
Die Halterung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die innere Anschlagfläche (360) als Teil einer an der Stirnseite des Lagerzapfens (210) montierten und befestigten Scheibe (361) ausgebildet ist.
Die Halterung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die innere Anschlagfläche (560; 760) als Teil des Lagerzapfens (510; 710) ausgebildet ist.
Die Halterung nach Anspruch 6, wobei der Lagerzapfen (510; 710) einen ersten und einen zweiten Bereich aufweist, wobei der erste Bereich einen größeren Durchmesser aufweist, als der zweite Bereich, und wobei der erste Bereich die innere Anschlagfläche(560; 760) bereitstellt.
Die Halterung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die innere Anschlagfläche (160; 260; 360; 560; 760) und/oder die äußere Anschlagfläche (170; 270; 370; 570; 770) an der Seite des Lagerzapfens (110; 310; 510; 710) ausgebildet ist, die in eingebautem Zustand dem Transformator zugewandt ist.
Die Halterung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Halterung zwei innere Anschlagflächen (160; 260; 360; 560; 760) und zwei äußere Anschlagflächen (170; 270; 370; 570; 770) aufweist.
Die Halterung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Längsachse der Innenbuchse (140; 240; 340; 540; 740) bezüglich der Längsachse der Außenbuchse (130; 230; 330; 530; 730) im unbelasteten, nicht-eingebauten Zustand parallel in einer zweiten radialen Richtung versetzt ist.
Die Halterung nach Anspruch 10, wobei die innere Anschlagfläche (160; 260; 360; 560; 760) und die äußere Anschlagfläche (170; 270; 370; 570; 770) durch zwei Ebenen gebildet werden, die die Bewegung des Lagerzapfens in der ersten radialen Richtung stärker beschränken als in der zweiten radialen Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zur ersten radialen Richtung ist.
Die Halterung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die innere Anschlagfläche (160; 260; 360; 560; 760) und die äußere Anschlagfläche (170; 270; 370; 570; 770) durch Abflachungen von im Wesentlichen kreisförmigen Strukturen ausgebildet sind.
Die Halterung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Halterung je eine innere Anschlagfläche (160; 260; 360; 560; 760) und je eine äußere Anschlagfläche (170; 270; 370; 570; 770) an der dem Transformator zugewandten Seite des Lagerzapfens (110; 310; 510; 710) und an der dem Transformator abgewandten Seite des Lagerzapfens (110; 310; 510; 710) aufweist.
Buchseneinheit für eine Halterung eines Transformators, vorzugsweise eines Transformators für ein Schienenfahrzeug, umfassend: eine Außenbuchse (130; 230; 330; 530; 730); eine Innenbuchse (140; 240; 340; 540; 740), die in unbelastetem Zustand nicht koaxial zur Außenbuchse (130; 230; 330; 530; 730) angeordnet ist; und eine zwischen der Innenbuchse (140; 240; 340; 540; 740) und der Außenbuchse (130; 230; 330; 530; 730) liegende Elastomerbuchse (150; 250; 350; 550; 750), die im unbelasteten Zustand nicht koaxial zur Außenbuchse (130; 230; 330; 530; 730) angeordnet ist; wobei die Außenbuchse (130; 230; 330; 530; 730) einen in Richtung der Innenbuchse (140; 240; 340; 540; 740) weisenden Flansch (275) umfasst und die Innenbuchse (140; 240; 340; 540; 740) einen in Richtung der Außenbuchse (130; 230; 330; 530; 730) weisenden Flansch (265) umfasst; wobei der Flansch (275) der Außenbuchse (130; 230; 330; 530; 730) eine Anschlagfläche (170; 270; 370; 570; 770) aufweist und der Flansch (265) der Innenbuchse (140; 240; 340; 540; 740) eine Anschlagfläche (160; 260; 360; 560; 760) aufweist; wobei sich die Anschlagflächen der Außenbuchse (130; 230; 330; 530; 730) und der Innenbuchse (140; 240; 340; 540; 740) gegenüberstehen und die Bewegung der Innenbuchse in wenigsten einer radialen Richtung relativ zur Außenbuchse beschränken.
Die Buchseneinheit nach Anspruch 14, wobei die Anschlagfläche (170; 270; 370; 570; 770) der Außenbuchse (130; 230; 330; 530; 730) und die Anschlagfläche (160; 260; 360; 560; 760) der Innenbuchse (140; 240; 340; 540; 740) die Bewegung der Innenbuchse relativ zur Außenbuchse in einer ersten radialen Richtung stärker beschränkt als in einer zweiten, radialen Richtung, die im Wesentlichen in Richtung der radialen Verschiebung der Innenbuchse zur Außenbuchse im unbelasteten Fall verläuft.