DE102013108694A1

DE102013108694A1 - Anschluss- und Verstärkungsquerschnitt für ein balgartiges Tragelement

Info

Publication number: DE102013108694A1
Application number: DE102013108694.2A
Authority: DE
Inventors: Harald Kranz
Original assignee: ContiTech Luftfedersysteme GmbH
Current assignee: ContiTech Luftfedersysteme GmbH
Priority date: 2013-08-12
Filing date: 2013-08-12
Publication date: 2015-02-12

Abstract

Anschluss- und Verstärkungsquerschnitt für ein balgartiges und mit Innendruck beaufschlagtes Tragelement aus elastomerem Material, wobei das Tragelement mit Gewebelagen versehen ist, welche bis in den Anschluss- und Verstärkungsquerschnitt reichen, wobei die Gewebelagen im Bereich des Anschluss- und Verstärkungsquerschnitts und innerhalb des elastomeren Materials in sich eingerollt ausgebildet sind und durch die Einrollung einen Wulstring zur Einspannung des Tragelementes an ein entsprechend ausgebildetes Anschlussteil ausbilden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Anschluss- und Verstärkungsquerschnitt für ein balgartiges und mit Innendruck beaufschlagtes Tragelement aus elastomerem Material, wobei das Tragelement mit im Balgmaterial eingebetteten Festigkeitsträgern in Form von Gewebelagen versehen ist, welche bis in den Anschluss- und Verstärkungsquerschnitt reichen. Tragelemente solcher Art sind z. B. Luftfedern, Reifen, Rohrkompensatoren oder Rohrverbinder.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Luftfedereinrichtung eines Schienenfahrzeuges mit einem zwischen gefederter Karosserie und ungefedertem Fahrwerksteil angeordnetem Luftfederbalg, welcher mit im Balgmaterial eingebetteten und als Gewebelagen ausgebildeten Festigkeitsträgern versehen ist und an mindestens einem seiner beiden Enden einen solchen Anschluss- und Verstärkungsquerschnitt aufweist.
Da Luftfederungen/ Luftfedereinrichtung mit Luftfederbälgen, die besondere Ausbildungen der Wulstringe und der Umschlingung durch die Festigkeitsträger aufweisen, im Stand der Technik vielfach bekannt sind, lassen sich dort die sich ergebenden Problemstellungen bei der Gestaltung von Anschluss- und Verstärkungsquerschnitte für balgartige und mit Innendruck beaufschlagtes Tragelemente exemplarisch am besten betrachten.
An den Balgenden solcher Luftfederbälge befinden sich in der Regel Kerne, welche dazu dienen den Balg dort zu klemmen und druckdicht an einem Kolben, Deckel, Felge, Platte o.ä abzuschließen. Außer der Klemmung des Balges dienen die Kerne dazu die einzelnen Gewebelagen zu fixieren und die auf diese Gewebelagen wirkendenden Zugspannungen aufzunehmen.
Ein Problem der Befestigung bzw. Einspannung des Luftfederbalges an den Anschlagringen bzw. Felgenhörnern des Wagenkastens oder des Fahrwerks besteht im Auffangen der relativ stark ausgeprägten Bewegungen einer solchen Luftfederung. Luftfederungen für Schienenfahrzeuge müssen im Gegensatz zu Luftfedern bei Kraftfahrzeugen starke vertikale, horizontale und torsionale Bewegungen aufnehmen. Dadurch entstehen im Bereiche der Einspannungen Relativbewegungen, die zu starkem Verschleiß der Luftfeder führen können.
Dies birgt insbesondere dann Nachteile, wenn das Verstärkungsgewebe, d.h. die Festigkeitsträger nahe der Oberfläche der Luftfeder und damit an den Enden der Luftfeder auch im Bereich der Einspannung und nahe an den Felgenhörnern angeordnet sind. Wird durch Relativbewegungen das Oberflächenmaterial der in der Regel aus Gummi bestehenden Luftfeder einem starken Reibverschleiß unterworfen, so kann es auch zur Schädigung der Festigkeitsträger kommen. Eine Gegenmaßnahme ist das Aufbringen zusätzlicher Gummischichten, was aber die Herstellung verteuert und auch keine grundlegende Abhilfe schafft.
Die starke ausgeprägten vertikalen, horizontalen und torsionalen Bewegungen können auch dazu führen, dass die Festigkeitsträger geschädigt werden und die Kraftübertragung zwischen Kern und Festigkeitsträgern nicht mehr ausgeprägt ist.
Die Enden der Gewebelagen das Balges sind in der Regel um den Kern geschlungen und die freien Enden liegen auf der Balgwand an und werden beim Vulkanisiervorgang bündig mit der Balgwand durch die Gummischichten anvulkanisiert. Diese freien Enden können sich später im Einsatz wieder von der Balgwand lösen. Dieses wird insbesondere bei der genannten lateraler Auslenkung des Balges hervorgerufen, da dann durch die unterschiedlichen Relativbewegungen der einzelnen Gummi- und Gewebelagen Spannungsspitzen entstehen, die letztendlich für den Ablösevorgang verantwortlich sind.
DE 40 11 517 A1 offenbart einen Luftfederbalg für Schienenfahrzeuge, der eingebettete Verstärkungslagen oder Festigkeitsträger aufweist und mit Ringwülsten versehen ist, welche mit je einem innenliegenden Kernring verstärkt sind. In dem zwischen Wulstring, hier als „Ringwulst“ bezeichnet, und Anschlagring sich ausbildenden Einspann- bzw. Anlagebereich ist der Luftfederbalg an den Anschlagring anvulkanisiert. Dadurch werden Bewegungen zwischen der Balgoberfläche und dem in aller Regel metallischen Anschlagring verhindert und demzufolge ein Abrieb des Balgmaterials vermieden. Nachteilig hierbei ist die relativ aufwendige Herstellung solcher vulkanisierter Verbindungen.
Die DE 21 08 694 C2 offenbart zur Verbesserung der Resistenz gegen starke vertikale, horizontale und torsionale Bewegungen eine Optimierung der Verbindung von Festigkeitsträgern und Kern durch eine besondere, länglich abgerundete Formgebung des Kerns und einer entsprechend sich ausbildenden Umschlingung durch die Festigkeitsträger. Das oben genannte Problem des Abriebs ist damit jedoch noch nicht gelöst.
Für die Erfindung bestand also die Aufgabe, eine für ein Schienenfahrzeug geeignete Luftfedereinrichtung bereitzustellen, die auch bei hohen Belastungen und starken Bewegungen zwischen Wagenkastens und Fahrwerks sicher und verschleißfrei arbeitet und die einfach und ohne zusätzliche Bearbeitungen herzustellen ist.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen offenbart.
Dabei sind die die als Gewebelagen ausgebildeten Festigkeitsträger im Bereich des Anschluss- und Verstärkungsquerschnitts und innerhalb des elastomeren Materials in sich eingerollt ausgebildet und bilden durch die Einrollung einen Wulstring aus zur Einspannung des Tragelementes an ein entsprechend ausgebildetes Anschlussteil. Das erlaubt eine sichere Einbettung und Kraftübertragung auf die Festigkeitsträger. Insbesondere dadurch, dass auf einen langen „Umschlag“, d.h. auf eine nach Umschlingung eines Kernes lange und parallel laufende Rückführung der Festigkeitsträger verzichtet werden kann, gibt die erfindungsgemäße Lösung genügend Freiraum für die Ausführung eines Anschluss- und Verstärkungsquerschnitts in einer Weise, die möglichst wenige Schädigungen durch Überlastung zulässt.
Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass die Einrollung um einen Innenquerschnitt aus elastomerem Material ausgebildet ist, vorzugsweise um einen vulkanisierten Ring aus elastomerem Material. Hier wird aus gutem Grund der Begriff „Innenquerschnitt“ verwendet. Im Gegensatz zu dem Begriff „Kern“, welcher im Stand der Technik in aller Regel als metallischer Kern oder Metallring verstanden wird, soll hier verdeutlicht werden, dass auf einen solchen Kern bei der erfindungsgemäßen Ausführung verzichtet werden kann. Auf diese Weise werden die Herstellung vereinfacht, das Recycling erleichtert und das Gewicht und die Herstellkosten reduziert.
Besonders geeignet ist der erfindungsgemäße Anschluss- und Verstärkungsquerschnitt, wie bereits einleitend dargestellt, für eine Luftfedereinrichtung eines Schienenfahrzeugs mit einem zwischen gefederter Karosserie und ungefedertem Fahrwerksteil angeordneten Luftfederbalg. Anhand einer solchen Anwendung soll mit Hilfe eines Ausführungsbeispiels die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen
1 den vorderen Teil eines schienengebundenen Kurzstrecken-Triebwagens
2 eine vergrößerte Schnittdarstellung einer Luftfedereinrichtung gemäß 1
3 den Anschluss- und Verstärkungsquerschnitt des Luftfederbalges gemäß 1 und 2
1 zeigt den vorderen Teil eines schienengebundenen Kurzstrecken-Triebwagens 1 mit einem zum Fahrschemel bzw. Fahrgestell gehörigen Kolben 2, wobei das Fahrgestell über eine erfindungsgemäße Luftfedereinrichtung 3 mit der Karosserie 4 des Triebwagens 1 verbunden ist.
2 zeigt die Luftfedereinrichtung 3 in einer vergrößerten Schnittdarstellung. Hier erkennt man den zwischen gefederter Karosserie 4 und ungefedertem Fahrwerksteil angeordnetem Luftfederbalg 5, welcher mit im Balgmaterial eingebetteten Festigkeitsträgern versehen ist und an beiden Enden einen als Wulstring 6, 7 ausgebildeten Anschluss- und Verstärkungsquerschnitt 10 zur Einspannung des Luftfederbalges an entsprechend ausgebildeten Anschlagringen 8, 9 von Karosserie 4 und Kolben 2 des ungefedertem Fahrgestell aufweist.
3 zeigt den oberen und an der Karosserie 4 befestigten und als Wulstring 6 ausgebildeten oberen Anschluss- und Verstärkungsquerschnitt 10 des Luftfederbalges 5 in einer weiter vergrößerten Schnittdarstellung.
Die als Gewebelagen 11 ausgebildeten und im Luftfederbalges 5 eingebetteten Festigkeitsträger, welche bis in den Anschluss- und Verstärkungsquerschnitt 10 hineinreichen, sind im Bereich des Anschluss- und Verstärkungsquerschnitts und innerhalb des elastomeren Materials in sich eingerollt ausgebildet und formen durch diese Einrollung 12 den Wulstring 6 zur Einspannung des als Luftfederbalges 5 ausgebildeten Tragelementes.
Die Einrollung ist dabei um einen Innenquerschnitt aus elastomerem Material ausgebildet, nämlich um einen hier nicht näher dargestellten vorvulkanisierten Ring aus elastomerem Material.
Bezugszeichenliste

1: Kurzstrecken-Triebwagen
2: Kolben des Fahrgestells
3: Luftfedereinrichtung
4: Karosserie
5: Luftfederbalg
6: Wulstring
7: Wulstring
8: Anschlagring
9: Anschlagring
10: Anschluss- und Verstärkungsquerschnitt
11: Gewebelagen
12: Einrollung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 4011517 A1 [0009]
DE 2108694 C2 [0010]

Claims

Anschluss- und Verstärkungsquerschnitt (10) für ein balgartiges und mit Innendruck beaufschlagtes Tragelement (5) aus elastomerem Material, wobei das Tragelement mit im Balgmaterial eingebetteten Festigkeitsträgern in Form von Gewebelagen (11) versehen ist, welche bis in den Anschluss- und Verstärkungsquerschnitt reichen, dadurch gekennzeichnet, dass die als Gewebelagen (11) ausgebildeten Festigkeitsträger im Bereich des Anschluss- und Verstärkungsquerschnitts und innerhalb des elastomeren Materials in sich eingerollt ausgebildet sind und durch die Einrollung (12) einen Wulstring (6, 7) zur Einspannung des Tragelementes (5) an ein entsprechend ausgebildetes Anschlussteil (2, 4, 8, 9) ausbilden.
Anschluss- und Verstärkungsquerschnitt nach Anspruch 1, bei dem die Einrollung (12) um einen Innenquerschnitt aus elastomerem Material ausgebildet ist, vorzugsweise um einen vulkanisierten Ring aus elastomerem Material.
Luftfedereinrichtung (3) eines Schienenfahrzeugs (1) mit einem zwischen gefederter Karosserie (4) und ungefedertem Fahrwerksteil (2) angeordnetem Luftfederbalg (5), welcher mit im Balgmaterial eingebetteten und als Gewebelagen (11) ausgebildeten Festigkeitsträgern versehen ist, wobei der Luftfederbalg (5) an mindestens einem seiner beiden Enden einen Anschluss- und Verstärkungsquerschnitt (10) nach Anspruch 1 oder 2 zur Einspannung des Luftfederbalges an entsprechend ausgebildeten Anschlagringen (8, 9) von Karosserie (4) und/oder ungefedertem Fahrwerksteil (2) aufweist.