DE102019131041A1

DE102019131041A1 - Radsatzlager für ein Schienenfahrzeug

Info

Publication number: DE102019131041A1
Application number: DE102019131041.5A
Authority: DE
Inventors: Frank STEINMETZ; Christoph Marquardt
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2019-11-18
Filing date: 2019-11-18
Publication date: 2021-05-20
Also published as: WO2021098902A1

Abstract

Ein Radsatzlager (1) für ein Schienenfahrzeug umfasst ein zweireihiges Kegelrollenlager (2), welches einen Außenring (4) und einen Innenring (3) als Lagerringe sowie eine die Lagerringe (3, 4) gegeneinander abdichtende Dichtung (15, 16) aufweist, wobei die Dichtung (15, 16) einen an der Außenumfangsfläche (12) des Außenrings (4) gehaltenen Metallring (17) umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft ein die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 aufweisendes Radsatzlager für ein Schienenfahrzeug. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Montage einer Dichtung an einem Radsatzlager sowie ein Verfahren zur Demontage einer Dichtung von einem Radsatzlager.
Ein gattungsgemäßes Radsatzlager ist beispielsweise aus der DE 10 2006 015 289 A1 bekannt. Dieses für die Verwendung in einem Schienenfahrzeug vorgesehene Lager ist als zweireihiges Kegelrollenlager gestaltet und mit Labyrinthdichtungen abgedichtet.
Details einer Dichtungsanordnung für ein Radlager sind in der DE 10 2008 017 409 B4 offenbart. In diesem Fall ist ein Labyrinthdichtungsabschnitt mit einer berührenden Dichtung kombiniert.
Die DE 10 2017 119 249 A1 beschreibt eine Radsatzlagereinheit für Schienenfahrzeuge, die als zweireihiges Kegelrollenlager aufgebaut ist, wobei zusätzlich ein Generator vorgesehen ist.
Kassettendichtungen, welche zur Abdichtung von Radsatzlagern an Schienenfahrzeugen vorgesehen sind, sind in verschiedenen Ausführungsformen in den Dokumenten DE 10 2005 016 705 A1 und DE 10 2005 016 709 A1 beschrieben.
Eine weitere, für die Verwendung in einem Schienenfahrzeug vorgesehene Lagereinheit ist in der DE 10 2016 211 434 A1 beschrieben. In diesem Fall ist eine Dichtung in eine Aufnahme aus Kunststoff eingepresst.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Radsatzlager für Schienenfahrzeuge gegenüber dem genannten Stand der Technik dahingehend weiterzuentwickeln, dass eine besondere Montagefreundlichkeit sowie die Wiederverwendbarkeit von Komponenten gegeben ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein für die Verwendung in einem Schienenfahrzeug geeignetes Radsatzlager mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ferner wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Montage einer Dichtung an einem Radsatzlager gemäß Anspruch 9. Darüber hinaus wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Demontage eine Dichtung von einem Radsatzlager gemäß Anspruch 10. Im Folgenden im Zusammenhang mit dem Montageverfahren sowie dem Demontageverfahren erläuterte Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gelten sinngemäß auch für die Vorrichtung, das heißt das Radsatzlager, und umgekehrt.
Das Radsatzlager umfasst in an sich bekannter Grundkonzeption ein zweireihiges Kegelrollenlager, welches einen Außenring und einen Innenring als Lagerringe sowie eine die Lagerringe gegeneinander abdichtende Dichtung aufweist. Die Dichtung umfasst erfindungsgemäß einen an der Außenumfangsfläche des Außenrings gehaltenen Metallring. Damit ist ein vom Stand der Technik abweichender Ort der Dichtungsanbindung gegeben.
Die Montage der Dichtung erfolgt in folgenden Schritten:

- Bereitstellung eines Radsatzlagers, welches ein zweireihiges Kegelrollenlager einschließlich eines Außenrings umfasst,
- Bereitstellung einer Dichtung, welche einen Metallring umfasst, dessen Außendurchmesser auf den Außendurchmesser des Außenrings des Kegelrollenlagers abgestimmt ist,
- Montieren der Dichtung am Kegelrollenlager, wobei der Metallring auf die Außenumfangsfläche des Außenrings aufgepresst wird.

Von dem auf diese Weise komplett montierten Radsatzlager ist die Dichtung zerstörungsfrei entfernbar, indem der Metallring vom Außenring abgezogen wird. Eine weitere, drehfest mit dem Innenring verbundene Komponente der Dichtung kann gegebenenfalls entweder am Innenring verbleiben oder zerstörungfrei von diesem abgenommen werden, so dass in jedem Fall die Dichtung in einem wiederverwendbaren Zustand erhalten bleibt.
Vorzugsweise ist der Metallring der Dichtung auf den Außenring aufgepresst. Alternativ ist der Metallring per Formschluss mit dem Außenring verbunden. Der Außendurchmesser des Metallrings entspricht vorzugsweise dem Außendurchmesser des Außenrings in dessen an den Metallring anschließendem Abschnitt. Das heißt, dass der Metallring bündig an den Außenring anschließt. Das Aufpressen des Metallrings auf den Außenring hat nicht nur den Vorteil einer leichten Montierbarkeit und Demontierbarkeit, sondern zusätzlich den Vorteil, dass - im Vergleich zu herkömmlichen Radsatzlagern gleicher Außenabmessungen - ein besonders großzügiger Raum zur Aufnahme von Schmiermittel innerhalb des Lagers freigehalten wird. Im komplett montierten, in ein Schienenfahrzeug eingebauten Zustand des Radsatzlagers wird ein Verrutschen der Dichtung typischerweise zusätzlich durch einen Abschnitt des Radlagergehäuses und/oder durch ein Adaptergehäuse verhindert.
Um bei der Demontage das Abziehen des Metallrings mittels eines Werkzeugs vom Außenring zu erleichtern, können spezielle auf das Werkzeug abgestimmte Konturen, beispielsweise in von Form von Aussparungen, am Metallring und/oder am Lageraußenring vorgesehen sein.
In einer ersten möglichen Bauform des Radsatzlagers ist der Metallring Teil einer Kassettendichtung. Die Kassettendichtung kann hierbei in prinzipiell bekannter Weise als Kombination einer berührenden Dichtung und einer nicht berührenden Dichtung, insbesondere Labyrinthdichtung, ausgebildet sein.
Gemäß einer alternativen Bauform des Radsatzlagers ist der Metallring Teil einer Spaltdichtung, das heißt einer nicht berührenden Dichtung. Die Spaltdichtung kann ausschließlich durch den Metallring, welcher den Innenring des Kegelrollenlagers nicht berührt, gebildet sein. Hierbei kann die Spaltdichtung in Radialrichtung mit dem Innenring überlappen. Dies heißt, dass der Innendurchmesser des Metallrings kleiner als der Außendurchmesser des Innenrings ist.
Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen, jeweils in einer Schnittdarstellung:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Radsatzlagers,
2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Radsatzlagers.

Die folgenden Erläuterungen beziehen sich, soweit nicht anders angegeben, auf beide Ausführungsbeispiele. Einander entsprechende oder prinzipiell gleichwirkende Teile sind in beiden Figuren mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnetes Radsatzlager umfasst ein Kegelrollenlager 2 mit einem mehrteiligen Innenring 3 und einem einteiligen Außenring 4. Zwischen einem ersten Innenringteil 5 und einem zweiten Innenringteil 6 ist ein Zwischenring 7 angeordnet. Auf jedem Innenringteil 5, 6 rollen Kegelrollen 8 als Wälzkörper ab, sodass zwei Wälzkörperreihen 9, 10 gegeben sind. Die Wälzkörper 8 jeder Wälzkörperreihe 9, 10 sind jeweils in einem Käfig 11 geführt.
Die Außenumfangsfläche des Außenrings 4 ist mit 12 bezeichnet. Zu beiden Stirnseiten des Außenrings 4 hin ist an der Außenumfangsfläche 12 jeweils ein Absatz 13, 14 ausgebildet, an welchem eine Dichtung 15, 16 per Presssitz gehalten ist. Der mit D_a bezeichnete Außendurchmesser des Außenrings 4 stimmt mit dem Außendurchmesser der Dichtung 15, 16 überein. Die Dichtung 15, 16 umfasst einen Metallring 17, welcher einen äußeren zylindrischen Abschnitt 18 aufweist, der bündig an die Außenumfangsfläche 12 anschließt. An den äußeren zylindrischen Abschnitt 18 schließt in jedem Ausführungsbeispiel ein äußerer scheibenförmiger Abschnitt 19 an. Der äußere scheibenförmige Abschnitt 19 liegt in einer Ebene, zu welcher die mit R bezeichnete Rotationsachse des Kegelrollenlagers 2 eine Flächennormale darstellt. Das gesamte Kegelrollenlager 2 ist symmetrisch zu einer mit ME bezeichneten Mittelebene, die mittig zwischen den beiden Ebenen, in denen die äußeren scheibenförmigen Abschnitt 19 liegen, aufgebaut. Die mit WA bezeichneten Wälzkörperachsen der Kegelrollen 8 sind gegenüber der Rotationsachse R derart schräg gestellt, dass das Radsatzlager 1 insgesamt als zweireihiges Wälzlager in O-Anordnung aufgebaut ist.
Im Ausführungsbeispiel nach 1 ist jede Dichtung 15, 16 ausschließlich durch den Metallring 17 gebildet. Bei der Dichtung 15, 16 handelt es sich in diesem Fall um eine nicht berührende Dichtung. An den äußeren scheibenförmigen Abschnitt 19 schließt sich ein mittlerer zylindrischer Abschnitt 20 an, der in einen inneren scheibenförmigen Abschnitt 21 übergeht. Am inneren Rand des inneren scheibenförmigen Abschnitts 21 ist ein im Vergleich zu den anderen zylindrischen Abschnitten 18, 20 gering dimensionierter innerer zylindrischer Abschnitt 22 ausgebildet. Ein Spalt S_p existiert zwischen dem inneren zylindrischen Abschnitt 22 und dem Innenring 3. Der innere zylindrische Abschnitt 22 greift in einen zur Stirnseite des Innenrings 3 hin offenen Absatz 24 an der Außenumfangsfläche des Innenringteils 5, 6 ein. Damit ist eine Überlappung zwischen dem Metallring 17 und dem Innenring 3 in Radialrichtung gegeben.
Ein solcher Absatz ist im Ausführungsbeispiel nach 2 nicht gegeben. Stattdessen ist auf die Außenumfangsfläche des Innenringteils 5, 6 ein inneres Metallelement 25 in Form eines Blechrings, welcher im Querschnitt ein abgewinkeltes Profil beschreibt, aufgesetzt. Das innere Metallelement 25 ist der Dichtung 15, 16 zuzurechnen, welche in diesem Fall als Kassettendichtung gestaltet ist. Bei der Kassettendichtung 15, 16 des Radsatzlagers 1 nach 2 handelt es sich um eine berührende Dichtung. Der äußere scheibenförmige Abschnitt 19 geht in diesem Fall in einen gewölbten Abschnitt 23 des Metallrings 17 über, an welchem ein Elastomerelement 26 gehalten ist. Durch die Elastomerelemente 26 der Dichtungen 15, 16 gebildete Dichtlippen sind mit 27 bezeichnet. Zusätzlich ist zwischen dem Elastomerelement 26 und dem inneren Metallelement 25 einer jeden Dichtung 15, 16 ein Labyrinthdichtabschnitt 28 gebildet.
In beiden Ausführungsbeispielen trägt die Befestigung der Dichtung 15, 16 am Außenumfang des Außenrings 4 maßgeblich dazu bei, dass zwischen den Lagerringen 3, 4 und den Metallringen 17, welche den Innenraum des Kegelrollenlagers 2 stirnseitig abschließen, großzügig dimensionierte Räume für die Aufnahme von Schmiermittel gebildet sind. Zudem ist sowohl bei der nicht berührenden Dichtung 15, 16 gemäß 1 als auch bei der berührenden, als Kassettendichtung ausgebildeten Dichtung 15, 16 nach 2 die Möglichkeit gegeben, die jeweilige Dichtung 15, 16 zerstörungsfrei vom Kegelrollenlager 2 abzunehmen und zu einem späteren Zeitpunkt wieder zu montieren.
Bezugszeichenliste

1: Radsatzlager
2: Kegelrollenlager
3: Innenring
4: Außenring
5: Innenringteil
6: Innenringteil
7: Zwischenring
8: Kegelrolle
9: Wälzkörperreihe
10: Wälzkörperreihe
11: Käfig
12: Außenumfangsfläche
13: Absatz
14: Absatz
15: Dichtung
16: Dichtung
17: Metallring
18: äußerer zylindrischer Abschnitt
19: äußerer scheibenförmiger Abschnitt
20: mittlerer zylindrischer Abschnitt
21: innerer scheibenförmiger Abschnitt
22: innerer zylindrischer Abschnitt
23: gewölbter Abschnitt
24: Absatz an der Außenumfangsfläche des Innenrings
25: inneres Metallelement
26: Elastomerelement
27: Dichtlippe
28: Labyrinthdichtabschnitt
Da: Außendurchmesser
ME: Mittelebene
R: Rotationsachse
Sp: Spalt
WA: Wälzkörperachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006015289 A1 [0002]
DE 102008017409 B4 [0003]
DE 102017119249 A1 [0004]
DE 102005016705 A1 [0005]
DE 102005016709 A1 [0005]
DE 102016211434 A1 [0006]

Claims

Radsatzlager (1) für ein Schienenfahrzeug, mit einem zweireihigen Kegelrollenlager (2), welches einen Außenring (4) und einen Innenring (3) als Lagerringe sowie eine die Lagerringe (3, 4) gegeneinander abdichtende Dichtung (15, 16) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (15, 16) einen an der Außenumfangsfläche (12) des Außenrings (4) gehaltenen Metallring (17) umfasst.
Radsatzlager (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallring (17) auf den Außenring (4) aufgepresst ist.
Radsatzlager (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallring (17) durch Formschluss mit dem Außenring (4) verbunden ist.
Radsatzlager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallring (17) Teil einer Kassettendichtung (15, 16) ist.
Radsatzlager (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kassettendichtung (15, 16) als kombinierte berührende Dichtung und Labyrinthdichtung ausgebildet ist.
Radsatzlager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallring (17) Teil einer Spaltdichtung (15, 16) ist.
Radsatzlager (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spaltdichtung (15, 16) ausschließlich durch den Metallring (17) gebildet ist.
Radsatzlager (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spaltdichtung (15, 16) in Radialrichtung mit dem Innenring (3) des Kegelrollenlagers (2) überlappt.
Verfahren zur Montage einer Dichtung (15, 16) an einem Radsatzlager (1), mit folgenden Schritten: - Bereitstellung eines Radsatzlagers (1), welches ein zweireihiges Kegelrollenlager (2) einschließlich eines Außenrings (4) umfasst, - Bereitstellung einer Dichtung (15, 16), welche einen Metallring (17) umfasst, dessen Außendurchmesser (D_a) auf den Außendurchmesser (D_a) des Außenrings (4) des Kegelrollenlagers (2) abgestimmt ist, - Montieren der Dichtung (15, 16) am Kegelrollenlager (2), wobei der Metallring (17) auf die Außenumfangsfläche (12) des Außenrings (4) aufgepresst wird.
Verfahren zur Demontage einer Dichtung (15, 16) von einem Radsatzlager (1), mit folgenden Schritten: - Bereitstellung eines gemäß Anspruch 8 abgedichteten, ein Kegelrollenlager (2) umfassenden Radsatzlagers (1), - Zerstörungsfreie Entfernung der Dichtung (15, 16) vom Kegelrollenlager (2), wobei der Metallring (17) vom Außenring (4) des Kegelrollenlagers (2) abgezogen wird.