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Die Erfindung betrifft eine Hydrobuchse, umfassend ein hülsenförmiges Gehäuse, welches einen Innenkörper mit radialem Abstand umgibt, wobei das Gehäuse und der Innenkörper über einen Federkörper miteinander wirkverbunden sind, wobei der Federkörper so ausgebildet ist, dass sich zwischen Gehäuse und Innenkörper zumindest zwei Kammern ausbilden, welche eine Hydraulikflüssigkeit aufnehmen, wobei die Kammern hydraulisch miteinander verbindbar sind, wobei dem Innenkörper zumindest ein Sensor zugeordnet ist.
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Eine derartige Hydrobuchse ist aus der WO 2015/ 135 684 A1 bekannt. Hydrobuchsen kommen in Schienenfahrzeugen im Bereich des Drehgestells zum Einsatz. Dort werden Hydrobuchsen zwischen Radsatz und Drehgestell eingesetzt, wobei die Hydrobuchse in der zwischen Radsatz und Drehgestell angeordneten Primärfederung angeordnet ist und zusammen mit den anderen Komponenten ein schwingungstechnisches System bildet.
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Die mit Hydraulikflüssigkeit befüllte Hydrobuchse ermöglicht dabei eine Isolierung oder Dämpfung der von dem Radsatz in das Drehgestell eingebrachten Schwingungen. Dabei kann die Hydrobuchse aktive Steuerungsmittel aufweisen, welche eine aktive Verlagerung des Innenkörpers relativ zu dem Gehäuse ermöglichen. Der dem Innenkörper der Hydrobuchse zugeordnete Sensor ist dabei ausgebildet, verschiedene Parameter zu erfassen. Beispielsweise kann der Sensor als Hall-Sensor ausgebildet sein und den Abstand zwischen Gehäuse und Innenkörper erfassen. Ist der Sensor einer Kammer zugeordnet, kann dementsprechend mittels des Sensors der Abstand von Gehäuse und Innenkörper im Bereich der Kammer erfasst und das Volumen der Kammer ermittelt werden. Bei einem Hall-Sensor wird allerdings noch eine Magnetfeldquelle, beispielsweise ein Dauermagnet benötigt, wobei der Hall-Sensor bei Abstandsänderung zwischen Hall-Sensor und Magnetfeldquelle die Änderung des Magnetfeldes erfasst.
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Aus der
FR 2 858 673 A1 ist eine Lagerbuchse mit einem hülsenförmigen Gehäuse bekannt, welches einen Innenkörper mit radialem Abstand umgibt, wobei das Gehäuse und der Innenkörper über einen Elastomerkörper miteinander verbunden sind, wobei dem Gehäuse und dem Innenkörper ein Sensor zugeordnet ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hydrobuchse bereit zu stellen, welche besonders robust ist.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug.
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Die erfindungsgemäße Hydrobuchse umfasst ein hülsenförmiges Gehäuse, welches einen Innenkörper mit radialem Abstand umgibt, wobei das Gehäuse und der Innenkörper über einen Federkörper miteinander wirkverbunden sind, wobei der Federkörper so ausgebildet ist, dass sich zwischen Gehäuse und Innenkörper zumindest zwei Kammern ausbilden, welche eine Hydraulikflüssigkeit aufnehmen, wobei die Kammern hydraulisch miteinander verbindbar sind, wobei dem Innenkörper zumindest ein Sensor zugeordnet ist, wobei der Sensor in einer in den Innenkörper eingebrachten Ausnehmung angeordnet ist, wobei die Ausnehmung auf der der Kammer zugewandten Seite durch den Federkörper abgedeckt ist.
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Bei dieser Ausgestaltung ist der Sensor in dem Innenkörper eingebettet und durch den Federkörper so abgedeckt, dass der Sensor verliersicher in der Ausnehmung gehalten ist. Des Weiteren ist vorteilhaft, dass der Sensor nicht in Kontakt mit der Hydraulikflüssigkeit gelangt, welche die Funktionalität der elektrischen Bauteile des Sensors beeinträchtigen könnte. Dies ermöglicht auch die Auswahl von Sensoren, die für einen Kontakt mit der verwendeten Hydraulikflüssigkeit nicht geeignet sind. Der Sensor ist besonders gut gegen äußere Einflüsse geschützt, so dass die Hydrobuchse besonders unempfindlich gegen äußere Einflüsse ist. Sobald das Material des Federkörpers den Sensor abdeckt, gestaltet sich auch das weitere Fertigungsverfahren der Hydrobuchse einfacher. Es erfolgt insbesondere auch eine Abdichtung der Kammern und Leckagen können vermieden werden.
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Der Federkörper kann den Innenkörper im Bereich der Kammern bedecken und dort eine Elastomerspur ausbilden. Dabei ist der Federkörper vorzugsweise materialeinheitlich und einstückig ausgebildet. Zur Herstellung wird der Sensor zunächst in der Ausnehmung des Innenkörpers platziert und anschließend mit dem Material des Federkörpers bedeckt. Der Federkörper kann aus vulkanisierbarem Material bestehen und dementsprechend nach dem Aufbringen auf den Innenkörper auch einem Vulkanisationsprozess unterzogen werden. Dadurch ist der Sensor besonders fest in der Ausnehmung angeordnet und vor äußeren Einflüssen geschützt. Dabei überdeckt die Elastomerspur vorzugsweise die Ausnehmung. Nach Abschluss der Vulkanisation ist der Federkörper stoffschlüssig mit dem Innenkörper verbunden.
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Der Sensor kann als magnetischer Sensor ausgebildet sein. Dabei bildet der Sensor zusammen mit einer Magnetfeldquelle einen Wegsensor und erfasst die Relativverlagerung des Innenkörpers relativ zu dem Gehäuse. Dadurch ist es beispielsweise möglich, in Abhängigkeit der Amplitude und der Dauer einer Schwingung der Hydrobuchse die Auslenkung einer Kurvenfahrt zu ermitteln, wenn die Hydrobuchse Teil eines Drehgestells eines Schienenfahrzeugs ist. Durch die Integration in den Innenkörper ist der Sensor besonders gut von äußeren Einflüssen geschützt und des reduziert sich das Erfordernis für äußere Leitungsführungen. Dabei kann der Sensor beispielsweise ein Hall-Sensor sein.
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Bevorzugt ist der Sensor als induktiver Sensor ausgebildet. Ein induktiver Sensor erzeugt ein Magnetfeld, wobei das Magnetfeld durch ein in der Nähe des Sensors angeordnetes Objekt beeinflusst wird. Bei der Anordnung eines induktiven Sensors in dem Innenkörper wird das Magnetfeld des Sensors beispielsweise durch das metallische Gehäuse beeinflusst. Ändert sich der Abstand zwischen Innenkörper und Gehäuse, ändert sich auch das von dem Sensor erzeugte Magnetfeld, was wiederum durch eine im Sensor integrierte Auswerteeinheit erfasst wird. Bei dieser Ausgestaltung ist insbesondere vorteilhaft, dass es nicht erforderlich ist, eine gesonderte Magnetfeldquelle in der Nähe des Sensors zu positionieren. Es ist lediglich erforderlich, dass sich ein das Magnetfeld beeinflussendes Objekt in der Nähe des Sensors befindet, beispielsweise das aus metallischem Werkstoff ausgebildete Gehäuse.
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Es können zwei Sensoren vorgesehen sein, welche einander gegenüberliegend in den Innenkörper eingebracht sind. Dabei sind die Sensoren vorzugsweise so in den Innenkörper eingebracht, dass jeweils ein Sensor einer Kammer zugeordnet ist. Dabei kann jeder Sensor unabhängig von dem anderen Sensor fungieren, so dass sich die Ausfallsicherheit erhöht. Des Weiteren ist es denkbar, dass die Sensoren Zustandsparameter der einzelnen Kammern unabhängig voneinander ermitteln.
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Insbesondere bei der Ausgestaltung der Hydrobuchse mit zwei Sensoren kann die Ausnehmung in Form einer Durchgangsbohrung ausgebildet sein. Dabei können die beiden Sensoren in die Durchgangsbohrung eingesteckt sein. In den Innenkörper kann ferner eine axiale Bohrung eingebracht sein, welche sich von einer Stirnseite des Innenkörpers bis zur Durchgangsbohrung erstreckt. Dadurch ist es möglich, von den Sensoren ein Kabel über die Stirnseite des Innenkörpers nach außen zu führen. Die Durchgangsbohrung ist einfach und kostengünstig herstellbar.
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Alternativ können die Sensoren auch in separaten Ausnehmungen, beispielsweise in Form von Sackbohrungen, angeordnet sein. In diesem Fall ist es auch denkbar, für die Sensoren jeweils separate Kabelführungen vorzusehen. Diese Ausgestaltung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn durch eine Durchgangsbohrung verursachte Materialschwächung vermieden werden sollen.
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Zwischen Sensor und Elastomerspur kann ein Abdeckelement angeordnet sein. Das Abdeckelement schützt den Sensor insbesondere während des Fertigungsprozesses, beispielsweise während einer Vulkanisation. Dabei ist das Abdeckelement vorzugsweise nicht-magnetisch ausgeführt, um das Messergebnis des Sensors nicht zu verfälschen. Unter nicht-magnetisch im Sinne der Erfindung ist dabei insbesondere zu verstehen, dass das Abdeckelement weder ferromagnetisch noch elektrisch leitfähig ist.
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Beispielsweise ist es denkbar, das Abdeckelement aus keramischem Werkstoff auszuführen. Keramische Werkstoffe sind mechanisch sehr belastbar, chemisch beständig und zumeist nicht-magnetisch. Darüber hinaus sind keramische Werkstoffe hitzebeständig, so dass das Abdeckelement problemlos einem Vulkanisationsprozess unterzogen werden kann.
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Die Ausnehmung und der Sensor können so ausgebildet sein, dass der Sensor in die Ausnehmung eingeschraubt ist. Bei dieser Ausgestaltung ist der Sensor besonders präzise montierbar.
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Alternativ ist es auch denkbar, den Sensor stoffschlüssig in der Ausnehmung zu fixieren, beispielsweise mittels einer Vergussmasse. Eine derartige Ausgestaltung ist besonders einfach herstellbar.
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Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Hydrobuchse wird nachfolgend anhand der Figur näher erläutert. Diese zeigt schematisch:
- 1 eine Hydrobuchse mit einer Durchgangsbohrung im Schnitt;
- 2 eine Hydrobuchse mit Ausnehmungen in Form von Sackbohrungen im Schnitt.
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1 zeigt eine Hydrobuchse 1 für ein Schienenfahrzeug. Die Hydrobuchse 1 ist Bestandteil eines Drehgestells eines Schienenfahrzeugs und ist zwischen Radsatz und Drehgestell montiert. Die Hydrobuchse 1 ist der zwischen Radsatz und Drehgestell angeordneten Primärfederung zugeordnet.
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Die Hydrobuchse 1 weist ein hülsenförmiges Gehäuse 2 aus metallischem Werkstoff auf, welches einen Innenkörper 3, ebenfalls aus metallischem Werkstoff, mit radialem Abstand umgibt. Das Gehäuse 2 und der Innenkörper 3 sind über einen Federkörper 4 miteinander wirkverbunden. Dabei ist der Federkörper 4 so ausgebildet, dass sich zwischen dem Gehäuse 2 und dem Innenkörper 3 zwei Kammern 5, 6 ausbilden, wobei die Kammern 5, 6 eine Hydraulikflüssigkeit aufnehmen und wobei die Kammern 5, 6 bei der vorliegenden Ausgestaltung durch einen Kanal 13 hydraulisch miteinander verbunden sind. Gemäß alternativer Ausgestaltungen sind die Kammern 5, 6 nicht direkt über einen Kanal miteinander verbunden. Beispielsweise können die Kammern 5, 6 auch über ein außerhalb der Hydrobuchse 1 angeordnete Einrichtung hydraulisch miteinander verbunden sein. Es ist ferner denkbar, dass die Kammern 5, 6 über schaltbare Ventile hydraulisch miteinander verbunden sind.
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Dem Innenkörper 3 sind zwei Sensoren 7, 7' zugeordnet, wobei die Sensoren 7, 7' in einer in den Innenkörper 3 eingebrachten Ausnehmung 8 angeordnet ist. Die Ausnehmung 8 ist bei der vorliegenden Ausgestaltung als Durchgangsbohrung ausgebildet und verläuft radial durch den Innenkörper 3 hindurch.
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Die Sensoren 7, 7' sind magnetische Sensoren in Form von induktiven Sensoren. Die Sensoren 7, 7' erfassen jeweils den Abstand zwischen Innenkörper 3 und Gehäuse 3, wobei aus dem Abstand der beiden das jeweilige Volumen der Kammern 5, 6 bestimmbar ist. Zur Abstandsbestimmung erfassen die induktiven Sensoren 7, 7` den den Sensoren 7, 7' jeweils gegenüberliegenden Abschnitt des metallischen Gehäuses 2.
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Die Hydrobuchse 1 kann mit aktiven Steuerungsmitteln, beispielsweise Magnetventilen und dergleichen versehen sein, über die die hydraulische Verbindung der Kammern 5, 6 modifiziert werden kann. Beispielsweise ist es denkbar, eine hydraulische Verbindung zwischen den Kammern 5, 6 in Abhängigkeit der von den Sensoren 7, 7' erfassten Messwerte zu öffnen oder zu schließen.
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Zwischen einer Stirnseite des Innenkörpers 3 und der Ausnehmung 8 ist eine axiale Bohrung 10 in den Innenkörper 3 eingebracht. Durch die Ausnehmung 8 und die axiale Bohrung 10 sind elektrische Kabel 12 geführt, durch die die Sensoren 7, 7' kontaktiert werden können. Beispielsweise können die Sensoren 7, 7' mit einer Auswerteeinheit verbunden sein, wobei die Auswerteeinheit die Messwerte der Sensoren 7, 7' erfasst.
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Der Federkörper 4 bedeckt den Innenkörper 3 im Bereich der Kammern 5, 6 und bildet dort eine Elastomerspur 9 aus. Die Elastomerspur 9 bedeckt dabei die Ausnehmung 8 und die in der Ausnehmung 8 angeordneten Sensoren 7, 7`. Der Federkörper 4 besteht aus vulkanisierbarem Werkstoff auf der Basis eines Natur- oder Synthesekautschuks und ist auf den Innenkörper 3 unter Bildung einer stoffschlüssigen Verbindung aufvulkanisiert. Die Elastomerspur 9 bildet eine Begrenzungswand der Kammern 5, 6 und verhindert, dass die Hydraulikflüssigkeit in direkten Kontakt mit dem Innenkörper 3 gelangt.
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Die Sensoren 7, 7' sind einander gegenüberliegend in dem Innenkörper 3 angeordnet.
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Zwischen den Sensoren 7, 7' und der Elastomerspur 9 des Federkörpers 4 ist jeweils ein Abdeckelement 11 angeordnet. Das Abdeckelement 11 ist scheibenförmig ausgebildet und besteht bei der vorliegenden Ausgestaltung aus nicht-magnetischem, keramischem Werkstoff.
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Bei der vorliegenden Ausgestaltung sind die Sensoren 7, 7' in die Ausnehmung 8 eingeschraubt. Hierzu ist in die Ausnehmung 8 in Form einer Gewindebohrung ausgebildet und die Sensoren 7, 7' sind umfangsseitig mit einem Gewinde versehen.
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In einer alternativen Ausgestaltung sind die Sensoren 7, 7' stoffschlüssig in der Ausnehmung 8 fixiert. Dies erfolgt vorzugsweise mittels einer Vergussmasse. Bei dieser Ausgestaltung sind die Sensoren 7, 7' zylindrisch ausgebildet.
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2 zeigt eine Hydrobuchse 1 gemäß 1, wobei bei der vorliegenden Ausgestaltung im Unterschied zu der Ausgestaltung gemäß 1 je Sensor 7, 7' eine separate Ausnehmung 8 vorgesehen ist, welche hier in Form von Sackbohrungen ausgebildet sind. An die beiden Ausnehmungen 8 schließt sich eine axiale Bohrung 10 an, wobei durch die axialen Bohrungen 10 und die Ausnehmungen 12 elektrische Kabel 12 geführt sind, die die Sensoren 7, 7' kontaktierten.