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Gleitlager Die Erfindung bezieht sich auf Gleitlager mit einer von
der umlaufenden Welle angetriebenen Pumpvorrichtung zum Drücken des Schmiermittels
an die Berührungsfläche zwischen der Welle und der Lagerschale.
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Bei den bekannten Gleitlagern dieser Art erfolgt die Kraftübertragung
über eine exzentrische Rolle und ein Hebelwerk, welches die Pumpe betätigt. Diese
Vorrichtung setzt voraus, daß sich die Achse bereits in ihrem Lager gedreht hat
(mindestens 10 bis 30°). bevor ein Ölzufluß zur Gleitfläche stattfinden kann.
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Bei anderen bekannten Gleitlagern mit Pumpvorrichtung ist das Lager
mit einer Druckkammer versehen, wobei besonderer Wert darauf gelegt wird, daß die
Ölräume zwischen Pumpe und Wellenoberfläche möglichst groß sind. Auch bei dieser
Vorrichtung kann die Ölzufuhr nicht sofort einsetzen, bevor die Welle sich dreht.
Die vorgesehene Druckkammer hat zudem den Nachteil, daß sich die Kammer bei längerem
Stillstand allmählich leert und dann eine größere Menge Schmieröl erforderlich ist,
um den notwendigen Anfahrdruck herzustellen.
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Zur Vermeidung der aufgezeigten Nachteile wird nunmehr erfindungsgemäß
vorgeschlagen, die Pumpv orrichtung einerseits mit ortsfesten bzw. am Fahrzeuggestell.
festen Teilen, andererseits mit den elastisch gegen diese festen Teile abgestützten
Lagerschalen und der Welle derart zu verbinden, daß die Relativbewegung zwischen
den festen Teilen und den Lagerschalen bzw. der Welle die Betätigung der Pumpvorrichtung
bewirkt.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung setzt die Förderung des Schmieröles
sofort ein, sobald eine relative Bewegung zwischen der Welle mit Lagerschalen und
dem Fahrzeuggestell oder der sonstigen Abstützung für die Lagerschalen stattfindet,
denn die Kraftquelle für die Pumpenbetätigung ist der Trägheitswiderstand der Welle
mit den Rädern beim Anfahren oder des Fahrzeuggestelles mit Karosserie und Nutzlast
beim Bremsen. Auch während der Fahrt treten fortwährend Trägheitsunterschiede und
damit Relativbewegungen zwischen Welle und Fahrzeuggestell auf, die beim Eisenbahnfahrzeug
z. B. durch Unebenheiten, Schienensenkungen usw. verursacht werden. Da nicht die
Drehung der Welle, sondern diese Relativbewegungen die Kraftquelle für die Pumpe
darstellen, kann diese schon wirksam sein, bevor sich die Welle im Lager dreht.
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Einen weiteren Vorteil des Erfindungsgegenstandes gegenüber den bisher
bekannten Lageranordnungen bringt der Umstand, daß das Schmieröl unter hohem Druck,
und zwar unter einem Druck, der bei höherer Beanspruchung höher liegt als bei geringerer
Beanspruchung, an die Stelle gepreßt wird, an der die Beanspruchungen auftreten.
Die Lage dieser Stelle ergibt sich aus der Richtung der Komponenten von Nutzbelastung
und von Zugkraft bzw. Druckkraft aus der Beschleunigung bzw. Verzögerung des Fahrgestelles.
Je größer die Kraft aus Beschleunigung oder Verzögerung ist, um so größer ist die
Relativbewegung zwischen Lager und Lagerschalen und dem abstützenden Fahrzeuggestell,
so daß auch der Preßdruck des Öles mit der Beanspruchung steigt.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist somit nachstehende Vorteile
auf 1. Das Schmiermittel wird zwischen die belasteten Flächen des Lagers gedrückt,
bevor sich die Achse zu drehen beginnt.
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2. Das Lager stellt sich mit seinem feststehenden zum umlaufenden
Teil in allen oder in einigen Richtungen selbsttätig ein.
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3. Das Lager vermag Stöße und Schwingungen in einer oder in allen
Richtungen zu dämpfen.
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4. Schmierung mit wünschenswertem Druck genau an der Stelle, wo sie
erforderlich ist.
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5. Zuverlässige, gleichzeitige Schmierung und Kühlung beim Betrieb.
6.
Großer Schmiermittelfluß ohne äußere Vorrichtung.
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7. Sehr zuverlässiger Betrieb.
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B. Äußerst einfache selbsttätige Schmierung.
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Die Erfindung stellt mit ihren verschiedenen Ausführungen eine Vorrichtung
dar, mit der die Schwing-und Stoßbewegungen, die bei der Übertragung einer Zug-
oder anderen Bewegung entstehen, dazu ausgenutzt werden, Lagern Schmiermittel zuzuführen.
Dies wird dadurch erreicht, daß das Lager in festen Grenzen in der Belastungsrichtung
beweglich ist und daß eine oder mehrere Pumpen so in das Lager eingebaut sind, daß
die Bewegung der Achse die Pumpvorrichtung betätigt und das Schmiermittel an die
Lagerflächen drückt. In den besonders bevorzugten Ausführungen werden die Bewegungen
der Fahrzeugachse ausgenutzt, die um eine Achse schwingen, die annähernd parallel
zur Achse des in dem Lager umlaufenden Elements ist. Dies kann entweder dadurch
erreicht werden, daß biegsame oder nachgiebige Glieder zwischen dem Achsschenkel
und dem Fahrzeug oder daß verhältnismäßig starre Flächen mit verschiedenen Krümmungshalbmessern
als Berührungsstelten zwischen dem Fahrzeug und dem Lager vorgesehen werden oder
durch ähnliche Konstruktionen. Bei Verwendung des elastischen Zwischengliedes kann
entweder die Schwingbewegung um die zuvor beschriebene Achse oder eine ungefähr
in der Belastungsrichtung und hauptsächlich wechselweise verlaufende Bewegung ausgenutzt
werden.
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Die Ausnutzung von Schwingbewegungen um eine ungefähr zur Achse des
umlaufenden Teiles parallele Achse ist bei Eisenbahnachsen besonders vorteilhaft.
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Das Lager nach der Erfindung arbeitet mit einer Schwingbewegung des
Achsschenkels, der wiederum eine Pumpe betätigt, die, in den Achsschenkel eingebaut,
daran angebracht ist, oder mit dem Achsschenkel zusammenwirkt und das Schmiermittel
aus einem vorzugsweise im Lagergehäuse angeordneten Ölsumpf ansaugt und es an bestimmte
Reibungsstellen zwischen dem umlaufenden Teil bzw. der Achse und der Lagerbuchse
fördert.
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Wie bereits erwähnt, sieht die Erfindung eine Selbsteinstellvorrichtung
vor, die ebenfalls bei Lagern von Eisenbahnwagen od, dgl. besonders erwünscht ist.
Es wird darauf hingewiesen, daß der Ausdruck Selbsteinstellager hier im üblichen
Sinne verwendet wird. Er besagt, daß die ausgenutzten Kräfte von einer kurz andauernden
Verstellung herrühren, die bei den vorherrschenden Belastungen nicht zu vermeiden
ist.
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Die Zeichnungen zeigen Beispiele für die Ausführung von Lagern nach
der Erfindung im Querschnitt, und zwar für Eisenbahnzwecke und in verschiedenen
Phasen der Bewegung.
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Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform für Eisenbahnachsen. Bei diesem
Beispiel wird die Schwingbewegung der Lagerschale 1 dadurch begünstigt, daß sie
sich auf dem Lagerkörper 9 bewegen kann. Die Zeichnung stellt das Lager im Ruhezustand
bzw. in dem Augenblick dar, in dem sich die schwingenden Teile in der Mittelstellung
befinden.
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Fig. 2 zeigt das gleiche Lager in einer Endlage, die durch die waagerechte
Zugkraft der Lokomotive, durch Bremsen oder irgendeine andere Beschleunigungs- oder
Verzögerungskraft hervorgerufen wird.
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Fig. 3 und 4 zeigen ein Lager, dessen Ölpumpe fest im Lagergehäuse
angebracht ist und bei dem sich kein Spielraum zwischen der Lagerschale und dem
Lagergehäuse 8 befindet. Zwischen der Lagerschale 11 und der Oberseite des Lagergehäuses
ist ein elastisches Glied 9 vorgesehen, das erstens die hewegungeii. die die Pumpe
in Tätigkeit setzen. begünstigt, zweitens den höchsten Grad der Selbsteinstellung
bzw. Spurhaltung gewährleistet und drittens Stöße und Erschütterungen aufnimmt.
Das elastische Glied kann aus irgendeinem geeigneten Material bestehen, wie z. B.
Naturgummi, künstlichem Gummi, Kunststoff, Metall, das von 1\Tatur oder infolge
seiner Form nachgiebig ist (Federn usw.) oder irgendein organischer, anorganischer
oder künstlicher Stoff, Mischung oder Verbindung mit der gewünschten Elastizität.
Dieses 1Iaterial kann ebenso wie die durch diesen elastischen Einsatz voneinander
getrennten Teile jedem Einzelfall angepaßt werden, so daß eine mehr oder weniger
starke Bewegung erzeugt wird, die Bewegung begrenzt und das gewünschte statische
Gleichgewicht des Achsschenkels hergestellt wird. Die Auswahl des elastischen Materials
und der dadurch voneinander getrennten Teile hängt ferner von der Zweckmäßigkeit
ah, mit Rücksicht auf die Belastung, die Temperaturbeanspruchung und die Verwendung
des Lagers usw. In Fig. 3 ist das Lager in einer Endlage und in Fig. 4 in der Mittellage
dargestellt.
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Fig. 5 und 6 zeigen eine andere Anwendungsart der Erfindung bei Eisenbahnachsen.
In diesem Fall wird das Schwingen dadurch begünstigt, daß ein elastisches Glied
9 zwischen dem Lagerkörper 8 und der Lagerschale 11 eingeschaltet wird, das ebenfalls
einen hohen Grad der Selbsteinstellung und die Fähigkeit gewährleistet. Stöße und
Schwingungen zuverlässig aufzufangen. Fig. 5 zeigt diese Anordnung in der Mittel-und
Fig. 6 in einer Endlage.
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Fig. 7 und 8 zeigen eine weitere Anwendungsmöglichkeit der Erfindung
bei Eisenbahnachsen. Bei diesem Beispiel wird eine geradlinige Bewegung etwa in
der Belastungsrichtung dadurch erzielt. daß Stöße und Schwingungen von einem elastischen
Glied 13 aufgenommen werden, das zwischen der Lagerschale und dem Lagerkörper 8
(der Stelle der Belastungsaufnahme) eingeschaltet ist.
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Fig. 7 zeigt das Lager in dem Augenblick. in dem das elastische Glied
13 durch einen Stoß oder eine Erschütterung zusammengedrückt wird, während Fig.8
es in dem Augenblick zeigt, in dem die Reaktionsbewegung einen Teil der Spannung
des elastischen Gliedes 13 auslöst. Bei den in Fig. 1 und 2 abgebildeten Ausführungen
wird die Bewegung durch eine äußere Kraftanwendung hervorgerufen, die durch die
Berührung von der Lagerschale und dem Lagerkörper begünstigt und gesteuert wird,
wobei diese Berührung theoretisch linienförmig erfolgt wegen der verschiedenen Krümmungen
der Berührungsflächen. Die Gestalt der beiden zuvor genannten Berührungskurven kann
in jedem Fall so gewählt werden, daß eine Bewegung erzeugt wird, die mehr oder weniger
Kraft erfordert, daß das Ausmaß der Bewegung begrenzt wird und daß das gewünschte
Gleichgewicht zu dem auf dem Lager ruhenden statischen Druck hergestellt wird. Außerdem
wird die Gestalt der Berührungsflächen den praktischen Erfordernissen angepaßt,
die von dem Material, der Belastung und anderen Erwägungen abhängen.
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Der Achsschenkel 12 (Fig. 1 und 2) dreht sich in der Lagerschale 1,
auf der der Lagerkörper 9 beweglich sitzt, der eine verhältnismäßig stark gekrümmte
Oberfläche 2 hat. Wie aus den Zeichnungen hervorgeht, ist der Krümmungsradius des
Lagerkörpers größer als der der Lagerschale 1. Die Ölpumpe ist eine doppelt wirkende
Kolbenpumpe 3, die in der Mitte durch einen Zapfen 4 befestigt ist. Diese Pumpe
ist
eine von den vielen Arten, die verwendet werden können, und
dient dazu, ein Beispiel zu veranschaulichen. Die verschiedene Lage der Lagerschale
in Fig. 1 und 2 zeigt die Volumenänderung, die in den Pumpenzylindern abwechselnd
im Verein mit Sperrventilen 5, 6 die Pumpwirkung erzeugt. Das Schmiermittel wird
durch Rohrstutzen 7 aus dem Ölsumpf am Boden des Lagergehäuses 10 angesaugt und
durch geeignete Leitungen 8 an die reibenden Flächen gebracht. Die Abbildungen zeigen
nur ein Beispiel für den Angriffspunkt der Belastung, da seine genaue Lage von dem
jeweiligen Entwurf und Verwendungszweck der einzelnen Lager abhängt. In dem abgebildeten
Beispiel bestehen die Pumpenzylinder aus einem Stück mit der Lagerschale. Dies bedeutet
nicht, daß sie nicht durch Schrauben, Schweißen oder auf irgendeine andere Art damit
verbunden werden könnten Bei der in Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführung wird die
Schwingbewegung der Lagerschale durch ein elastisches Glied ermöglicht, das zwischen
der Lagerschale und der Stelle vorgesehen ist, an der die Druckbelastung übertragen
wird (Oberseite des Lagergehäuses), wodurch die zum Antrieb der Pumpe dienenden
Bewegungen begünstigt «erden und ein hoher Grad der Selbsteinstellung des Lagers
sowie der Stoß- und Schwingungsdämpfung gewährleistet wird. Seine als auch die Gestalt
der durch die elastische Einlage voneinander getrennten Teile kann von Fall zu Fall
verschieden sein, um eine mehr oder weniger starke Bewegung hervorzurufen, um das
Ausmaß der Bewegung begrenzen zu können und um das angestrebte Gleichgewicht zu
der statischen Belastung der Achse 10 herstellen zu können. Der andere Unterschied
besteht darin, daß die Pumpe mit dem Lagergehäuse bzw. Ölsumpf fest verbunden ist
statt mit der Lagerschale (in diesem Fall auch an der Lastübertragungsstelle). Der
Pumpenkolben 5 mit seinem "Zapfen 6 bewegt sich in einem Zylinder 7, der am Boden
des Lagergehäuses. 8 befestigt ist. Sperrventile 1 liegen zwischen dem Zylinder
und dem Ölsumpf, und Druckventile 3 verbinden den Zylinder mit biegsamen Leitungen
4, die das Schmiermittel an bestimmte Berührungsstellen zwischen Lagerschale und
Achse führen.
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Bei der in Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführung wird die Bewegung
der Lagerschale durch Anordnung eines elastischen Gliedes begünstigt. Die Achse
läuft in einer Lagerschale 11, die, wie zuvor erwähnt, gegen die Lastübertragungsstelle
8 durch ein elastisches Glied 9 gleichsam gepolstert ist, das eine seitliche Schwingbewegung
der Lagerschale bei Änderung des Zuges usw. ermöglicht. Bei dieser Ausführung kann
die bzw. können die Ölpumpen in die Lagerschale eingebaut sein, wie es in der Zeichnung
dargestellt ist. Mit 6 sind zwei Zylinder bezeichnet, die in den unteren Teil der
Lagerschale gebohrt sind. Beide haben einen unter Federdruck 5 a stehenden Kolben
5. Die Kolben haben vorzugsweise Rundköpfe 7, so daß die Pumpen oder Lagerschale
bei an der Innenseite des Lagergehäuses 12 anliegenden Köpfen sich neigen können.
Der Ölsumpf befindet sich in dem unteren Teil des Lagergehäuses. 1 und 3 sind die
Sperrventile. Das Schmiermittel wird durch Ansaugstutzen 2 in die Pumpenzylinder
gesogen und durch Leitungen 4 an die Lagerfläche gepumpt.
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Die in diesem Ausführungsbeispiel verwandte Pumpe hat zwei mit Federn
versehene Kolben. Es kann jedoch jede Pumpe benutzt werden, mit der man die hin-
und hergehende oder schwingende Bewegung der Lagerschale auszunutzen vermag. Ebenso
können die Ölleitungen in verschiedener Weise angeordnet werden. Obgleich die Pumpenzylinder
in dem dargestellten Beispiel aus einem Stück mit der Lagerschale bestehen, können
sie auch damit verschraubt, verschweißt oder auf eine andere geeignete Weise verbunden
sein.
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Bei der Ausführung nach Fig. 7 und 8 wird sowohl eine grob gerade
Wechselbewegung in der Belastungsals auch eine Schwingbewegung in der Achsenrichtung
erzielt. Diese Bewegung wird durch ein eingeschaltetes elastisches Glied begünstigt.
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In Fig. 7 und 8 dreht sich die Achse 12 in einer Lagerbuchse 11. Zwischen
dem Belastungsübertragungsorgan 8 und der Lagerbuchse liegt ein elastisches Glied
13. Der Ölsumpf befindet sich am Boden des Lagergehäuses 10. Die aus einem axialelastischen
Rohr bestehende Pumpe 14 weist ein Ansaugrohr 1 auf, das in das Schmiermittel eintaucht.
Sie fördert das Schmiermittel in den Kanal 3.
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Die Bewegung, die entsteht, sobald sich die Achse dreht sowie bei
normalen und anormalen Betrieb des Lagers, erzeugt eine Wechselbewegung eines Kolbens,
eines Zylinders oder eines axialelastischen Rohres oder irgendeine sonstige Pumpe
mit hin- und hergehender Bewegung. Das Saugrohr der Pumpe taucht in das Schmiermittel,
das von der Pumpe dorthin gefördert wird, wo es gut an die aufeinander reibenden
Flächen gelangt.
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Obgleich die Pumpe bei diesem letzten Ausführungsbeispiel auf einem
axialelastischen Rohr beruht, ist die Erfindung nicht auf diese Pumpenart begrenzt.
In diesem Fall bringt die Pumpe das Schmiermittel direkt an die aufeinander reibenden
Flächen des Lagers, trotzdem auch hier Leitungen verwendet werden können, um das
Schmiermittel an eine andere Stelle zu bringen. Die Pumpe ist eingeschraubt dargestellt,
obgleich sie aus einem Stück mit der Lagerbuchse bestehen oder mit ihr auf andere
Weise verbunden sein kann.
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Die Erfindung ist nicht auf die besonderen, zuvor im einzelnen beschriebenen
Ausführungen beschränkt. sondern umfaßt auch Abänderungen im Rahmen der Ansprüche.