DE1046654B - Achslager fuer Schienenfahrzeuge - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf ein Achslager für Schienenfahrzeuge mit einem auf der Achse längs verschiebbar gelagerten Gehäuse, einem zur Übertragung von Axialkräften dienenden Hilfswälzlager sowie einer zugehörigen Rückstellfeder, wobei der eine Laufring des Hilfswälzlagers mit der Achse oder dem Gehäuse und der andere mit einem Hilfsring fest verbunden ist, der gegenüber dem zugehörigen Achslagerteil (Gehäuse oder Achse) axial gegen die Kraft der Rückstellfeder und außerdem verschiebbar ist.

Bei einem bekannten Achslager ist die aus Tellerfedern bestehende Rückstellfeder zwischen dem äußeren Laufring des Hilfswälzlagers und dem Achslagergehäuse angeordnet, und zwar so, daß die bei Seitenausschlägen des Lagers auftretenden Rückstellkräfte proportional der Größe der Anschläge sind. Eine solche Federungscharakteristik ist aber im Eisenbahnfahrzeugbau nicht erwünscht, vielmehr wird im Interesse der Fahrruhe schon zu Beginn eines auftretenden Ausschlages eine Rückstellkraft von gewisser Größe angestrebt. Außerdem ist bei diesem Hilfswälzlager die nachgiebige Axialverschiebung dadurch ermöglicht, daß das Hilfswälzlager mit seinem Außenlaufring innerhalb des Lagergehäuses axial verschiebbar gelagert ist. Eine derartige Verschiebung eines Wälzlagerlaufringes gegenüber seiner Lagerungsfläche ist jedoch für die Lebensdauer des Lagers nachteilig und wird deshalb im allgemeinen möglichst vermieden. Schließlich wirkt sich bei diesem Hilfswälzlager auch dessen starre radiale Abstützung ungünstig aus, weil dadurch an dem Axiallager leicht zusätzliche unerwünschte Radialbelastungen auftreten können.

An einem eingangs genannten Achslager ist weiterhin eine solche Hilfswälzlageranordnung bekannt, bei der der Innenlaufring des Hilfswälzlagers fest auf der Achse angeordnet und der Außenlaufring in einem Hilfsring festgehalten ist, der seinerseits gegenüber dem Lagergehäuse durch von ihm radial nach außen führende, federnde Ringelemente axial elastisch gehalten ist. Da derartige Ringelemente in der Lage sein müssen, nennenswerte axiale Kräfte aufzunehmen, läßt sich nicht vermeiden, daß durch sie auch in radialer Richtung des Hilfswälzlagers Einstellkräfte auf den äußeren Laufring des Hilfswälzlagers übertragen werden, die entweder eine ungünstige radiale Vorbelastung desselben oder zumindest aber eine unerwünschte Festlegung des Hilfswälzlagers in radialer Richtung zur Folge haben, die sich ebenfalls in einer Verkürzung der Lebensdauer des Axiallagers auswirken kann.

Schließlich ist auch bekannt, den letztgenannten Hilfsring mit einem äußeren Ringflansch zu versehen, der seinerseits axial durch beiderseitige Schrauben-

Achslager für Schienenfahrzeuge

Anmelder:

Schweizerische

Lokomotiv- und Maschinenfabrik,
Winterthur (Schweiz)

Vertreter: Dipl.-Ing. R.Beetz, Patentanwalt,
München 22, Steinsdorfstr. 10

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 23, November 1955

Dipl.-Masch.-Ing. Walter Hefti, Winterthur (Schweiz), ist als Erfinder genannt worden

federn in seiner Mittelstellung gehalten wird. Wenn dabei auch erwähnt ist, daß der Ringflansch zwischen den Federn eingespannt sein kann, so läßt sich dadurch der eingangs genannte Mangel, daß bei Seitenausschlägen des Lagers auftretende Rückstellkräfte lediglich proportional der Größe der Ausschläge sind, doch nicht beheben. Werden nämlich die gegenüberliegenden Federn unter Vorspannung eingebaut, so wird in der Mittellage des Hilfswälzlagers bzw. des genannten äußeren Ringflansches die Vorspannung der einen Feder stets durch die Vorspannung der gegenüberliegenden Feder wieder aufgehoben.

Bei Achslagern, die im Rahmen quer verschieblich geführt sind, insbesondere solchen von Schienenfahrzeugen, ist es bereits üblich, die Rückstellfedern mit Vorspannung in axialer Richtung so einzubauen, daß eine Seitenverschiebung der Achse mit dem Achslager aus der Mittelstellung erst nach Überwinden der Vorspannung der Rückstellfeder möglich ist, so daß sich ein ruhiger Fahrzeuglauf ergibt. Diese bekannten. Achslager haben keine Hilfswälzlager und unterscheiden sich auch sonst, insbesondere durch die Anordnung der Rückstellfedern beidseitig neben dem Lager,, aufbaumäßig so wesentlich von dem Achslager, von dem die Erfindung ausgeht, daß sie keine Anregung für die Ausbildung des Hilfsringes für das Wälzlager und die Zuordnung der Rückstellfeder geben können.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Mangel der eingangs aufgeführten Achslager mit Hilfswälzlager zu vermeiden und vor allem eine solche, in axialer Richtung federnd gehaltene einfache Hi If s wälzlagerung zu schaffen, bei der nicht nur j egliehe radiale Belastung ausgeschaltet ist, sondern bei der mit einfachen Mitteln der bekannte Vorteil erreicht wird, daß erst nach Überwinden der Vorspannung der Rückstellfeder ein Verstellen der Achse in Querrichtung erreicht wird, so daß in einem bestimmten, von der Vorspannung der Feder abhängigen Bereich kein seitliches Pendeln der Achse auftritt.

Die Erfindung besteht darin, daß der mit dem zugehörigen Achslagerteil in Drehrichtung unbeweglich verbundene Hilfsring zwei Schultern aufweist, zwischen denen die Rückstellfeder mit Vorspannung so angeordnet ist, daß sie sich bei Verschiebungen in einer oder beiden Richtungen gegen Anschläge am zugehörigen Achslagerteil anlegt.

Die drehfeste Verbindung zwischen dem Hilfsring und dem zugehörigen Achslagerteil (Gehäuse oder Achse) kann dadurch herbeigeführt sein, daß der Hilfsring Längskeilnuten aufweist, in die entsprechende Keile des Gegenstückes eingreifen. Der Hilfsring kann auch mit dem Innenlaufring fest verbunden sein, wobei der Außenlauf ring fest im Lagergehäuse angeordnet wird. Die axiale Abfederung des Hilfswälzlagers kann einseitig oder auch doppelseitig wirkend ausgeführt sein.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigen

Fig. 1, 3 und 5 drei Achslager von verschiedener Ausgestaltung, je im Längsschnitt,

Fig. 2, 4 und 6 je einen Ausschnitt des danebenstehenden Achslagers bei seitlichem Ausschlag der Achse, ebenfalls im Längsschnitt.

Bei dem Achslager des ersten Ausführungsbeispiels (Fig. 1 und 2) wirkt die Rückstellvorrichtung nur nach einer Seite. Mit 1 ist das Achslagergehäuse, mit 2 der Achsschenkel und mit 3 das als Doppelrollenlager ausgebildete Stützlager bezeichnet. Die zylindrischen Rollen des Stützlagers sind vom Außenring geführt und können sich auf der Lauffläche des Innenringes in axialer Richtung in einem gewissen Ausmaß frei nach jeder Seite verschieben. Die Lagerdichtungsringe 4, 5 können solchen Längsverschiebungen ebenfalls frei folgen. Das zur Übertragung von Axialkräften dienende Hilfswälzlager 6 ist ein Hochschulterkugellager. Der Innenlaufring dieses Wälzlagers ist mittels der Mutter 7 und des Distanzringes 8 fest mit dem Achsschenkel 2 verbunden, während der Außenlaufring mittels des Gewinderinges 9 im Hilfsring 10 befestigt ist. Zwischen dem Hilfsring 10 und der Gehäuseinnenseite ist das Radialspiel s vorhanden, so daß das Hilfslager 6 in keinem Fall radiale Belastungsanteile aufnehmen kann. Die in Axialrichtung auf der Außenseite des Hilfslagers 6 angeordnete Rückstellfeder 14 setzt sich aus vier Tellerfedern zusammen. Sie legt sich innenseitig gegen die Schulter 12 des Hilfsringes und ist außenseitig gegen die als Gewindering ausgebildete Schulter 13 abgestützt, der in den Hilfsring 10 eingeschraubt ist. Die Feder ist zwischen beiden Schultern vorgespannt. An seinem äußeren Ende hat der Hilfsring 10 symmetrisch im Umfang verteilte Längsnuten 15, in die entsprechend ausgebildete Längskeile 16 des Abschluß deckeis 17 eingreifen, der mit dem Lagergehäuse 1 verschraubt ist. Zwischen den Nuten und Keilen ist Längsspiel und etwas Querspiel vorhanden. Auf diese Weise ist der Außenlaufring des Hilfslagers 6 mit dem nicht rotierenden Teil des Achslagers in Drehrichtung festgelegt, in Axialrichtung aber verschieblich verbunden.

Fig. 2 zeigt, wie die einzelnen Teile der Achslagerung bei seitlichem Ausschlag der Achse zusammenwirken. Solange die zwischen dem Achsschenkel 2 und den Achslagern 3, 6 in der einen oder anderen Richtung auftretenden Axialkräfte nicht größer sind als die Kraft, mit welcher die Rückstellfedern 14 durch entsprechende Einstellung der Schulter 13 vorgespannt sind, treten keine Verschiebungen des Achsschenkels 2 in den Achslagern 3, 6 auf, und die Achswelle behält ihre Mittellage bei. Erst bei größeren Axialkräften oder -stoßen können Verschiebungen in den Achslagern eintreten. Der Achsschenkel 2 möge sich dabei um den Betrag a gegenüber dem Gehäuse 1 nach links verschoben haben. Um denselben Betrag haben sich dann auch der Innenlaufring des Hauptlagers 3, das ganze Hilfslager 6 und der Hilfsring 10 verschoben. Auch die Rückstellfeder 14 wird durch die Schulter 12 mitgenommen. Da sie aber außenseitig gegen den Anschlagring 18 am Verschluß deckel 17 nach Überwinden eines kleinen Längsspieles anliegt, hebt sich der Gewindering (Schulter 13) von ihr ab. Die Keile 16 schieben sich hingegen in die Keilnuten 15 des Hilfsringes 10 hinein. Da die Rückstellfeder 14 mit Vorspannung in den Hilfsring 10 eingebaut ist, setzt die auf die sich seitlich verschiebende Achswelle einwirkende Gegenkraft infolge der Anlage der Feder 14 am Anschlagring 18 sofort mit voller Stärke der Vorspannungskraft ein, was hinsichtlich der Lauf ruhe des Fahrzeugs sehr erwünscht ist.

Ist die Achswelle in die Mittellage zurückgekehrt und schlägt dann auf die andere (rechte) Seite aus, so verschiebt sich außer dem Innenring des Hauptlagers 3, dem Hilfslager 6 und dem Hilfsring 10 auch die ganze nicht dargestellte rechte Rückstellfeder 14 nach der Gegenrichtung, wobei sich zwischen dem linken Federende der linken Feder 14 und dem linken Anschlagring 18 ein Spiel von der Größe des Ausschlages einstellt. Die diesem Vorgang entsprechende gegenseitige Stellung der feststehenden und verschobenen Teile ist in der Zeichnung nicht mehr besonders dargestellt. Es tritt in diesem Fall keine Gegenrückstellkraft auf den betreffenden Achsschenkel mehr auf, wohl aber eine solche im gegenüberliegenden (rechten) Achslagergehäuse 1; denn es wird angenommen, daß die beiden Achslagergehäuse 1 in üblicher Weise an senkrechten Führungen des gefederten Fahrgestells ohne wesentliches Seitenspiel geführt sind.

Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß die ganze für die Übertragung von Axialkräften dienende Baugruppe, bestehend aus dem Hilfswälzlager 6, dem Hilfsring 10 und der Rückstellfeder 14, nach Entfernen der Mutter 7 als vorgespannte Einheit aus dem Achslagergehäuse 1 ausgebaut werden kann, was die Kontrolle der Rückstellfeder 14 und der Einstellung ihrer Vorspannung erleichtert.

Bei dem in den Fig. 3 und 4 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ist umgekehrt wie im ersten Ausführungsbeispiel der Außenring des Hilfswälzlagers 6 im Lagergehäuse 1 festgehalten, während der Hilfsring 10 am inneren Laufring des Lagers 6 befestigt ist. Die Rückstellfeder 14 liegt in Axialrichtung auf der Innenseite des Hilfslagers 6 und ist durch Schultern 12 und 13 des Hilfsringes 10 vorgespannt. Auch die Längskeilnuten 15 sind hier auf der inneren Seite des Hilfsringes 10 angeordnet; entsprechende

Längskeile 22 des auf den Achsschenkel 2 aufgepreßten Schrumpfringes 21 greifen in die Nuten 15 ein, so daß der Hilfsring 10 und die Rückstellfeder 14 die Drehbewegungen der Achswelle mitmachen. Zwischen den Nuten und Keilen ist wieder etwas Radialspiel vorhanden, damit auf keinen Fall radial gerichtete Belastungen im Hilfslager 6 auftreten können.

Schlägt die Achswelle um den Betrag α nach links aus, so bewegen sich der Innenlaufring des Hauptlagers 3, der Schrumpf ring 21 und der Distanzring 23 ebenfalls nach links, während das Hilfslager 6 und der Hilfsring 10 am Ort bleiben. Dadurch wird die Rückstellfeder 14, deren Ende auf den Anschlagring 23 trifft, um den Betrag α stärker zusammengedrückt und löst sich von der Schulter 13. Die Rückstellkräfte wirken sich wie beim ersten Ausführungsbeispiel aus.

Das im dritten Ausführungsbeispiel in den Fig. 5 und 6 gezeigte Achslager arbeitet mit nach beiden .Seiten wirkender Rückstellvorrichtung. In diesem Fall ist die Rückstellfeder 14 als Schraubenfeder ausgebildet. Sie wird durch die Schultern 12 und 13 des Hilf sringes 10 und die Zwischenscheiben 24 in vorgespanntem Zustand gehalten, wobei die Schulter 13 zugleich zum Befestigen des Hilfsringes 10 am Innenlaufring des Hilfslagers 6 dient. Mit etwas Längsspiel wird die Feder 14 aber auch von den beiden Anschlägen 21 und 25 des Achsschenkels 2 umfaßt. Die Schulter 12 und der auf den Achsschenkel 2 aufgeschrumpfte Anschlag 21 greifen ähnlich wie im zweiten Ausführungsbeispiel mit Längsnuten und -keilen ineinander ein und bringen den Hilfsring 10 und die Rückstellfeder 14 zur Rotation mit dem Achsschenkel 2.

Schlägt der Achsschenkel 2 wieder um den Betrag a gegenüber dem Lagergehäuse 1 aus, indem die im Achslager 3, 6 auftretende Axialkraft größer als die Vorspannungskraft der Feder 14 wird, so stellen sich die einzelnen Teile des Lagers gemäß Fig. 6 ein. Da hierbei die Feder 14 durch den Anschlag 21 um den Betrag α zusammengedrückt wird, stellt sich zwischen ihren beiden Enden und der Schulter 12 und dem Anschlag 25 dasselbe Spiel α ein. Schlägt umgekehrt die Achswelle nach rechts aus, so wird die Feder 14 durch die Schulter 13 und den Anschlag21 zusammengedrückt, und das Spiel α stellt sich zwischen den Federenden und den genannten Teilen ein. Wenn der Stoß und damit auch der Ausschlag der Achswelle einen bestimmten Höchstbetrag erreicht haben, so schlägt die Achswelle unmittelbar an der Anschlagfläche 26 des Achsgehäusedeckels 17 an. Der Stoß wird auf diese Weise direkt abgefangen, also ohne das Hilfsrollenlager 6 zu beanspruchen. Ein Vergleich dieses Ausführungsbeispiels mit den beiden ersten zeigt, daß es nicht mehr Platz beansprucht, obwohl die Rückstellvorrichtung in beiden Verschieberichtungen arbeiten kann. Dies hängt auch damit zusammen, daß in diesem Fall stets in beiden zu einer Achswelle gehörenden Lagergehäusen 1 Rückstell kräfte auftreten, und zwar in beiden Verschieberichtungen. Bei sonst gleichen Verhältnissen verteilt sich somit die Rückstellkraft je zur Hälfte auf die beiden Lager.

Um weiter an Platz zu sparen, könnte man das in Fig. 5 dargestellte Achslager so ändern, daß der Achsschenkel 2 hohl ausgebildet und die Rückstellfeder 14 ins Innere hinein verlegt wird. Das Hilfslager 6 kann dann näher an das Hauptlager 3 herangerückt und das Gehäuse 1 entsprechend verkürzt werden.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Achslager für Schienenfahrzeuge mit einem auf dem Achsschenkel längs verschiebbar gelagerten Gehäuse, einem zur Übertragung von Axialkräften dienenden Hilfswälzlager und einer Rückstellfeder, wobei der eine Laufring des Hilf swälzlagers mit dem Achsschenkel oder dem Gehäuse und der andere mit einem Hilfsring fest verbunden ist, der gegenüber dem zugehörigen Achslagerteil (Gehäuse oder Achsschenkel) axial gegen die Kraft der vorgespannten Rückstellfeder und außerdem radial verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der in Drehrichtung mit dem zugehörigen Achslagerteil unbeweglich verbundene Hilfsring (10) zwei Schultern (12, 13) aufweist, zwischen denen die Rückstellfeder (14) mit Vorspannung so angeordnet ist, daß sie sich bei Verschiebung in einer oder beiden Richtungen gegen Anschläge (18, 23 oder 21, 25) am zugehörigen Achslagerteil anlegt.

2. Achslager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsring (10) Längskeilnuten (15) aufweist, in die entsprechende Keile (16, 22) des Gegenstückes eingreifen.

3. Achslager nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längskeilnuten (15) an dem dem Hilfslager abgekehrten Ende des Hilfsringes (10) angeordnet sind.

4. Achslager nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Keile (16) am abnehmbaren Abschluß deckel (17) angeordnet sind.

5. Achslager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsring (10) dem inneren Laufring des Hilfswälzlagers (6) zugeordnet und die Rückstellfeder (14) in Axialrichtung auf der Innenseite des Hilfslagers (6) angeordnet ist.

6. Achslager nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Keile (22) am Achsschenkel ende angeordnet sind.

7. Achslager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellfeder (14) im Inneren des dem Innenhilfslagerring zugeordneten Hilfsringes (10) untergebracht ist mittels je zweier Schultern (12, 13) des Hilfsringes (10) und solchen (21, 25) der Achse in beiden Richtungen arbeiten kann.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 471 029, 840 104;
britische Patentschrift Nr. 490944;
USA.-Patentschrift Nr. 2 560 183.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

©809-699/122 12.58