DE1605125A1

DE1605125A1 - Nachgiebige Achslagerung

Info

Publication number: DE1605125A1
Application number: DE19661605125
Authority: DE
Inventors: Cripe Alan Richard
Original assignee: United Aircraft Corp
Current assignee: RTX Corp
Priority date: 1965-12-28
Filing date: 1966-12-17
Publication date: 1970-08-27
Also published as: ES334811A1; US3382017A; GB1123899A; CH444585A; SE324580B

Description

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UNITED. AIRCRAFT CORPORATION

in East Hartford, Connecticut, U.S.A.

Nachgiebige Achslagerung.

Die Erfindung bezieht sich auf eine nachgiebige Achslagerung mit in der Achse geteiltem Lagergehäuse, dessen obere und untere Hälfte eine in der Achse gelegene Lageröffnung freilassen.

Derartige Lagerungen finden für Hochleistungslager im EisenbahnbauVerwendung. Bei der Konstruktion von rollendem Material in der modernen Leichtbauweise gewinnt die Isolierung der Fahrgäste von den Wirkungen ausserhalb des Wageninnern entstandenen Lärms und hochfrequenter Vibrationen eine zunehmende Bedeutung. So sind große Anstrengungen unternommen worden, um unter Verwendung elastischer Zwischenglieder die übertragung störenden Lärms und lästiger Vibrationen vom Fahrgestell auf den Aufbau zu verringern. Die elastischen Zwischenglieder fördern auch den Kontakt zwischen Rad und Schiene durch verbesserte Haftung bei Zügen %iit honen Besehleunigungs- und Bremswerten» Der engere Kontakt zwischen Rad und Schiene kommt der Sicherheit der Fahrgäste zu Gute, indem das Abheben des Rades von der Schiene eingeschränkt wird, das nach Schätzungen bis zu einer Höhe von 6 mm erfolgen kann.

Es wurde schon vorgeschlagen, die Achslager in der Tragkonstruktion nachgiebig zu lagern. Durch die Ausschaltung jedes direkten Kontaktes Metall auf

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Metall zwischen den umlaufenden Achsen und dem Fahrgestell werden hochfrequente' Vibrationen wirkungsvoll vom Fahrzeuginneren ferngehalten. Derartige nachgiebige Lageranordnungen pflegen in einer Tragkonstruktion eine Gummibuchse aufzuweisen, die den äusseren Laufring eines Rollenlagers in sich aufnimmt. Das Lager kann sich entsprechend als Ganzes innerhalb des durch die Elastizität der Gummibuchse gegebenen Spielraums in radialer Richtung bewegen. Die durch das Ablaufen des metallischen Wagenrades über die Eisenschiene erzeugten hochfrequenten Vibrationen werden in der Lagerbefestigung zurückgehalten und absorbiert. Die Wirksamkeit der Vibrations« und Geräuschunterdrückung in einer derartigen Anordnung hängt in erster Linie von der Nachgiebigkeit des Gummis ab,die wiederum durch seine Zusammensetzung und Dicke bestimmt ist. Gewisse Vorteile bieten auch nachgiebige Achskas.tenlagerungen. Spiel aufweisende Bauelemente werden vermieden, da sie Lärm und verstärkte Abnutzung herbeiführen.

Es wurde jedoch gefunden, daß die Beweglichkeit des Lagers in seiner Befestigung erheblich eingeschränkt werden muß, wodurch die Wirksamkeit der nachgiebigen Lagerung als Vibrationsdämmung zu einem großen Teil wieder zunichte gemacht wird. Mit derartigen Achslagerungen ausgestattete Eisenbahnfahrzeuge zeigten nämlich eine übermäßige und ungleichmäßige Radäbnutzung, deren zunehmende Wirkung dem Zweck, für den die nachgiebigen Lagerungen eigentlich vorgesehen waren, gerade entgegenlief. Ungedämpfte nachgiebige Achslagerungen können den Kontakt zwischen Rad und Schiene sogar nachgiebig beeinflussen, indem innerhalb" der nachgiebigen,Zwischenglieder selbst resonante Vibrationen entstehen, Es wurde daher sehr

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deutlich, daß die Beweglichkeit derartig konstruierte Achslagerungen innerhalb sehr enger Grenzen gehalten werden muß. Die genaue Ursache des vorstehend erwähnten übermäßigen und ungleichmäßigen Radverschleisses ist noch unbekannt. Es ist jedoch anzunehmen, daß eine leichte Unwucht des Rades oder eine leichte Vibration, die durch Unregelmäßigkeiten in der Schiene bei gewissen kritischen Geschwindigkeiten entstehen, in der nachgiebigen Lagerung verstärkt werden. Die Eigenschwingung des Gummis selbst scheint die Vibrationsbewegung der Räder zu fördern und dadurch ein übermäßiges Lagerrattern in der Gummibuchse herbeizuführen. Dies erzeugt lokalen Verschleiß und schließlich die Notwendigkeit, das Rad zu erneuern.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist daher vornehmlich die Schaffung einer nachgiebigen Achslagerung für in Leichtbauweise hergestellte Eisen*, bahnfahrzeuge, die eine innere Dämpfung aufweist, durch die die Eigenschwingungen derGummilagerung selbst vermindert werden.

Wach der Erfindung wird zu diesem Zweck eine ringförmige Buchse vorgesehen, die aus mehreren, einander diametral gegenüberliegenden Bogensegmenten aus nachgiebigen Materialien verschiedenen Elastizitätsmoduls besteht und daß in der Buchse ein durch sie an freier radialer und ajeialer-Bewegung gehinderter starrer Haltering sitzt, in dem ein Drehlager für die Achse fest montiert ist.

Durch diese Anordnung wird das Betriebs* verhalten und die Dauerhaftigkeit nachgiebiger Achslagerungen bedeutend verbessert.

Die Zeichnung zeigt ein AüsfÜhrußgsöeispiel der Erfindung. Darin bedeuten: , flg. 1 eine Vorderansicht, teilweise im

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Schnitt, eines Ausführungsbeispiels der nachgiebigen Achslagerung;

Pig. 2 einen Querschnitt.der nachgiebigen Achslagerung nach der Linie 2-2 in Fig. 1, aus dem besonders die Teilung des Gehäuses und der nachgiebigen Buchse hervorgeht;

Fig. 3 eine Ansicht ähnlich Fig. 2, in der ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt ist, bei dem das Gehäuse unter einem Winkel zur Horizontalen geteilt ist.

Wie aus Fig. 1 und 2 hervorgeht, umfaßt die Erfindung ein geteiltes Lagergehäuse mit einer oberen Gehäusehälfte 2 und einer unteren Gehäusehälfte 4. Eine nachgiebige Buchse 6, die vorzugsweise aus einem oberen Segment 8 und einem unteren Segment besteht; sitzt stramm in der kreisförmigen Lageröffnung in dem Lagergehäuse und wird von diesem allseits gehalten. Die Buchse ist an den Kanten so ausgebildet, daß sie einen Längsquerschnitt in der Form eines. Troges 12 besitzt, der die entsprechenden Teile des Gehäuses in sich aufnimmt, wobei diese die nach aussen weisende Ausnehmung des Troges gänzlich ausfüllen. Die flanschartig nach aussen weisenden Seitenteile I¹I und l6 der Buchse umgreifen die Kanten der entsprechenden Gehäuseteile und liegen an deren Seitenflächen an, um die Buchse in axialer Richtung gegenüber dem Gehäuse festzuhalten. Die Umfangsnuten'17 und 19 in der Aussenflache der nachgiebigen Buchse bilden eine Hohlraumreserve, In die der Werkstoff der Buchse bei einer Verformung hineingedrückt werden kann.

An der Innenfläche der nachgiebigen Buchse liegt ein metallischer Haltering 18 an, der die Buchse von innen hält und einen festen Sitz für das Lager 2o bietet. Die ebenfalls trogförmige Aussenflache des

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Halterings 18 paßt sich genau der Form der darin sitzenden Buchse an und hält diese unverrückbar zwischen sich und den gegenüberliegenden Gehäuseteilen. Ersichtlich ist der Haltering, abgesehen von dem durch die elastische Nachgiebigkeit der Buchse in axialer Richtung gegebenen Spielraum mit einer in dieser Richtung verhältnismaäßig geringen Beweglichkeit gelagert, '

Der Haltering 18 hat eine innere Ringschulter 22, gegen die das Lager 2o in axialer . Richtung anliegt. Obwohl dies nicht gezeigt ist, kann der Haltering nach Wunsch mit einem Durchlaß versehen werden, durch den dem Lager Schmiermittel zugeführt werden können. Wenn diese Abwandlung vorgesehen ist, wird das Schmiermittel in einen Umfangskanal in der Innenfläche des Halterings eingebracht und dann in das Lager selbst durch eine nicht gezeigte öffnung im äusseren Laufring des Lagers. Normalerweise wird der Haltering dem Lager genau aufgepaßt sein und entsprechend eine hinreichende Dicke besitzen, um die nötige Umfangskraft zur Bewirkung der Passung und .so das Lager festhalten zu können.

Ersichtlich besitzt das Lager innerhalb des durch die Nachgiebigkeit der Gummibuchse gegebenen Spielraums eine freie Beweglichkeit innerhalb des Gehäuses* Auch werden leichte Fluchtfehler durch entsprechende Verformung der nachgiebigen Buchse ausgeglichen. Die Lagerbeweglichkeit in einer derartigen Anordnung müßte jedoch, wie die vorstehend geschilderten Erfahrungen gezeigt haben, ernstlich eingeschränkt werden, wenn nicht Vorkehrungen für eine innere Dämpfung innerhalb der nachgiebigen Büchse

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selbst getroffen werden.

Zur Herbeiführung der gewünschten Dämpfung wird die Buchse aus mehreren Bogensegmenten zusammengesetzt, um in diametral einander gegenüberliegenden Bereichen der Buchse verschiedene Elastizitätseigenschaften zu erhalten. Nach der am besten aus Fig. 2 ersichtlichen Konstruktion ist die Buchse in zwei Segmente 8 und Io geteilt, die durch flanschartige Ausbuchtungen 3o, 3oa, 32 und 32a an einer Rotation gehindert werden, die in eine entsprechende Ausnehmung im Gehäuse eingreifen. Diese Segmente bestehen aus zwei Werkstoffen verschiedener Schwingungsdämpfungseigenschaften. - Ueglicher, durch seine Elastizität hervorgerufener Schwingung des einen Segments wirkt die davon verschiedene Eigenfrequenz des anderen und somit eine erzwungene Dämpfung entgegen. Vorzugsweise besteht eins der Segmente aus Butyl-Gummi, der bekanntlich ausgezeichnete Sehwingungsdämpfungseigenschaften besitzt.

Die normalen vom Lager ausgehenden Schwingungskräfte besitzen sowohl eine von der Radunwucht und Unregelmäßigkeiten der Schiene herrührende vertikale Komponente als auch eine horizontale, in der Bewegungsrichtung liegende Komponente, die von den Beschleunigungskräften am Rad herrührt. Es kann daher erwünscht sein, die Teilebene der Buchsensegmente unter einem Winkel zur Horizontalen vorzusehen. Eine derartige Anordnung ist in Fig. 3 gezeigt. Obwohl nach den Zeichnungen die Ebene der Gehäuseteilung mit der der Teilung der Buchse übereinstimmt, ist dies natürlich nicht notwendig, obwohl es natürlich normalerweise die einfachste Konstruktion ist. Obwohl ferner die Buchse mit halbkreisförmigen Buchsensegmenten dargestellt ist, kann es in einer gegebenen Anordnung ratsam sein, anders

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geformte Segmente, eineverschiedene Anzahl von Segmenten oder Segmente verschiedener Dicke zu verwenden·

In der erfindungsgemäßen nachgiebigen Achslagerung werden in der nachgiebigen Büchse entstandene Vibrationen wirksam gedämpft und absorbiert. Sie kann ferner leicht hergestellt und zusammengebaut werden» Durch einfachen Austausch der Segmente der nacligieb igen, Buchse können der Achslagerung verschiedene Federungs- und Dämpfungseigenschaften ohne wesentliche Snäerungen der Übrigen Konstruktiönsteile erteilt werden.

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Claims

Patentansprüche.

1. Nachgiebige Achslagerung rait einem in der Achse geteilten Lagergehäuse, dessen obere und untere Hälfte eine in der Achse gelegene Lageröffnung freilassen, dadurch gekennzeichnet, daß in der Lageröffnung eine ringförmige Buchse (6) unverrückbar angebracht ist, die aus mehreren einander diametral gegenüberliegenden Bogensegmenten (8,lo) aus nachgiebigen Werkstoffen verschiedener elastischer Eigenschaften besteht und daß in der Buchse (6) ein durch sie an freier radialer und axialer Bewegung gehinderter starrer Haltering (18) sitzt, in dem ein Drehlager (2o) fest montiert ist.

2. Nachgiebige Achslagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen dem Hältering (18) und dem Lagergehäuse (2) eingepaßte nachgiebige Buchse (6) einen trogförmigen Längsquerschnitt aufweist, wobei dessen Seitenteile die Kanten der Öffnung des Lagergehäuses umgreifen und an dessen Seitenflächen anliegen und die Axialbeweglichkeit der Buchse einschränken·

'3. Nachgiebige Achslagerung nach Anspruch oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die flanschartigen radialen Seitenteile der Buchse (6) zwischen sie umfassenden .Seitenteilen des Halterings und den Seitenflächen des Gehäuses eingeschlossen sind, so daß die axiale Beweglichkeit des Halterings (18) eingeschränkt wird.

4. Nachgiebige Achslagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die diametral einander gegenüberliegenden Bogensegmente der Buchse (6) verschiedene Dämpfungseigenschaften für Schwingungen aufweisen.

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5· Nachgiebige Achslagerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die diametral einander gegenüberliegenden Bogensegmente ^&aus verschiedenen Werkstoffen mit verschiedenen Dämpfungseigenschaften für Schwingungen hergestellt werden»

6. Nachgiebige Achslagerung nach einem der. Ansprüche 1 bis 5> dadurch gekennzeichnet, daß eines der Bogensegmente der nachgiebigen Buchse (6) aus Butyl-Gummi hergestellt wird.

7. Nachgiebige Achslagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurehmesser des in der Buchse (6) sitzenden und von ihr in axialer Richtung gehaltenen starren Halteringes (18) für das Drehlager (2o) den Innendurchmesser der Buchse Übersteigt, so daß der Haltering (18) im Gehäuse (2) im Rahmen der Nachgiebigkeit der Buchse (6) fest sitzt.

8. Nachgiebige Achslagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 7* dadurch gekennzeichnet, daß der Haltering (18) an seinem ausseren Umfang eine trogförmige Ausnehmung (12) zur Aufnahme der nachgiebigen Buchse (6) aufweist.

9. Nachgiebige Achslagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse des Halterings (18) und des darin fest montierten Drehlagers (2o) mit der des Lagergehäuses (2) übereinstimmt.

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