DE202007015919U1

DE202007015919U1 - Gelenkverbindung für Schienenfahrzeuge

Info

Publication number: DE202007015919U1
Application number: DE202007015919U
Authority: DE
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-11-14
Filing date: 2007-11-14
Publication date: 2008-01-17
Anticipated expiration: 2017-11-15
Also published as: WO2009062878A1

Abstract

Gelenkverbindung (1) für Schienenfahrzeuge, welche einen ersten Teileverbund (2) und einen relativ dazu verschwenkbaren zweiten Teileverbund (3) aufweist, wobei der erste Teileverbund (2) ein erstes Gehäuseteil (4) sowie ein fest mit diesem verbundenes erstes Lagerteil (5) mit einer konkaven Oberfläche und der zweite Teileverbund (3) ein zweites Gehäuseteil (6) sowie ein fest mit diesem verbundenes zweites Lagerteil (7) mit einer konvexen Oberfläche umfasst, wobei die konkave Oberfläche des ersten Lagerteils (5) und die konvexe Oberfläche des zweiten Lagerteils (7) ein Gleitlager (13) bilden, welches eine Gleitschicht (12) aufweist und wobei eine ringförmige Dichtung (15) abdichtend zwischen dem ersten Teileverbund (2) und dem zweiten Teileverbund (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (15) aus einem elastischen, porigen Material gefertigt und imprägniert ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine für Schienenfahrzeuge geeignete Gelenkverbindung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Hintergrund der Erfindung
Eine Gelenkverbindung für Schienenfahrzeuge ist beispielsweise aus der US 5,172,819 A bekannt. Es handelt sich hierbei um eine Kupplung zur semipermanenten Verbindung von Waggons. Die semipermanenten Verbindungen zwischen den Waggons sollen dazu beitragen, die Auswirkungen von Schlagkräften zu reduzieren, die unter den Stoßbedingungen des Zugbetriebs auf einen Waggon einwirken.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gelenkverbindung für Schienenfahrzeuge gegenüber dem Stand der Technik, insbesondere hinsichtlich Zuverlässigkeit und Lebensdauer, weiter zu verbessern.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Gelenkverbindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Gelenkverbindung weist einen ersten Teileverbund mit einem ersten Gehäuseteil und einem fest mit diesem verbundenen ersten Lagerteil sowie einen relativ zum ersten Teileverbund verschwenkbaren zweiten Teileverbund mit einem zweiten Gehäuseteil und einem fest mit diesem verbundenen zweiten Lagerteil auf. Das erste Lagerteil besitzt hierbei eine konkave Oberfläche, während das zweite Lagerteil eine konvexe Oberfläche aufweist. Die konkave Oberfläche des ersten Lagerteils und die konvexe Oberfläche des zweiten Lagerteils bilden ein Gleitlager, welches eine Gleitschicht aufweist. Eine ringförmige Dichtung ist hierbei derart angeordnet, dass sie eine abdichtende Funktion zwischen dem ersten und zweiten Teileverbund einnimmt. Weiterhin ist die Dichtung elastisch, d. h. sie kann Verformungen bedingt durch Kippbewegungen aufnehmen und gleichzeitig das Lager vollständig abdichten ohne ihre ursprüngliche Form zu verlieren. Die Dichtung ist vorzugsweise aus einem Elastomer mit einer zelligen Struktur gebildet. Bei offenporig zelliger Struktur könnten außen an der Dichtung anstehende Fluide prinzipiell bei Komprimierung und Dekomprimierung der Dichtung in das Dichtungsmaterial hineingesaugt werden. Um diesem Effekt entgegenzuwirken wird die Dichtung imprägniert.
Vorzugsweise beinhaltet die Gleitschicht des Gleitlagers Polytetrafluorethylen (PTFE) und eine Gewebeeinlage. Die Gleitschicht wird in Kunstharz eingebettet und hochfest auf einem Stützkörper, hier ein Lagerteil, verankert. Gemäß INA-Katalog 238, Jahr 2003, Seite 48 bis 49, entsteht somit ein Klebeverbund, der feuchtigkeitsstabil sowie quellfrei ist und dessen Fließverhalten nahezu vernachlässigbar ist.
Ein für die Imprägnierung geeignetes offenporiges Material zur Fertigung der Dichtung ist z.B. unter der Marke Vulkocell bekannt. Dieses beinhaltet unter anderem Polyurethan, das sich aufgrund seiner mechanischen Eigenschaften hervorragend für Anwendungen, die eine hohe Verschleißfestigkeit erfordern, eignet. Ebenfalls als Dichtungsmaterial geeignet ist geschäumter Chloropren-Kautschuk, unter anderem unter der Marke Neopren bekannt.
Zur Imprägnierung der Dichtung wird diese vorzugsweise mit einer PTFE-haltigen Dispersion getränkt. Die offenporige Struktur der Dichtung bewirkt eine Anlagerung von PTFE-Partikeln auf der Oberfläche des Dichtungsmaterials und infolge der Anlagerung die Ausbildung einer imprägnierenden Beschichtung der Dichtung. Zusätzlich kann es zur Aufnahme von PTFE-Partikeln aus der PTFE-Dispersion in das Dichtungsmaterial kommen. Im Anschluss an die Tränkung wird die Dichtung getrocknet. Dies könnte, wenn nötig, auch unter der Zufuhr von Wärme geschehen. Im Zuge der Trocknung verdampft das Lösungsmittel der PTFE-Dispersion, z. B. Wasser, und die in der Dispersion enthaltenen PTFE-Partikel verbleiben auf und/oder im Dichtungsmaterial. Durch die Einlagerung der PTFE-Partikel wird das Komprimierungsvermögen der Dichtung geringfügig reduziert. Dass die Dichtung mit einer PTFE-haltigen Dispersion imprägniert ist, ist insofern als Vorteil zu sehen, als die Imprägnierung nicht nur Schutz vor Schmutz oder Fluidaufnahme bietet und damit Korrosion verhindert, sondern die PTFE-Partikel der Imprägnierung auch als Schmierung für die Kontaktstellen zwischen Dichtung und erstem und/oder zweitem Teileverbund dienen. Zudem reduziert dieser schmierende Effekt der Imprägnierung den abrasiven Verschleiß der Dichtung. Ferner wird das Gleitlager, im Gegensatz zu Lagern mit flüssigen oder fettig schmierenden Imprägnierungen, durch das Eindringen von Partikeln der PTFE-Imprägnierung nicht negativ beeinflusst.
Da es sich beim Imprägnierungsmittel um eine PTFE-Dispersion handelt, eröffnet sich weiterhin die Möglichkeit, unbehandelte oder bereits behandelte Dichtungen im Bedarfsfall nachträglich zu imprägnieren oder die Imprägnierung zu erneuern. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung ist zudem die Tatsache, dass die Geometrien von unbehandelten Dichtungen beibehalten werden können.
Der Einsatzbereich der imprägnierten Dichtung ist vorzugsweise dort, wo sich ein variabler Spalt befindet, welchen die Dichtung aufgrund ihrer elastischen Eigenschaft sowie Geometrie und infolge ihrer Imprägnierung wirksam gegen äußere Störfaktoren wie z.B. Fette oder sonstige flüssige oder feste Stoffe abdichtet. Besonders ist hierbei auf den Verwendungszweck bezüglich der Abdichtung eines variablen Spalts zwischen dem ersten und relativ dazu verschwenkbaren zweiten Teileverbund zu verweisen. Die beschriebene Ausführung birgt den bedeutenden Vorteil eines Gebrauchsdauergewinns des Lagers, d. h. die Zuverlässigkeit und die Lebensdauer des Lagers erhöhen sich.
Gemäß einer ersten Ausführungsform handelt es sich bei der Gelenkverbindung um eine zur vorzugsweise seminpermanenten Verbindung von Waggons vorgesehene Gelenkkupplung. Bei dieser Gelenkkupplung ist das zweite Lagerteil sandwichartig zwischen dem ersten Lagerteil und einem mit dem ersten Lagerteil verbundenen Befestigungsteil angeordnet, wobei das Befestigungsteil an der lagerzugewandten Seite, das heißt an der dem zweiten Lagerteil zugewandten Seite, eine kugelige Oberfläche besitzt. Das Befestigungsteil weist als Befestigungsmittel z.B. drei Zylinderschrauben auf.
Nach einer zweiten Ausführungsform umfasst ein Teileverbund eine Stange zur Einleitung von Zug- und/oder Druckkräften, das heißt ein Pleuel, wobei dieses vorzugsweise einstückig mit einem Gehäuseteil ausgebildet ist. Bevorzugtes Anwendungsgebiet sind in diesem Fall Schienenfahrzeuge mit Neigetechnik.
Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele einer Gelenkverbindung für Schienenfahrzeuge mit imprägnierter Dichtung anhand einer Zeichnungen näher erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 Darstellung einer ersten Gelenkverbindung mit Dichtung im Vollschnitt;
2 räumliche Darstellung der Gelenkverbindung nach 1;
3 Schnittdarstellung einer zweiten Gelenkverbindung.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Einander entsprechende oder gleichwirkende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
In 1 ist eine Gelenkverbindung 1, nämlich eine Gelenkkupplung, für Schienenfahrzeuge im Vollschnitt dargestellt, deren Funktion prinzipiell aus der EP 1 401 695 B1 bekannt ist. 2 zeigt eine räumliche Darstellung der Gelenkkupplung 1.
Als Hauptkomponenten umfasst die Gelenkkupplung 1 einen ersten Teileverbund 2 und einen zweiten Teileverbund 3, wobei der erste Teileverbund 2 ein erstes Gehäuseteil 4 und ein erstes Lagerteil 5 aufweist, während der zweite Teileverbund 3 ein zweites Gehäuseteil 6, auch als Anbauteil bezeichnet, sowie ein zweites Lagerteil 7 umfasst. In Position gehalten werden das erste Lagerteil 5 und das zweite Lagerteil 7 und somit die beiden Teileverbunde 2, 3 durch ein Befestigungsteil 8. Dieses kann als Befestigungsmittel z. B. drei Zylinderschrauben 9 aufweisen. Weiterhin umfasst der Teileverbund 3 eine mit dem zweiten Lagerteil 7 verbundene Lagerscheibe 8 mit einer Gleitschicht.
Aufgrund einer kugeligen Oberfläche 11 des zweiten Lagerteils 7 auf der dem ersten Lagerteil 5 zugewandten Seite sind die Lagerteile 5, 7 schwenkbeweglich zueinander gelagert. Die konkave Oberfläche des ersten Lagerteils 5 besitzt eine Gleitschicht 12, die PTFE und eine Gewebeeinlage enthält. Die das erste Lagerteil 5 kontaktierende Oberfläche des zweiten Lagerteils 7 ist konvex geformt. Beide Lagerteile 5, 7 bilden ein Gleitlager, welches insgesamt mit dem Bezugszeichen 13 gekennzeichnet ist.
Durch die Anordnung der Teileverbunde 2, 3 ergibt sich zwischen diesen ein variabler Spalt 14, welcher für die Verschwenkbarkeit des Gleitlagers 13 essentiell ist. Um die Gelenkkupplung 1, insbesondere das Gleitlager 13, gegen ungünstige äußere Einflüsse zu schützen, ist eine imprägnierte Dichtung 15 zwischen dem zweiten Gehäuseteil 6 und dem ersten Lagerteil 5 derart angeordnet, dass sie den variablen Spalt 14 vollständig abdichtet.
Das Material der Dichtung 15 ist offenporig, polyurethanhaltig und elastisch. Die elastische Eigenschaft erlaubt es der Dichtung 15, Kippbewegungen der Gelenkkupplung 1, genauer des Gleitlagers 11, aufzunehmen und gleichzeitig den variablen Spalt 14 wirksam abzudichten. Durch das Imprägnieren der Dichtung mit einer PTFE-Dispersion kommt es zur Ausbildung einer schützenden Beschichtung auf der Oberfläche der Dichtung 15. Die imprägnierende Beschichtung der Dichtung 15 wird durch das Tränken der Dichtung 15 mit der PTFE-Dispersion und anschließendes Trocknen der Dichtung 15 ausgebildet. Hierbei nimmt das offenporige Dichtungsmaterial die PTFE-Dispersion auf. Diese verbleibt nach der Trocknung auf der Oberfläche und/oder im Gewebe der Dichtung 15. Die in der Beschichtung enthaltenen PTFE-Partikel dienen nicht nur als Imprägnierungsmittel, sondern wirken auch reibungsvermindernd gegenüber Kontaktstellen zwischen der Dichtung 15 und ihrer Umgebung. Die Beschichtung wirkt einem abrasivem Verschleiß der Dichtung 15 entgegen.
Die 3 zeigt eine Gelenkverbindung 1, welche Teil einer Neigemechanik eines Schienenfahrzeugs mit Neigetechnik ist. Hinsichtlich einer Neigesteuerung für ein Schienenfahrzeug wird allgemein auf die DE 199 10 255 A1 verwiesen.
Im Ausführungsbeispiel nach 3 ist das erste Gehäuseteil 4 einstückig mit einem Pleuel 16 ausgebildet, der eine kraftübertragende Funktion insbesondere beim Neigen des Schienenfahrzeugs um dessen Längsachse erfüllt. Im Unterschied zur Anordnung nach 1 weist die Gelenkverbindung 1 nach 2 zwei Dichtungen 15 auf. Hinsichtlich der Imprägnierung der Dichtungen 15 gelten die Ausführungen zu den 1 und 2 analog.

1: Gelenkverbindung, Gelenkkupplung
2: erster Teileverbund
3: zweiter Teileverbund
4: erstes Gehäuseteil
5: erstes Lagerteil
6: zweites Gehäuseteil
7: zweites Lagerteil
8: Befestigungsteil
9: Befestigungsmittel
10: Lagerscheibe
11: kugelige Oberfläche
12: Gleitschicht
13: Gleitlager
14: variabler Spalt
15: imprägnierte Dichtung
16: Pleuel

Claims

Gelenkverbindung (1) für Schienenfahrzeuge, welche einen ersten Teileverbund (2) und einen relativ dazu verschwenkbaren zweiten Teileverbund (3) aufweist, wobei der erste Teileverbund (2) ein erstes Gehäuseteil (4) sowie ein fest mit diesem verbundenes erstes Lagerteil (5) mit einer konkaven Oberfläche und der zweite Teileverbund (3) ein zweites Gehäuseteil (6) sowie ein fest mit diesem verbundenes zweites Lagerteil (7) mit einer konvexen Oberfläche umfasst, wobei die konkave Oberfläche des ersten Lagerteils (5) und die konvexe Oberfläche des zweiten Lagerteils (7) ein Gleitlager (13) bilden, welches eine Gleitschicht (12) aufweist und wobei eine ringförmige Dichtung (15) abdichtend zwischen dem ersten Teileverbund (2) und dem zweiten Teileverbund (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (15) aus einem elastischen, porigen Material gefertigt und imprägniert ist.
Gelenkverbindung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschicht (12) PTFE enthält.
Gelenkverbindung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschicht (12) eine Gewebeeinlage aufweist.
Gelenkverbindung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (15) Polyurethan enthält.
Gelenkverbindung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (15) mit einer PTFE-haltigen Dispersion imprägniert ist.
Gelenkverbindung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Imprägnierung der Dichtung (15) durch Tränkung mit der PTFE-haltigen Dispersion und anschließende Trockung hergestellt ist.
Gelenkverbindung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (15) aus einem offenporigen Material gefertigt ist.
Gelenkverbindung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Lagerteil (7) sandwichartig zwischen dem ersten Lagerteil (5) und einem fest mit diesem verbundenen Befestigungsteil (8) angeordnet ist, wobei das Befestigungsteil (8) eine kugelige Oberfläche (11) an der lagerzugewandten Seite aufweist.
Gelenkverbindung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseteil (4) einstückig mit einem Pleuel (16) ausgebildet ist.