DE3517876A1

DE3517876A1 - Elastomeres teil

Info

Publication number: DE3517876A1
Application number: DE19853517876
Authority: DE
Inventors: James M. Merion Station Pa. Herring jun.
Original assignee: Budd Co
Current assignee: Bombardier Corp
Priority date: 1984-05-22
Filing date: 1985-05-17
Publication date: 1985-11-28
Also published as: ZA851938B; BR8502064A; FR2564926A1; CA1253311A; JPS6159032A; AR242535A1; KR850008308A; PT80404B; PT80404A; AU4011085A

Description

Elastomeres Teil

Die Erfindung betrifft ein elastomeres Teil sowie seine Verwendung bei einem Eisenbahnwagendrehgestell.

Elastomere Teile werden in weitem Rahmen bei Eisenbahnwagen und anderen System verwendet, wo sie Belastungen und Verformungen ausgesetzt sind, die Verschleiß verursachen und ein häufiges Austauschen erfordern.

Bei Eisenbahnwagensystemen werden elastomere Teile beispielsweise in primären Aufhängungssystemen verwendet, wie dies aus der US-PS 4 444 122 bekannt ist. Sie werden auch in elastomeren Stoßstangen als seitliche Anschläge verwendet, was in der US-PS 4 192 238 beschrieben ist.

Bei weichen primären Aufhängungssystemen können die elastomeren Teile öffnungen oder Hohlräume haben, um eine größere Weichheit und Flexibilität zu erreichen. Es ist bekannt, daß bei Vorhandensein solcher öffnungen Metallplatten haftend mit den elastomeren Teilen verbunden werden, um ein Kriechen des elastomeren Materials unter der Belastung zu verhindern. Wenn solche Platten verwendet werden, unterliegen verschiedene Teile des Seitenrahmens, in welche das primäre System eingesetzt wird, hohen Toleranzansprüchen, was die Gesamtherstellung sehr aufwendig macht. Durch ein klebendes Verbinden von elastomeren Ringen mit Stahlplatten wurde es möglich, primäre Aufhängungssysterne mit höheren Beanspruchungen oder größeren Spannungen bei gleichen Kräften zu betreiben, wobei die Arbeit in einer Fläche des Kautschukrings reduziert werden konnte, wodurch sich weichere Federwerte ergaben. Wegen der Hohlräume oder Ausnehmungen, die eine weichere Federung ergeben, und wegen der Verklebung, die das Ausbauchen der in Kontakt mit den Metallringen stehenden Kautschukbereiche verhindernde Bedingungen erzeugt, kann die vertikale

Steifigkeit des beschriebenen primären Aufhängungssystems auf die Hälfte oder weniger gegenüber vielen Auslegungen verringert werden, bei denen zusammengedrückte Kautschukringe als primäre Aufhängungselemente verwendet werden. Obwohl diese bekannten elastomeren Teile zufriedenstellend arbeiten, erfordern die mit dem elastomeren Material verklebten Metallteile, daß die Plattenoberflächen innerhalb bestimmter Toleranzen gehalten werden, um eine Anpassung an die Oberflächen des Gleitlagergehäuses und des seitliehen Rahmens zu gewährleisten, zwischen denen das primäre Aufhängungssystem mit den angeklebten Platten gewöhnlich angeordnet wird.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, das elastomere Teil so auszubilden, daß ohne Metallplatten eine hohe Verschleißfestigkeit gewährleistet ist, so daß es sich für den Einsatz als primäre Aufhängung für ein Eisenbahnwagendrehgestell eignet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein elastomeres Teil gelöst, welches auf seiner Oberfläche ein gewebtes Material aufweist, welches einen hohen Verschleißwiderstand senkrecht zur Ebene des Materials hat und in der Ebene des Materials steif ist. Bei Verwendung · eines solchen elastomeren Teils bei einem primären Aufhängungssystem eines Eisenbahnwagendrehgestells sind keine Metallplatten mehr erforderlich,wodurch die Toleranzerfordernisse auf ein Minimum reduziert sind. Außerdem läßt sich das elastomere Teil auch für seitliche Anschlagelemente in einem Eisenbahnwagen einsetzen.

Das erfindungsgemäße elastomere Teil ist in der Lage, sich unter Belastung zu verformen und seine Ausgangsform nach Wegfall der Belastungen wieder einzunehmen. Das Teil kann eine Vielzahl von Ausnehmungen oder Hohlräumen haben, um eine größere Weichheit oder Flexibilität zu er-

reichen. Die Oberfläche des elastomeren Teils hat ein gewebtes Material, wie Glasfaser oder ein Metallnetz, welches eine hohe Verschleißfestigkeit senkrecht zur Ebene des Materials hat und welches in der Ebene des Materials steif bzw. starr ist. Das gewebte Material verhindert ein Kriechen des elastomeren Materials in dem Teil in die Bereiche der Hohlräume oder Ausnehmungen sowie ein Kriechen aufgrund der Bewegung des Oberflächenmaterials bezüglich des Gehäuses.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1, 1a und 1b ein elastomeres Teil in verschiedenen

Zuständen,

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Teils eines

Eisenbahnwagendrehgestells,

Fig. 3 im Schnitt 2-2 von Fig. 2 das

primäre Aufhängungssystem,

Fig. 4 den Schnitt 4-4 von Fig. 3,

Fig. 5 isometrisch aufgeschnitten einen Teil

des primären Aufhängungssystems der

Fig. 2 und 3,

Fig. 6 eine weitere Ausführungsform des

elastomeren Teils im Schnitt und

Fig. 6a eine andere Ausgestaltung des

elastomeren Teils im Schnitt.

Das in Fig. 1 gezeigte elastomere Teil 1 hat Materialoberflächen 3 und 5. Die Materialien können in das elastomere Material 1 eingeformt oder haftend damit ver-

bunden bzw. verklebt werden. Das Material kann ein gewebtes Material, wie Glasfaser oder ein Metallnetz sein, welches einen hohen Verschleißwiderstand hat. In dem in Fig. 1 gezeigten Zustand des Teils 1 wirken auf das Teil keine Kräfte ein.

Fig. 1a zeigt das elastomere Teil 1, wenn zwischen den Materialoberflächen 3 und 5 Kräfte angelegt sind. Die Materialien 3 und 5 neigen dazu, zu verhindern, daß sich das elastomere Material in dem Teil 1 in Richtungen in den Ebenen der Materialien 3 und 5 ausdehnt.

Fig. 1b zeigt das Teil 1 angeordnet zwischen zwei Platten

7 und 9 ohne Verbindung damit. In Fig. 1b ist das Teil 1 j

Kräften wie in Fig. 1a unterworfen. In Fig. 1b ist je- j

doch die Bewegung des elastomeren Materials in den I

Ebenen der Platten 7 und 9 nicht beschränkt. i

Fig. 1, 1a und 1b zeigen einen Zustand, in welchem das :

gewebte Material 3, 5, das in ein elastomeres Teil eingeformt oder haftend damit verbunden ist, eine hohe Flexibilität und einen hohen Verschleißwiderstand senkrecht zur Ebene der Materialien 5 und 7 aufweist und welches bezüglich der Ebenen dieser Materialien starr bzw. steif ist.

In Fig. 2 ist ein Teil eines typischen Eisenbahnwagendrehgestells für die Lagerung eines Eisenbahnwagenkastens gezeigt. Dargestellt ist eine einzige Rad-Achs-Anordnung mit Gleitlager und Primärsystem, wobei das Drehgestell gewöhnlich ein Paar von Rad-Achs-Anordnungen mit vier primären Aufhängungssysternen aufweist, die jeweils einem der Räder an dem Drehgestell zugeordnet sind. Da sich die Erfindung auf die elastomeren Elemente in dem primären Aufhängungssystem bezieht, ist eine ins Einzelne gehende Beschreibung der Bauteile des Drehgestells nicht erforderlich.

An einer Achse 14 ist Rad 12 befestigt. Die Achse 14 wird von einer Gleitlageranordnung 16 aufgenommen. Die Rad-Achs-Einheit, die das Rad 12 und die Achse 14 aufweist, ist an einem Seitenrahmen bzw. Seitenträger 18 befestigt. Der Seitenrahmen 18 und andere Abschnitte des Drehgestells, die nicht gezeigt sind, nehmen die übrige Ausrüstung auf, wie Bremseinheiten und andere ähnliche Einrichtungen 19. Zwischen der Gleitlageranordnung 16 und dem Seitenrahmen 18 ist ein primäres Aufhängungssystem 21 positioniert. Das primäre Aufhängungssystem 21 weist die erfindungsgemäßen elastomeren Elemente auf.

Die Rad-Achs-Anordnung mit dem Rad 12 und der Achse 14 ist mit dem Seitenrahmen 18 über eine Klemme 24 verbunden, die um einen Zapfen 25 schwenkbar ist. Die Klemme 24 ist in eine Arretierstellung bewegt. Die Klemme 24 ist am Rahmen mit Hilfe einer Arretiereinrichtung 27 festgehalten, beispielsweise durch einen herkömmlichen Kopfbolzen mit Beilagscheibe und Arretiermutter.

Wie aus den Fig. 3 bis 5 zusammen mit Fig. 2 zu ersehen ist, hat die primäre Aufhängung 21 einen flexiblen Ring, der aus zwei elastomeren Halbringen 28 und 30 aufgebaut ist. Jeder der Halbringe 28 und 30 hat eine Vielzahl von Hohlräumen oder Ausnehmungen 32 bzw. 34.

Die beiden elastomeren Halbringe 28 und 30 werden seitlich von Lippenabschnitten 27 und 29 gehalten, die sich nach außen vom Hauptkörper des Gleitlagers 21 erstrecken. Die beiden elastomeren Elemente 28 und 30 haben weiterhin Lippenabschnitte 31, 33 sowie 35, 37, die sich nach außen erstrecken und Teile des Rahmens 18 und der Klemme 24 zwischen sich aufnehmen.

Fig. 4 zeigt die beiden Halbringe 28 und 30, die um die Gleitlageranordnung 16 herum angeordnet sind und die

primäre Aufhängungseinheit 21 bilden (Fig. 2).

Die äußeren Oberflächen des elastomeren Materials 28 weisen darin eingebettet oder haftend damit befestigt Glasfasermaterial 40 und 42 auf.·Dieses Material erstreckt sich zu den Lippen bzw. Rändern 35 und 37. In gleicher Weise hat das elastomere Element 30 ein dünnes flexibles Glasfaser- oder Metallnetzmaterial 44 und 46 mit hohem Widerstand und erstreckt sich ebenfalls zwischen den Lippen bzw. Rändern 31 und 33. Das Material 40, 42, 44 und 46 kann auch ein Gewebe oder ein Netzmaterial aufweisen. Das Material bildet eine relativ dünne Beschichtung auf den Oberflächen der elastomeren Elemente 28 und 30. Das Material 40, 42, 44 und 46 ist ein verschleißfestes Material, welches die elastomeren Elemente schützt. Wie anhand der Fig. 1, 1a und 1b beschrieben wurde, hat das gewebte Material eine hohe Flexibilität und einen hohen Verschleißwiderstand senkrecht zur Ebene des Materials und ist in der Ebene des Materials starr bzw. steif.

Das gewebte Material verhindert ein Ausbauchen des elastomeren Materials in dem Bereich der Hohlräume 32 und 34, wenn es schweren Wagenkastenbelastungen ausgesetzt ist.

Die Oberflächen des Seitenrahmens 18 und der Gleitlageranordnung 16, die mit dem Material 40 bzw. 42 in Kontakt stehen, sind übertrieben dargestellt und weisen eine stark unregelmäßige oder rauhe Oberfläche auf. In gleicher Weise haben die Gleitlageranordnung 16 und die Klemme des Seitenrahmens 18 unregelmäßige Oberflächen in Kontakt mit dem Material 44 und 46 des elastomeren Halbrings

Die elastomeren Halbringe 28 und 30 verformen sich unter Druck, wenn sie zusammengebaut sind, und sind flexibel, um sich den unregelmäßigen Oberflächen der Gleitlageran-

Ordnung 16 und der Klemme 24 des Seitenrahmens 18 anzupassen. Demzufolge braucht eine hohe Toleranz zwischen den Paßteilen zwischen der primären Aufhängung und dem Seitenrahmen nicht aufrechtzuerhalten werden. Tatsächlich kann in manchen Fällen das gewebte Material anstelle der mit den elastomeren Ringen verbundenen bekannten Metallplatten eingesetzt werden.

Die Verwendung von Ausnehmungen oder Hohlräumen 32 und 34 in den elastomeren Halbringen 28 und 30 verringert die gesamte Elastomerenfläche und erhöht die Beanspruchungen und Verbiegungen unter Last. Die Ausnehmungen in den Halbringen 28 und 30 geben eine geringere Federkennlinie in der vertikalen Richtung und in der Längsrichtung. Die Ausnehmungen 32 im Halbring 28 sind in Fig. 5 gezeigt.

Die beschriebene Ausführung sieht verschiedene Einrichtungen, d.h. ein gewebtes Netz, vor, um eine Ausbauchbewegung zwischen dem Elastomeren und der Metalloberfläche in dem Bereich der Hohlräume ohne Verwendung von Metallplatten zu verhindern.

In Fig. 6 ist ein Teil eines Eisenbahnwagens gezeigt. Dabei ist ein Paar von elastomeren Teilen 48 und 50 mit einer Wiege 52 verbunden. Die Teile 48 und 50 wirken als seitliche Stoßdämpfer, um die Seitenbewegung des Wagenkastens zu begrenzen. Mit dem Wagenkasten sind Anschlagelemente 54 und 56 verbunden. Die seitlichen Bewegungen des Wagenkastens sind begrenzt, wenn eines der elastomeren Teile 48 oder 50 mit den Anschlagelementen 54 oder 56 in Kontakt kommt.

In das elastomere Element 48 ist Material 58 und 59 eingebettet oder haftend damit verbunden. Das Material und 61 ist in das elastomere Material 50 eingebettet oder haftend damit verbunden. Das gewebte Material 58, 59,

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und 61 bildet eine hoch verschleißfeste Oberfläche für die Teile 48 und 50.

Die elastomeren Teile 48 und 50 werden in ihre Ursprungsformen zurückgeführt, wenn sie durch Dämpfungsaktionen verformt worden sind. Das Gesamtergebnis ist ein geringer Verschleiß, eine hohe Kapazität und ein geringes Austauscherfordernis für die Teile 48 und aufgrund der Materialien 58, 59, 60 und 61.

Bei dem in Fig. 6a gezeigten Dämpfer 55 ist in den elastomeren Körper 63 eine mehrlagige Schicht aus gewebtem Material 57 eingebettet. Die Mehrfachschicht ergibt einen dauerhafteren Dämpfer, ohne daß seine Betriebscharakteristik nachteilig beeinflußt wird.

In die elastomeren Teile kann während des Ausformens das gewebte Material, das Glasfaser- oder Metallnetz eingebettet werden. In manchen Fällen kann das Material haftend mit dem elastomeren Teil verbunden oder verklebt werden. Das Material kann abhängig von den Erfordernissen hinsichtlich Verschleiß und Flexibilität verschiedene Formen haben. Die Stärke der Materialien kann sich entsprechend diesen Auslegungserfordernissen ebenfalls ändern.

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Claims

ν. FONER -E-BB1. N-GH-Α-JJ S FINCK PATENTANWÄLTE EUROPEAN PATENT ATTORNEYS MARIAHILFPLATZ 2*3, MÜNCHEN ΘΟ POSTADRESSE: POSTFACH 95 O1 6O, D-8OOO MÖNCHEN 95 The Budd Company DEAC-32640.9 17. Mai 1985 Fi/ba Elastomeres Teil Patentansprüche

1. Elastomeres Teil, gekennzeichnet durch einen Hauptkörper (1) aus elastomerem Material, der eine Oberfläche (3, 5) mit einem verschleißfesten Material aufweist.

2. Elastomeres Teil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material mit dem Hauptkörper (1) aus elastomerem Material haftend verbunden ist.

3. Elastomeres Teil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material in den Hauptkörper (1) aus elastomerem Material eingebettet ist, was während eines Formungsprozesses geschieht.

4. Elastomeres Teil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung gewebtes Material (3, 5) aufweist.

5. Elastomeres Teil nach Anspruch 3, dadurch g e kennze ichnet, daß Mehrfachschichten (57) des Materials in den Hauptkörper (1) aus elastomerem Material eingebettet sind.

6. Verwendung des elastomeren Teils nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einem primären Aufhängungssystem (21), das zwischen einer Gleitlageranordnung (16) für die Aufnahme einer Radachse und einem Seitenrahmen (18) eines Eisenbahnwagendrehgestells angeordnet ist, wobei sich das elastomere Teil (28, 30) zwischen der Gleitlageranordung (16) und dem Seitenrahmen (18) befindet und die Oberfläche des elastomeren Teils (28, 30) ein hochverschleißfestes, flexibles Material (40, 42) aufweist und in dem elastomeren Teil (28, 30) Ausnehmungen (32, 34) ausgebildet sind.

7. Verwendung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Material (40, 42) haftend an der Oberfläche des elastomeren Teils (28, 30) befestigt ist.

8. Verwendung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung aus Material in das elastomere Teil während eines FormungsVorgangs eingebettet.ist.

9. Verwendung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Material ein gewebtes Material (40, 42, 44, 46) ist.

10. Verwendung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung aus dem Material ein Metallnetz (44, 46) aufweist.