DE4301652C1 - Elastisches Lager für pleuelartige Lenker an Achslagerungen von Schienenfahrzeugen - Google Patents
Elastisches Lager für pleuelartige Lenker an Achslagerungen von SchienenfahrzeugenInfo
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- B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
- B61F5/26—Mounting or securing axle-boxes in vehicle or bogie underframes
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein elastisches Lager für
pleuelartige Lenker an Achslagerungen von
Schienenfahrzeugen gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
Derartige Lager werden in großem Umfang zur federnd
vertikal beweglichen Abstützung der Achsen von
Schienenfahrzeugen gegenüber dem Fahrzeugrahmen -
insbesondere gegenüber den Drehgestellrahmen solcher
Fahrzeuge - verwendet (z. B. DE-OS 20 29 329 und DE 35 31 819 A1) dabei sind die besagten
pleuelartigen Lenker zum einen für die laufstabile Führung
der Fahrzeugachsen in Längs- und Querrichtung
verantwortlich, und zum andern ermöglichen sie deren
federnde Auslenkung in Vertikalrichtung. Zur Erzielung
einer optimalen Fahrstabilität der Fahrzeuge - auch bei
hohen Fahrgeschwindigkeiten - muß daher die elastische
Lagerung der Lagerachsen der Pleuel in den Lageraugen der
Pleuel bezüglich axialer und radialer Auslenkungen und
insbesondere bezüglich kardanischer Auslenkungen um den
Lagermittelpunkt verhältnismäßig hart, dagegen bezüglich
Torsionsbewegungen möglichst weich sein.
Diesen Forderungen wurden die bisher an den in Rede
stehenden pleuelartigen Lenkern verwendeten elastischen
Lager nur in unbefriedigender Weise gerecht. Die die
elastischen Eigenschaften der bekannten Pleuellager
bestimmenden Federelemente waren nämlich als Gummikörper
ausgebildet, die rotationssymmetrisch zylindrisch oder
annähernd zylindrisch zwischen Lagerachse und Lagerauge
des Pleuels angeordnet waren und insbesondere bezüglich
kardanischer Auslenkungen keine ausreichende Steifheit
aufwiesen und den stetig steigenden Anforderungen nicht
mehr genügten.
Es stellte sich daher die Aufgabe, ein elastisches Lager
für die pleuelartigen Lenker an Achslagerungen der
eingangs genannten Art an Schienenfahrzeugen aufzuzeigen,
das unter Vermeidung der oben genannten Nachteile und
unter Berücksichtigung der vorgegebenen Einbauverhältnisse
eine optimale Achsführung gewährleistet, indem es die o.a.
Forderungen erfüllt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein
gattungsgemäßes elastisches Lager gelöst, das die im
kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen
Merkmal a) bis f) aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen und
bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den
Patentansprüchen 2 bis 8 angegeben.
Durch die erfindungsgemäß etwa doppelkegelige Gestaltung
und Anordnung der gummielastischen Federkörper und ihre
Zentrierung auf den Lagermittelpunkt wird erreicht, daß
die bei herkömmlichen Lagern besonders schwer
beherrschbaren kardanischen Auslenkungen jeweils in
Richtung der Flächennormalen auf die konischen
Mantelflächen der gummielastischen Federkörper einwirken
und dabei die Flächenbindung zwischen den Federkörpern und
den mit diesen verbundenen Metallteilen gleichmäßig
voll flächig belasten. Hierdurch werden örtliche
Belastungsüberhöhungen vermieden, die im Dauerbetrieb zur Zerstörung
des Gummis oder zur Lösung der Gummi-Metall- Bindung und
damit zum Defekt des Lagers führen können.
In vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung liegen
die Scheitel der gedachten kegeligen Mittelflächen der
beiden gummielastischen Federkörper, auf der der
Rotationssymmetrieachse des Lagers entsprechenden
Lagermittellinie nicht mehr als 10% der axialen Breite
des elastischen Lagers auseinander. Vorzugsweise fallen
die beiden Scheitel im Lagermittelpunkt zusammen.
In der praktischen Ausführung hat es sich als vorteilhaft
erwiesen, für den Scheitelwinkel der gedachten kegeligen
Mittelflächen der beiden gummielastischen Federkörper
ebenso wie für denjenigen ihrer inneren und äußeren
kegelmantelförmigen Oberflächen einen Wert von 60 bis 90°
zu wählen. Vorzugsweise weist dieser Winkel einen Wert
von 70 bis 80° auf.
In die Federkörper der erfindungsgemäß ausgebildeten Lagers sind zur
Erzielung der angestrebten extrem hohen Härte gegenüber
kardanischen Auslenkungen vorzugsweise Zwischenbleche in
Form von zu den konischen Innen- und Außenflächen der
Federkörper flächenparallelen konischen Ringen haftend
eingelagert. Um die Federkörper gleichmäßig zu belasten,
nimmt die axiale Breite dieser Ringe wie auch diejenige
der Federkörper von innen nach außen ab und ist ebenso wie
die axiale Breite der konischen Außen- bzw. innenflächen
der metallischen Anschlußteile der Federkörper jeweils so
bemessen, daß sich gleiche kraftübertragende Haftflächen
zu den benachbarten Gummischichten des Federkörpers
ergeben, während die Dicke der so erzeugten Gummischichten
der Federkörper von innen nach außen abnehmend
insbesondere so gewählt ist, daß alle Gummischichten den
gleichen Formfaktor aufweisen.
Mit der vorliegenden Erfindung wird ein elastisches Lager
geschaffen, das Achslagerungen nach Fig. 1 von
Schienenfahrzeugen - vor allem bezüglich der einwandfreien
Achsführung - entscheidend verbessert. Aber auch bezüglich
des Vertikal-Federverhaltens in Verbindung mit den
Fahrzeugfedern 5 und damit im Hinblick auf den gesamten
Federungskomfort der Fahrzeuge sowie auf die
Verschleißfestigkeit und Lebensdauer sowohl des Lagers
selbst als auch der gesamten Achslagerung werden
erhebliche Verbesserungen erzielt.
Anhand der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele
der Erfindung näher dargestellt; es zeigen
Fig. 1 die schematische Darstellung einer
Achslagerung von Schienenfahrzeugen,
Fig. 2 einen pleuelartigen Längslenker einer solchen
Achslagerung links im Axialschnitt und rechts in
der Draufsicht,
Fig. 3 links den Querschnitt III′-III′ und rechts die
seitliche Außenansicht III-III gemäß Fig. 2,
Fig. und Fig. 5 bevorzugte Ausführungsformen des
Lagers in Axialschnitten
entsprechend der linken Seite von Fig. 2.
Wie die Prinzipdarstellung einer Achslagerung von
Schienenfahrzeugen in Fig. 1 zeigt, ist das die
Radachse 3 aufnehmende Radachslager 4 über Federn 5 an dem
durch eine Schraffur angedeuteten Fahrzeug- bzw.
Drehgestell- Rahmen abgestützt. Zur Führung des
Radachslagers 4 in Längs-, Quer- und Vertikalrichtung
dienen zwei pleuelartige Lenker 1, die jeweils über
elastische Lager 2 einerseits mit dem Radachslager 4 und
andererseits mit dem Fahrzeug- bzw. Drehgestellrahmen
verbunden sind.
Wie in Fig. 2 erkennbar ist, enthält jeder der
pleuelartigen Lenker 1 zwei Lageraugen 7, in die je ein
elastisches Lager 2 eingesetzt ist. Die
jeweilige Lagerachse 6 stützt sich über zwei in axial
spiegelverkehrter Ausrichtung koaxial in das Lagerauge 7
eingesetzte und gegeneinander axial vorgespannte
Lagerbuchsen 8 in diesem ab. Die Lagerbuchsen 8 bestehen
jeweils aus einem Innenteil 8.1 und einem Außenteil 8.2
sowie einem Federkörper 8.3, wobei die Außenfläche 8.11
des Innenteils 8.1 und die Innenfläche 8.21 des Außenteils
8.2 mit dem aus einem gummielastischen Werkstoff
gebildeten Federkörper 8.3 zusammenvulkanisiert sind. Die
Federkörper 8.3 sind konisch ausgebildet, und ihre
gedachten Mittelflächen F1 und F2 liegen auf Kegelmänteln,
deren Scheitel S1 und S2 nach der besagten Axial-Vorspannung
der Lagerbuchsen im unmittelbaren Bereich des
Lagermittelpunktes M liegen und die den gleichen
Scheitelwinkel α aufweisen.
Aufgrund des geringen Abstandes der Scheitel S1 und S2 der
gedachten kegeligen Mittelflächen F1, bzw F2 der Federkörper
8.3 bewirkt eine kardanische Auslenkung der Lagerachse 6
um den Lagermittelpunkt M eine Belastung der Federkörper
8.3 jeweils annähernd in Richtung der Flächennormalen
ihrer konischen Mantelflächen. Diese vorteilhafte
Belastungseinleitung in die Federkörper 8.3 wird
optimiert, wenn die Scheitel S1 und S2 im Lagermittelpunkt M
zusammenfallen, wie die Darstellungen der bevorzugten
Ausführungsformen gemäß Fig. 4 und Fig. 5 ohne weiteres
zeigen.
Die Fig. 3, 4 und 5 bedürfen nach dem vorstehend
Gesagten keiner weiteren Erläuterung, bis auf die Tatsache,
daß in Fig. 5 die Federkörper 8.3 durch einvulkanisierte
Zwischenbleche in Form von konischen Ringen 8.31
unterteilt sind, wodurch ihre den kardanischen
Auslenkungen der Lagerachse 6 entgegenwirkende Härte
erhöht wird.
Ergänzend zu der konstruktiven
Optimierung der gattungsgemäßen elastischen Lager, hat der
Fachmann es in der Hand, diese in üblicher Weise -
insbesondere durch Auswahl von Gummimischungen geeigneter
Härte für die Federkörper 8.3 - an die Erfordernisse des
jeweiligen Einsatzfalles anzupassen. Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung können darin bestehen, die
konischen Federkörper 8.3 nicht vollständig
rotationssymmetrisch auszubilden, sondern so, daß sie in
Abhängigkeit von den in den verschiedenen radialen
Richtungen auf sie einwirkenden unterschiedlichen
statischen bzw. dynamischen Kräften sektorenmäßig
unterschiedliche Härte und/oder Dämpfung aufweisen. Zu
diesem Zweck können die Federkörper 8.3 sektorenmäßig aus
unterschiedlichen Gummimischungen aufgebaut sein, und/oder
sie weisen eine nicht rotationssymmetrische, sektorenmäßig
unterschiedliche Raumform - insbesondere mit
sektorenartigen Aussparungen - auf.
Claims (8)
1. Elastisches Lager für pleuelartige Lenker an
Achslagerungen von Schienenfahrzeugen mit zwischen der
Lagerachse (6) und dem Lagerauge (7) des Lenkers (1)
angeordneten und diese gegeneinander abstützenden, zur
Lagerachse (6) koaxialen Federelementen, dadurch
gekennzeichnet, daß
- a) als Federelement zwei Gummi-Metall-Lagerbuchsen (8) vorgesehen sind,
- b) die jeweils ein metallisches Innenteil (8.1) und ein metallisches Außenteil (8.2.) sowie einen den Ringspalt zwischen Innen- und Außenteil ausfüllenden und mit diesen Teilen verbundenen gummielastischen Federkörper aufweisen, und
- c) daß diese Lagerbuchsen (8) in zu einander axial spiegelverkehrter Ausrichtung koaxial zur Lagerachse beiderseits in das Lagerauge (7) eingesetzt und
- d) kraft und/oder formschlüssig unverdrehbar über ihre Außenteile (8.2) mit dem Lagerauge (7) und über ihre Innenteile (8.1) mit der Lagerachse (6) verbunden und gegeneinander axial vorgespannt sind, wobei
- e) die Außenflächen (8.11) der Innenteile (8.1) und die Innenflächen (8.21) der Außenteile (8.2) der Lagerbuchsen ebenso wie die Innen- bzw. Außenflächen der zwischen diesen Teilen angeordneten gummielastischen Federkörper (8.3) konisch ausgebildet sind, derart daß ihr Radius proportional zum axialen Abstand vom Lagermittelpunkt (M) zunimmt, und wobei
- f) die Scheitel S1 und S2 der gedachten kegeligen Mittelflächen (F1, bzw. F2) der beiden Federkörper (8.3) im Bereich des Lagermittelpunktes (M) auf der Lagermittellinie (A) liegen.
2. Elastisches Lager nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Abstand der Scheitel (S1 und S2)
der gedachten kegeligen Mittelflächen (M1, bzw. M2) auf der
Lagermittellinie (A) höchstens 10% der axialen Breite
(B) des elastischen Lagers beträgt.
3. Elastisches Lager nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die gedachten kegeligen
Mittelflächen (F1 und F2 ) der beiden Federkörper (8.3)
einen Doppelkegel bilden, dessen Scheitel im
Lagermittelpunkt (M) liegt.
4. Elastisches Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Scheitelwinkel (α) der
gedachten kegeligen Mittelflächen (F1 und F2) der beiden
Federkörper (8.3) einen Wert von 60 bis 90° besitzt.
5. Elastisches Lager nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Scheitelwinkel (α) einen Wert
von 70 bis 80° besitzt.
6. Elastisches Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß in die Federkörper (8.3)
Zwischenbleche in Form von zu den konischen Flächen
(8.11 und 8.21) der Innen- und Außenteile (8.1, bzw. 8.2)
flächenparallelen konischen Ringen (8.31) haftend
eingelagert sind, die die Federkörper (8.3) in mehrere
Gummischichten unterteilen, wobei die axiale Breite
dieser Ringe (8.31) wie auch diejenige der Federkörper
(8.3) von innen nach außen abnimmt und ebenso wie die
axial Breite der konischen Außen- bzw. Innenflächen
(8.11, bzw. 8.21) der Innen- und Außenteile (8.1 und 8.2)
jeweils so bemessen ist, daß sich gleiche
kraftübertragende Haftflächen zu den benachbarten
Gummischichten des Federkörpers (8.3) ergeben, und
wobei die Dicke der so erzeugten Gummischichten der
Federkörper (8.3) von innen nach außen abnehmend
insbesondere so gewählt ist, daß die Gummischichten
alle den gleichen Formfaktor aufweisen.
7. Elastisches Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Federkörper (8.3) in
Abhängigkeit von den in radialer Richtung auf sie
einwirkenden statischen bzw. dynamischen Kräften
sektorenmäßig mit unterschiedlicher Härte und/oder
Dämpfung ausgebildet sind.
8. Elastisches Lager nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Federkörper (8.3)
sektorenartige Aussparungen aufweisen.
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