EP3816010B1

EP3816010B1 - Elastikelement

Info

Publication number: EP3816010B1
Application number: EP20204307.1A
Authority: EP
Inventors: Jochen Ringswirth
Original assignee: Siemens Mobility Austria GmbH
Current assignee: Siemens Mobility Austria GmbH
Priority date: 2019-10-31
Filing date: 2020-10-28
Publication date: 2023-08-09
Anticipated expiration: 2040-10-28
Also published as: EP3816010A1; AT523116A1; AT523116B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Elastikelement für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Fahrwerk eines Schienenfahrzeugs, mit einem Gehäuse und mit zumindest einem mit dem Gehäuse elastisch verbundenen ersten Puffer sowie zumindest einer ersten Fluidkammer und einer zweiten Fluidkammer, welche von dem Gehäuse ummantelt sind.
Eine mechanisch entkoppelte Lagerung von Fahrzeug- oder Fahrwerkskomponenten ist sowohl aus Komfort- als auch aus Sicherheitsgründen wichtig. Elastikelemente wie Federn und Dämpfer aus unterschiedlichen Materialien (z.B. Metall, Elastomer etc.), Anschläge, Hydrobuchsen etc. werden an verschiedenen Stellen in einem Fahrzeug oder in einem Fahrwerk eingesetzt. Beispielsweise werden Motoren oder Antriebseinheiten über spezielle Motor- oder Antriebslager mit Elastikelementen an Karosserien von Kraftfahrzeugen, Fahrwerksrahmen von Schienenfahrzeugen oder Radsatzlagergehäuse von Schienenfahrzeugen gekoppelt. Weiterhin werden Elastikelemente (z.B. Hydrobuchsen) beispielsweise als Radsatzführungseinrichtungen zwischen Radsätzen und Fahrwerksrahmen von Schienenfahrzeugen eingesetzt.
Bei Fahrwerken von Schienenfahrzeugen ist insbesondere im Bereich höherer Fahrgeschwindigkeiten zu beachten, dass dynamische Reaktionen, welche beispielsweise aufgrund von Gleislagefehlern von einem Gleis auf Fahrwerkskomponenten übertragen werden, mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit an Intensität gewinnen.
Antriebslager, Radsatzführungseinrichtungen etc. müssen entsprechend den zu erwartenden dynamischen Reaktionen ausgebildet bzw. dimensioniert und auf den Fahrwerken angeordnet sein. Dabei ist insbesondere ein sorgfältig ausgelegtes Federungs- und Dämpfungsvermögen wichtig. Weiterhin müssen bei einer Anordnung und Dimensionierung von Antriebslagern insbesondere bei innengelagerten Fahrwerken von Schienenfahrzeugen und insbesondere bei zu Radsatzwellen koaxialen Antrieben häufig stark eingeschränkte Bauraumbudgets berücksichtigt werden.
Aus dem Stand der Technik beschreibt beispielsweise die WO 2017/133954 A1 ein innengelagertes Fahrwerk mit einem Fahrwerksrahmen, einem querliegenden Antriebsmotor und einem Getriebe. Zwischen dem Antriebsmotor und dem Fahrwerksrahmen sind zumindest drei elastische Lager angeordnet, wobei auf zumindest einem von zwei Längsträgern des Fahrwerksrahmens je eines dieser elastischen Lager vorgesehen ist.
Zwischen dem Antriebsmotor und dem Fahrwerksrahmen können Befestigungsmodule vorgesehen sein, welche einen raschen Tausch der Antriebsmotoren ermöglichen.
Weiterhin ist die WO 2019/185119 A1 bekannt, in welcher ein Fahrwerk eines Schienenfahrzeugs gezeigt ist, dessen Antriebseinheit über vier Federvorrichtungen auf zwei Radsatzlagergehäusen eines Radsatzes gelagert ist. Je zwei Federvorrichtungen ist eine Dämpfervorrichtung parallelgeschaltet, welche als hydraulisches Lager mit zwei Anschlagpuffern ausgebildet ist. Der Antriebseinheit und den Radsatzlagern sind demnach zwei Dämpfervorrichtungen zwischengeordnet.
Darüber hinaus zeigt die WO 2017/157740 A1 ein Fahrwerk für ein Schienenfahrzeug mit aktiver Radsatzsteuerung, bei welcher zwischen einem Fahrwerksrahmen und einem Radsatz ein Aktuator sowie, dem Aktuator parallelgeschaltet, ein Elastiklager mit frequenz- und amplitudenabhängiger Steifigkeit angeordnet sind.
Die genannten Ansätze weisen in ihren bekannten Formen den Nachteil auf, dass entweder keine Elastikelemente mit frequenzabhängiger Steifigkeit vorgesehen sind oder dass nicht ersichtlich ist, inwieweit eine flexible Einstellbarkeit von Dämpfungs- und
Steifigkeitscharakteristiken der Elastikelemente möglich ist.
Ferner zeigt die US 3,240,355 A eine hydraulische Stoßdämpfereinheit für Schienenfahrzeuge. Die Stoßdämpfereinheit umfasst einen Zylinder und einen darin teleskopartig geführten Hydraulikstößel. Ein mit dem Hydraulikstößel verbundener Kolbenkopf ummantelt einen in einem Zylinderinnenraum angeordneten und mit dem Zylinder verbundenen Bolzen. In dem Kolbenkopf sind Ausgleichskanäle angeordnet, über welche in Abhängigkeit eines Hydraulikdrucks ein Hydraulikfluid von dem Zylinderinnenraum in einen ersten Stößelinnenraum strömen kann. Auf einem einstückig mit dem Hydraulikstößel ausgebildeten Deckel ist ein Ventil angeordnet, über welches ein zweiter Stößelinnenraum mit einem Gas versorgt werden kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik weiterentwickeltes Elastikelement bereitzustellen, welches ein großes Spektrum an frequenzabhängigen Dämpfungs- und Steifigkeitseigenschaften ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst mit einem Elastikelement der eingangs genannten Art, bei dem das Gehäuse zumindest ein erstes Gehäuseteil und ein zweites Gehäuseteil umfasst, welche miteinander verbunden sind, wobei dem zumindest ersten Gehäuseteil und dem zweiten Gehäuseteil zumindest eine Platte mit zumindest einem Fluidkanal, welcher die zumindest eine Platte durchdringend und die zumindest erste Fluidkammer mit der zweiten Fluidkammer verbindend vorgesehen ist, zwischengeordnet sowie mit dem Gehäuse lösbar verbunden ist und wobei der zumindest erste Puffer an die zumindest erste Fluidkammer angrenzend angeordnet ist, wobei das Gehäuse mit einer ersten Fahrzeug- bzw. Fahrwerkskomponente verbindbar ist und zumindest der erste Puffer mit einer zweiten Fahrzeug- bzw. Fahrwerkskomponente in Kontakt bringbar ausgerichtet ist. Dadurch wird ein modularer Aufbau des Elastikelements erzielt. Der Fluidkanal ist entsprechend erforderlicher Dämpfungs- und Steifigkeitseigenschaften ausgebildet. Aufgrund einer lösbaren Verbindung der Platte mit dem Gehäuse ist es möglich, diese zu tauschen, d.h. diese gegen eine andere Platte mit einem anderen Fluidkanal oder mit einer Mehrzahl an Fluidkanälen zu ersetzen. Weiterhin wird dadurch bewirkt, dass nicht nur eine, sondern eine Mehrzahl an Platten zwischen dem ersten Gehäuseteil und dem zweiten Gehäuseteil vorgesehen sein können.
Hierdurch wird eine hohe Flexibilität bei einer Einstellung von Dämpfungs- und Steifigkeitscharakteristiken erzielt. Es ist ein großes Spektrum an Dämpfungs- und Steifigkeitseigenschaften realisierbar.
Ferner kann dadurch das Elastikelement als Lager- oder Koppelvorrichtung (z.B. als Motor-, Getriebe- oder Antriebslager oder als Radsatzführungs- bzw.
Radsatzsteuereinrichtung) eingesetzt werden.
Günstig ist es, wenn mit dem Gehäuse ein zweiter Puffer elastisch verbunden ist.
Durch diese Maßnahme wird eine Wirksamkeit des Elastikelements in zwei Richtungen ermöglicht. Beispielsweise können sowohl Auf-, als auch Abwärtsbewegungen oder sowohl Vorwärts-, als auch Rückwärtsbewegungen einer ersten Fahrzeugkomponente, z.B. einer ersten Fahrwerkskomponente, relativ zu einer zweiten Fahrzeugkomponente, z.B. einer zweiten Fahrwerkskomponente, gefedert oder gedämpft werden.
Eine vorteilhafte Lösung erhält man, wenn der zumindest erste Puffer von einem elastischen ersten Ring ummantelt ist und der erste Ring von dem zumindest ersten Gehäuseteil ummantelt ist, wobei der zumindest erste Puffer aus dem zumindest ersten Gehäuseteil herausragend angeordnet ist.
Durch eine elastische Verbindung zwischen dem ersten Puffer und dem ersten Gehäuseteil wird eine Kraftübertragung zwischen dem ersten Puffer und der ersten Fluidkammer ermöglicht und es werden die Federungs- und Dämpfungseigenschaften des Elastikelements verbessert. Aufgrund des elastischen ersten Rings bewegt sich der erste Puffer bei Entlastung wieder in Richtung seiner Ausgangslage zurück.
Es ist weiterhin hilfreich, wenn die zumindest eine Platte zumindest eine erste Bohrung zwischen einer Plattengrundfläche und einer Plattendeckfläche aufweist.
Durch diese Maßnahme wird eine Dämpfungs- und Steifigkeitscharakteristik des Elastikelements eingestellt. Es können eine einzige Bohrung oder aber auch eine Mehrzahl von Bohrungen in der Platte vorgesehen sein, je nachdem, welche Dämpfungs- und Steifigkeitseigenschaften erforderlich sind.
In diesem Zusammenhang kann es vorteilhaft sein, wenn die zumindest eine Platte eine erste Bohrung, eine zweite Bohrung, eine dritte Bohrung, eine vierte Bohrung sowie eine fünfte Bohrung aufweist, wobei die erste Bohrung, die zweite Bohrung, die dritte Bohrung und die vierte Bohrung an Ecken eines gedachten Rechtecks vorgesehen sind und die fünfte Bohrung mittig in dem Rechteck vorgesehen ist.
Durch diese Maßnahme wird eine eher weiche Steifigkeitscharakteristik des erfindungsgemäßen Elastikelements erreicht.
Eine günstige Lösung wird erzielt, wenn die zumindest eine Platte als Spiralkanalplatte ausgebildet ist.
Bei der Spiralkanalplatte handelt es sich um eine Platte mit einer langgezogenen, spiralförmigen Ausnehmung. Durch diese Maßnahme wird eine große Leitungslänge des Fluidkanals erzielt.
Es ist weiterhin günstig, wenn dem zumindest ersten Gehäuseteil und dem zweiten Gehäuseteil zumindest eine, an die zumindest eine Platte angrenzende erste Spiralkanalplatte zwischengeordnet sowie mit dem Gehäuse lösbar verbunden ist, wobei die zumindest erste Bohrung der zumindest einen Platte sich mit einem Ende einer spiralförmigen ersten Ausnehmung der zumindest ersten Spiralkanalplatte deckend angeordnet ist.
Durch diese Maßnahme werden frequenzabhängigen Dämpfungs- und Steifigkeitseigenschaften des Elastikelements verbessert.
Bei geringen Frequenzen weist das Elastikelement eine geringe Steifigkeit auf, mit zunehmender Frequenz wird das Elastikelement härter.
Es wird demnach ein variables Bauteilverhalten erzielt, welches von der Frequenz einer Belastung abhängig ist. Dies kann beispielsweise bei einem Einsatz des Elastikelements in einer Radsatzführungseinrichtung eines Fahrwerks eines Schienenfahrzeugs vorteilhaft sein. Hierbei ist bei geringen Geschwindigkeiten, insbesondere bei Bogenfahrten, eine geringe Steifigkeit der Radsatzführungseinrichtung günstig, bei hohen Geschwindigkeiten, z.B. auf einer Geraden, eine hohe Steifigkeit. Der Einsatz des erfindungsgemäßen Elastikelements in Radsatzführungseinrichtungen bewirkt folglich einen reduzierten Räder- und Schienenverschleiß bei Bogenfahrten und eine hohe Laufstabilitäten bei hohen Geschwindigkeiten.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung wird erreicht, wenn zumindest der erste Puffer eine als Gleitfläche ausgebildete erste Stirnfläche aufweist.
Durch diese Maßnahme wird ein Verschleiß des ersten Puffers reduziert, wenn dieser in Kontakt mit einem anderen Bauteil tritt und Relativbewegungen (z.B. Querbewegungen) zwischen dem ersten Puffer und diesem anderen Bauteil ausgeführt werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen beispielhaft:

Fig. 1:: Einen Schrägriss einer beispielhaften ersten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Elastikelements mit einer Platte,
Fig. 2:: Eine Explosionsdarstellung der beispielhaften ersten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Elastikelements,
Fig. 3:: Einen Schrägriss einer beispielhaften zweiten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Elastikelements mit einer Platte, einer ersten Spiralkanalplatte und einer zweiten Spiralkanalplatte,
Fig. 4:: Eine Explosionsdarstellung der beispielhaften zweiten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Elastikelements, und
Fig. 5:: Einen Seitenriss der ersten beispielhaften Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Elastikelements in einem in ein Fahrwerk eingebauten Zustand.

Eine in Fig. 1 als Schrägriss dargestellte beispielhafte erste Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Elastikelements, welches als hydraulisches Element ausgebildet ist, weist ein Gehäuse 1 auf, welches ein erstes Gehäuseteil 2 und ein zweites Gehäuseteil 3 umfasst. Dem ersten Gehäuseteil 2 und dem zweiten Gehäuseteil 3 ist eine Platte 4 zwischengeordnet. Das erste Gehäuseteil 2, das zweite Gehäuseteil 3 und die Platte 4 sind lösbar miteinander verbunden. Hierzu weist das erste Gehäuseteil 2 eine erste Verbindungsbohrung 5, eine zweite Verbindungsbohrung 6, eine dritte Verbindungsbohrung 7 und eine vierte Verbindungsbohrung 8 auf. Die Platte 4 und das zweite Gehäuseteil 3 umfassen weitere Verbindungsbohrungen, welche sich mit der ersten Verbindungsbohrung 5, der zweiten Verbindungsbohrung 6, der dritten Verbindungsbohrung 7 und der vierten Verbindungsbohrung 8 decken und in Fig. 2 als Bohrbilder sichtbar sind.
Über die erste Verbindungsbohrung 5, die zweite Verbindungsbohrung 6, die dritte Verbindungsbohrung 7, die vierte Verbindungsbohrung 8 und die weiteren Verbindungsbohrungen sowie eine erste Verbindungsschraube 9 und eine erste Mutter 11, eine zweite Verbindungsschraube 10 und eine zweite Mutter 12, welche in Fig. 5 dargestellt sind, sowie eine dritte Verbindungsschraube und eine dritte Mutter sowie eine vierte Verbindungschraube und eine vierte Mutter, welche in Fig. 1 nicht dargestellt und in Fig. 5 nicht sichtbar sind, sind das erste Gehäuseteil 2, das zweite Gehäuseteil 3 und die Platte 4 miteinander verschraubt.
Das zweite Gehäuseteil 3 weist eine erste Befestigungsbohrung 13, eine in Fig. 2 sichtbare zweite Befestigungsbohrung 14, eine dritte Befestigungsbohrung 15 sowie nicht sichtbare vierte Befestigungsbohrung auf, über welche das Elastikelement mittels einer ersten Befestigungsschraube 16, einer zweiten Befestigungsschraube 17, welche in Fig. 5 gezeigt sind, einer dritten Befestigungsschraube sowie einer vierten Befestigungsschraube, welche in Fig. 1 nicht dargestellt und in Fig. 5 nicht sichtbar sind, mit einer Fahrzeugkomponente lösbar verbunden werden kann.
In einem von dem ersten Gehäuseteil 2 und dem zweiten Gehäuseteil 3 gebildeten und von der Platte 4 in zwei Teile geteilten Innenraum des Elastikelements sind im Bereich des ersten Gehäuseteils 2 eine erste Fluidkammer 18 und im Bereich des zweiten Gehäuseteils 3 eine zweite Fluidkammer 19 vorgesehen, welche in Fig. 2 gezeigt sind. Die erste Fluidkammer 18 und die zweite Fluidkammer 19 sind von dem Gehäuse 1 ummantelt.
Die erste Fluidkammer 18 ist mit der zweiten Fluidkammer 19 über die Platte 4 durchdringende Fluidkanäle, welche in Fig. 2 dargestellt sind, verbunden. Die erste Fluidkammer 18 und die zweite Fluidkammer 19 sind mit einem hydraulischen Fluid gefüllt, welches über die Fluidkanäle von der ersten Fluidkammer 18 in die zweite Fluidkammer 19 und umgekehrt fließen kann.
Die Fluidkanäle und deren geometrische Ausgestaltung beeinflussen Dämpfungs- und Steifigkeitseigenschaften des Elastikelements.
Um einen Flüssigkeitsaustritt aus der ersten Fluidkammer 18 und der zweiten Fluidkammer 19 zu verhindern, ummantelt ein nicht gezeigter Dichtring das erste Gehäuseteil 2 und das zweite Gehäuseteil 3 im Bereich der Platte 4, diese in Richtung des ersten Gehäuseteils 2 und des zweiten Gehäuseteils 3 überlappend.
An einer ersten Stirnseite 20 des ersten Gehäuseteils 2 ist ein erster Puffer 22 vorgesehen. Dieser erste Puffer 22 ist über einen elastischen ersten Ring 24 mit dem ersten Gehäuseteil 2 verbunden. Dabei ummantelt der erste Ring 24 in einem ersten Längenabschnitt des ersten Puffers 22 den ersten Puffer 22, das erste Gehäuseteil 2 ummantelt wiederum den ersten Ring 24.
Der erste Puffer 22 ist aus dem ersten Gehäuseteil 2 herausragend angeordnet. Eine erste Stirnfläche 26 des ersten Puffers 22 fungiert als Gleitfläche und weist hierzu eine verschleißresistente Beschichtung auf.
An einer zweiten Stirnseite 21 des zweiten Gehäuseteils 3 ist ein in Fig. 2 sichtbarer zweiter Puffer 23 vorgesehen. Dieser zweite Puffer 23 ist über einen ebenfalls in Fig. 2 sichtbaren elastischen zweiten Ring 25 mit dem zweiten Gehäuseteil 3 verbunden. Dabei ummantelt der zweite Ring 25 in einem zweiten Längenabschnitt des zweiten Puffers 23 den zweiten Puffer 23, das zweite Gehäuseteil 3 ummantelt wiederum den zweiten Ring 25.
Der zweite Puffer 23 ist aus dem zweiten Gehäuseteil 3 herausragend angeordnet. Eine zweite Stirnfläche 27 des zweiten Puffers 23 fungiert als Gleitfläche und weist hierzu eine verschleißresistente Beschichtung auf.
Der erste Ring 24 ist mittels Vulkanisation mit dem ersten Gehäuseteil 2 und dem ersten Puffer 22 verbunden, der zweite Ring 25 ebenfalls mittels Vulkanisation mit dem zweiten Gehäuseteil 3 und dem zweiten Puffer 23. Erfindungsgemäß ist es auch vorstellbar, dass der erste Ring 24 als erste Elastomerschicht und der zweite Ring 25 als zweite Elastomerschicht ausgebildet ist.
Aufgrund des ersten Rings 24 und des zweiten Rings 25 sind die erste Fluidkammer 18 und die zweite Fluidkammer 19 im Bereich des ersten Puffers 22 und des zweiten Puffers 23 abgedichtet.
In dem ersten Gehäuseteil 2 ist eine nicht gezeigte erste Ablassbohrung vorgesehen, welche von einer ebenfalls nicht dargestellten ersten Dichtschraube dicht verschlossen ist.
In dem zweiten Gehäuseteil 3 ist eine nicht gezeigte zweite Ablassbohrung vorgesehen, welche von einer ebenfalls nicht dargestellten zweiten Dichtschraube dicht verschlossen ist. Über die erste Ablassbohrung kann die erste Fluidkammer 18 mit Fluid befüllt und entleert werden, über die zweite Ablassbohrung die zweite Fluidkammer 19.
Fig. 2 zeigt eine Explosionsdarstellung jener beispielhaften Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Elastikelements, welche auch in Fig. 1 dargestellt ist. Es werden daher in Fig. 2 teilweise gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet.
Im Unterschied zu Fig. 1 ist in Fig. 2 ein von einem Gehäuse 1, welches ein erstes Gehäuseteil 2 und ein zweites Gehäuseteil 3 umfasst, gebildeter Innenraum des Elastikelements mit einer ersten Fluidkammer 18 und einer zweiten Fluidkammer 19 sichtbar. Weiterhin ist eine Platte 4 mit Fluidkanälen sichtbar, welche als eine erste Bohrung 28, eine zweite Bohrung 29, eine dritte Bohrung 30, eine vierte Bohrung 31 sowie eine fünfte Bohrung 32 ausgebildet sind, wobei die erste Bohrung 28, die zweite Bohrung 29, die dritte Bohrung 30 und die vierte Bohrung 31 an Ecken eines gedachten Rechtecks vorgesehen sind und die fünfte Bohrung 32 mittig in dem Rechteck vorgesehen ist.
Die erste Bohrung 28, die zweite Bohrung 29, die dritte Bohrung 30, die vierte Bohrung 31 und die fünfte Bohrung 32 sind zwischen einer Plattengrundfläche 33 und einer Plattendeckfläche 34, die Platte 4 durchdringend, vorgesehen. In einem zusammengebauten Zustand des ersten Gehäuseteils 2, des zweiten Gehäuseteils 3 sowie der Platte 4, wie er beispielsweise in Fig. 1 gezeigt ist, teilt die Platte 4 den Innenraum in die erste Fluidkammer 18 und die zweite Fluidkammer 19.
Ein hydraulisches Fluid ist in diesem zusammengebauten Zustand in dem Innenraum vorgesehen, fließt zwischen der ersten Fluidkammer 18 und der zweiten Fluidkammer 19 und passiert dabei die Fluidkanäle der Platte 4. Dadurch, dass eine Mehrzahl an Bohrungen vorgesehen ist, weist das Elastikelement eine eher weiche Steifigkeitscharakteristik auf.
An die erste Fluidkammer 18 unmittelbar angrenzend ist ein erster Puffer 22 vorgesehen, welcher über einen elastischen ersten Ring 24 mit dem ersten Gehäuseteil 2 verbunden ist. Bei einer Druckbelastung des ersten Puffers 22, welcher auch im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben ist, bewegt sich dieser in Richtung der ersten Fluidkammer 18 und es wird Fluid von der ersten Fluidkammer 18 in Richtung der zweiten Fluidkammer 19 verdrängt.
An die zweite Fluidkammer 19 unmittelbar angrenzend ist ein zweiter Puffer 23 vorgesehen, welcher über einen elastischen zweiten Ring 25 mit dem zweiten Gehäuseteil 3 verbunden ist. Bei einer Druckbelastung des zweiten Puffers 23, welcher ebenfalls im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben ist, bewegt sich dieser in Richtung der zweiten Fluidkammer 19 und es wird Fluid von der zweiten Fluidkammer 19 in Richtung der ersten Fluidkammer 18 verdrängt.
Wie im Zusammenhang mit Fig. 1 erwähnt, sind das erste Gehäuseteil 2, das zweite Gehäuseteil 3 und die Platte 4 miteinander verschraubt.
Dafür weist das erste Gehäuseteil 2 eine erste Verbindungsbohrung 5, eine zweite Verbindungsbohrung 6, eine in Fig. 1 sichtbare dritte Verbindungsbohrung 7 und eine vierte Verbindungsbohrung 8 auf, welche ein stirnseitiges erstes Bohrbild 35 des ersten Gehäuseteils 2 bilden. Zwischen der Plattengrundfläche 33 und der Plattendeckfläche 34 der Platte 4 sowie in dem zweiten Gehäuseteil 3 sind weitere Verbindungsbohrungen vorgesehen. Diese weiteren Verbindungsbohrungen bilden ein zweites Bohrbild 36 in der Platte 4 sowie ein drittes Bohrbild 37 in dem zweiten Gehäuseteil 3. Das erste Bohrbild 35, das zweite Bohrbild 36 und das dritte Bohrbild 37 überdecken einander, um eine Verschraubung des ersten Gehäuseteils 2, des zweiten Gehäuseteils 3 und der Platte 4 miteinander zu ermöglichen.
In Fig. 3 ist eine beispielhafte zweite Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Elastikelements, welches als hydraulisches Element ausgebildet ist, als Schrägriss dargestellt. Diese beispielshafte zweite Ausführungsvariante weist konstruktive und funktionale Ähnlichkeiten zu jener beispielhaften Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Elastikelements auf, welche in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigt ist. Es werden daher in Fig. 3 teilweise gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 1 und Fig. 2 verwendet.
Das Elastikelement weist ein Gehäuse 1 mit einem ersten Gehäuseteil 2 und einem zweiten Gehäuseteil 3 auf. Im Unterschied zu Fig. 1 und Fig. 2 sind dem ersten Gehäuseteil 2 und dem zweiten Gehäuseteil 3 neben einer Platte 4 auch eine erste Spiralkanalplatte 40 und eine zweite Spiralkanalplatte 41 zwischengeordnet. Das erste Gehäuseteil 2, das zweite Gehäuseteil 3, die Platte 4, die erste Spiralkanalplatte 40 sowie die zweite Spiralkanalplatte 41 sind miteinander verschraubt, d.h. lösbar miteinander verbunden.
Fig. 4 zeigt eine Explosionsdarstellung jener beispielhaften zweiten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Elastikelements, welche auch in Fig. 3 dargestellt ist. Es werden daher teilweise gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 3 und, da die zweite Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Elastikelements Ähnlichkeiten zu jener Ausführungsvariante zeigt, die in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellt ist, wie in Fig. 1 und Fig. 2 verwendet.
Das Elastikelement weist ein Gehäuse 1 auf, welches ein erstes Gehäuseteil 2 und ein zweites Gehäuseteil 3 umfasst. Das erste Gehäuseteil 2 weist eine erste Verbindungsbohrung 5, eine zweite Verbindungsbohrung 6, eine in Fig. 3 sichtbare dritte Verbindungsbohrung 7 sowie eine vierte Verbindungsbohrung 8 auf, welche ein erstes Bohrbild 35 bilden. Weitere Verbindungsbohrungen sind auf einer Platte 4, auf einer ersten Spiralkanalplatte 40, einer der zweiten Spiralkanalplatte 41 sowie auf dem zweiten Gehäuseteil 3 angeordnet. Die Platte 4 weist daher ein zweites Bohrbild 36, die erste Spiralkanalplatte 40 ein drittes Bohrbild 37, die zweite Spiralkanalplatte 41 ein viertes Bohrbild 38 und das zweite Gehäuseteil 3 ein fünftes Bohrbild 39 auf. Das erste Bohrbild 35, das zweite Bohrbild 36, das dritte Bohrbild 37, das vierte Bohrbild 38 und das fünfte Bohrbild 39 umfassen jeweils vier Verbindungsbohrungen und überdecken einander. Über insgesamt vier, in den Verbindungsbohrungen angeordnete, nicht dargestellte Schrauben werden das erste Gehäuseteil 2, das zweite Gehäuseteil 3, die Platte 4, die erste Spiralkanalplatte 40 und die zweite Spiralkanalplatte 41 miteinander verschraubt, d.h. lösbar miteinander verbunden. Die Platte 4, die erste Spiralkanalplatte 40 und die zweite Spiralkanalplatte 41 sind dem ersten Gehäuseteil 2 und dem zweiten Gehäuseteil 3 zwischengeordnet.
In einem zusammengebauten Zustand des Elastikelements ist in einem von dem Gehäuse 1 gebildeten Innenraum ein hydraulisches Fluid vorgesehen. Der Innenraum ist von der Platte 4, der ersten Spiralkanalplatte 40 und der zweiten Spiralkanalplatte 41 in eine erste Fluidkammer 18 und eine zweite Fluidkammer 19 geteilt, zwischen welchen das Fluid fließen kann und dabei die Platte 4, die erste Spiralkanalplatte 40 und die zweite Spiralkanalplatte 41 passiert.
Die Platte 4 grenzt einerseits an die erste Fluidkammer 18 und andererseits an die erste Spiralkanalplatte 40. Die zweite Spiralkanalplatte 41 grenzt einerseits an die erste Spiralkanalplatte 40 und andererseits an die zweite Fluidkammer 19.
Wie im Zusammenhang mit Fig. 1 und Fig. 2 beschrieben, grenzt an die erste Fluidkammer 18 ein erster Puffer 22, an die zweite Fluidkammer 19 ein zweiter Puffer 23, wodurch Belastungen auf den ersten Puffer 22 und den zweiten Puffer 23 und folglich Bewegungen des ersten Puffers 22 und des zweiten Puffers 23 zu einer Verdrängungswirkung auf das Fluid von der ersten Fluidkammer 18 in die zweite Fluidkammer 19 oder umgekehrt führen.
Die erste Spiralkanalplatte 40 weist eine spiralförmige erste Ausnehmung 42 auf, welche sich mit einer spiralförmigen zweiten Ausnehmung 43 der zweiten Spiralkanalplatte 41 deckt.
Dabei handelt es sich um eine besonders günstige Ausführung, da aufgrund der sich deckenden ersten Ausnehmung 42 und der zweiten Ausnehmung 43 ein besonders großes Leitungsvolumen bewirkt wird. Erfindungsgemäß kann jedoch auch auf die zweite Spiralkanalplatte 41 verzichtet werden.
Die Platte 4 weist mittig eine erste Bohrung 28 auf, welche zwischen einer Plattengrundfläche 33 und einer Plattendeckfläche 34, d.h. die Platte 4 durchdringend vorgesehen ist.
Die erste Bohrung 28 der Platte 4 deckt sich mit einem Ende 44 der ersten Ausnehmung 42 der ersten Spiralkanalplatte 40. Das Ende 44 ist mittig auf der ersten Spiralkanalplatte 40 vorgesehen.
In Fig. 5 ist ein Ausschnitt eines Fahrwerks eines Schienenfahrzeugs dargestellt, bei welchem eine Antriebseinheit 45, welche koaxial zu einem Radsatz 46 angeordnet ist, über ein erfindungsgemäßes Elastikelement mit einem Radsatzlagergehäuse 47 des Radsatzes 46 verbunden ist. Das Elastikelement entspricht jener Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Elastikelements, welche in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigt ist.
Das Elastikelement weist ein Gehäuse 1 auf, welches ein erstes Gehäuseteil 2 und ein zweites Gehäuseteil 3 umfasst. Das zweite Gehäuseteil 3 ist mit einem rahmenförmigen Träger 48 der Antriebseinheit 45, d.h. mit einer ersten Fahrwerkskomponente lösbar verbunden. Der rahmenförmige Träger 48 ist fest mit der Antriebseinheit 45 verbunden. Zwischen dem zweiten Gehäuseteil 3 und dem Träger 48 sind eine erste Befestigungsschraube 16, eine zweite Befestigungsschraube 17 sowie, in Fig. 5 nicht sichtbar, eine dritte Befestigungsschraube und eine vierte Befestigungsschraube vorgesehen.
Mit dem Radsatzlagergehäuse 47 ist ein U-förmiger Aufsatz 49 verbunden, in welchen das Elastikelement ragt.
Wie im Zusammenhang mit Fig. 1 und Fig. 2 beschrieben, weist das Elastikelement einen Innenraum auf, welcher mit einem hydraulischen Fluid gefüllt ist. Der Innenraum ist mittels einer in Fig. 5 nicht sichtbaren Platte 4, welche lösbar mit dem Gehäuse 1 verbunden ist, in eine erste Fluidkammer 18 und eine zweite Fluidkammer 19 unterteilt. Die Platte 4 weist in Fig. 2 sichtbare Fluidkanäle auf, über welche das Fluid von der ersten Fluidkammer 18 in die zweite Fluidkammer 19 und umgekehrt fließen kann.
Mit dem Gehäuse 1 sind, wie im Zusammenhang mit Fig. 1 und Fig. 2 beschrieben, weiterhin ein erster Puffer 22 und ein zweiter Puffer 23 verbunden, welche mit dem Aufsatz 49 und mit dem Radsatzlagergehäuse 47, d.h. einer zweiten Fahrwerkskomponente und einer dritten Fahrwerkskomponente, in Kontakt bringbar ausgerichtet sind.
Der erste Puffer 22 ist mit dem Radsatzlagergehäuse 47, der zweite Puffer 23 mit einer Oberseite des Aufsatzes 49 in Kontakt bringbar ausgerichtet, wodurch Ab- und Aufwärtsbewegungen der Antriebseinheit 45 relativ zu dem Radsatzlagergehäuse 47 abgefangen und gedämpft werden.
Tritt beispielsweise der erste Puffer 22 mit dem Radsatzlagergehäuse 47 in Kontakt, so wird der über einen in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigten elastischen ersten Ring 24 mit dem ersten Gehäuseteil 2 verbundene erste Puffer 22 in Richtung der ersten Fluidkammer 18 gedrückt und das Fluid wird von der ersten Fluidkammer 18 über die Fluidkanäle der Platte 4 in die zweite Fluidkammer 19 verdrängt.
Das Elastikelement weist dabei Dämpfungs- und Steifigkeitseigenschaften auf, welche, wie im Zusammenhang mit Fig. 1 und Fig. 2 beschrieben, von geometrischen Eigenschaften der Fluidkanäle abhängen.
Das erste Gehäuseteil 2, das zweite Gehäuseteil 3 und die Platte 4 sind über eine erste Verbindungsschraube 9 und eine erste Mutter 11, eine zweite Verbindungsschraube 10 und eine zweite Mutter 12 sowie, in Fig. 5 nicht sichtbar, eine dritte Verbindungsschraube und eine dritte Mutter sowie eine vierte Verbindungsschraube und eine vierte Mutter miteinander lösbar verbunden.
Zwischen dem Aufsatz 49 und dem Träger 48 sind zur Federung von Bewegungen der Antriebseinheit 45 relativ zu dem Radsatzlagergehäuse 47 weiterhin eine erste Schichtfeder 50 und eine zweite Schichtfeder 51 vorgesehen. Die erste Schichtfeder 50 ist mit einer linken Innenseite des Trägers 48 sowie mit einer rechten Außenseite des Aufsatzes 49 verschraubt, die zweite Schichtfeder 51 mit einer rechten Innenseite des Trägers 48 sowie mit einer linken Außenseite des Aufsatzes 49.
Das erfindungsgemäße Elastikelement kann nicht nur zwischen Antriebseinheiten 45 und Radsatzlagergehäusen 47 von Schienenfahrzeugen zum Einsatz kommen, es ist beispielsweise auch dessen Einsatz in Radsatzführungseinrichtungen von Schienenfahrzeugen oder in Motorlagern von Kraftfahrzeugen etc. denkbar.

Liste der Bezeichnungen

1: Gehäuse
2: Erstes Gehäuseteil
3: Zweites Gehäuseteil
4: Platte
5: Erste Verbindungsbohrung
6: Zweite Verbindungsbohrung
7: Dritte Verbindungsbohrung
8: Vierte Verbindungsbohrung
9: Erste Verbindungsschraube
10: Zweite Verbindungsschraube
11: Erste Mutter
12: Zweite Mutter
13: Erste Befestigungsbohrung
14: Zweite Befestigungsbohrung
15: Dritte Befestigungsbohrung
16: Erste Befestigungsschraube
17: Zweite Befestigungsschraube
18: Erste Fluidkammer
19: Zweite Fluidkammer
20: Erste Stirnseite
21: Zweite Stirnseite
22: Erster Puffer
23: Zweiter Puffer
24: Erster Ring
25: Zweiter Ring
26: Erste Stirnfläche
27: Zweite Stirnfläche
28: Erste Bohrung
29: Zweite Bohrung
30: Dritte Bohrung
31: Vierte Bohrung
32: Fünfte Bohrung
33: Plattengrundfläche
34: Plattendeckfläche
35: Erstes Bohrbild
36: Zweites Bohrbild
37: Drittes Bohrbild
38: Viertes Bohrbild
39: Fünftes Bohrbild
40: Erste Spiralkanalplatte
41: Zweite Spiralkanalplatte
42: Erste Ausnehmung
43: Zweite Ausnehmung
44: Ende
45: Antriebseinheit
46: Radsatz
47: Radsatzlagergehäuse
48: Träger
49: Aufsatz
50: Erste Schichtfeder
51: Zweite Schichtfeder

Claims

Elastikelement für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Fahrwerk eines Schienenfahrzeugs, mit einem Gehäuse und mit zumindest einem mit dem Gehäuse elastisch verbundenen ersten Puffer sowie zumindest einer ersten Fluidkammer und einer zweiten Fluidkammer, welche von dem Gehäuse ummantelt sind, dadurch gekennzeichnet,
dass das Gehäuse (1) zumindest ein erstes Gehäuseteil (2) und ein zweites Gehäuseteil (3) umfasst, welche miteinander verbunden sind, wobei dem zumindest ersten Gehäuseteil (2) und dem zweiten Gehäuseteil (3) zumindest eine Platte (4) mit zumindest einem Fluidkanal, welcher die zumindest eine Platte (4) durchdringend und die zumindest erste Fluidkammer (18) mit der zweiten Fluidkammer (19) verbindend vorgesehen ist, zwischengeordnet sowie mit dem Gehäuse (1) lösbar verbunden ist und wobei der zumindest erste Puffer (22) an die zumindest erste Fluidkammer (18) angrenzend angeordnet ist, wobei das Gehäuse (1) mit einer ersten Fahrzeug- bzw. Fahrwerkskomponente verbindbar ist und zumindest der erste Puffer (22) mit einer zweiten Fahrzeug- bzw. Fahrwerkskomponente in Kontakt bringbar ausgerichtet ist.
Elastikelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Gehäuse (1) ein zweiter Puffer (23) elastisch verbunden ist.
Elastikelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der erste Puffer (22) auf einer ersten Stirnseite (20) des Gehäuses (1) vorgesehen ist.
Elastikelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest erste Puffer (22) von einem elastischen ersten Ring (24) ummantelt ist und der erste Ring (24) von dem zumindest ersten Gehäuseteil (2) ummantelt ist, wobei der zumindest erste Puffer (22) aus dem zumindest ersten Gehäuseteil (2) herausragend angeordnet ist.
Elastikelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Platte (4) zumindest eine erste Bohrung (28) zwischen einer Plattengrundfläche (33) und einer Plattendeckfläche (34) aufweist.
Elastikelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Platte (4) eine erste Bohrung (28), eine zweite Bohrung (29), eine dritte Bohrung (30), eine vierte Bohrung (31) sowie eine fünfte Bohrung (32) aufweist, wobei die erste Bohrung (28), die zweite Bohrung (29), die dritte Bohrung (30) und die vierte Bohrung (31) an Ecken eines gedachten Rechtecks vorgesehen sind und die fünfte Bohrung (32) mittig in dem Rechteck vorgesehen ist.
Elastikelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Platte (4) als Spiralkanalplatte ausgebildet ist.
Elastikelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem zumindest ersten Gehäuseteil (2) und dem zweiten Gehäuseteil (3) zumindest eine, an die zumindest eine Platte (4) angrenzende erste Spiralkanalplatte (40) zwischengeordnet sowie mit dem Gehäuse (1) lösbar verbunden ist, wobei die zumindest erste Bohrung (28) der zumindest einen Platte (4) sich mit einem Ende (44) einer spiralförmigen ersten Ausnehmung (42) der zumindest ersten Spiralkanalplatte (40) deckend angeordnet ist.
Elastikelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der erste Puffer (22) eine als Gleitfläche ausgebildete erste Stirnfläche (26) aufweist.