WO2014177592A1 - Shaft arrangement with flexible spacer unit - Google Patents

Shaft arrangement with flexible spacer unit Download PDF

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WO2014177592A1
WO2014177592A1 PCT/EP2014/058768 EP2014058768W WO2014177592A1 WO 2014177592 A1 WO2014177592 A1 WO 2014177592A1 EP 2014058768 W EP2014058768 W EP 2014058768W WO 2014177592 A1 WO2014177592 A1 WO 2014177592A1
Authority
WO
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Prior art keywords
shaft
hub
spacer unit
stiffness
axial direction
Prior art date
Application number
PCT/EP2014/058768
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Armin Luzi
Nathan Cartwright
Original Assignee
Bombardier Transportation Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bombardier Transportation Gmbh filed Critical Bombardier Transportation Gmbh
Priority to EP14720965.4A priority Critical patent/EP2991884A1/en
Publication of WO2014177592A1 publication Critical patent/WO2014177592A1/en

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F15/00—Axle-boxes
    • B61F15/12—Axle-boxes with roller, needle, or ball bearings
    • B61F15/14—Axle-boxes with roller, needle, or ball bearings constructed for taking-up axial pressure

Definitions

  • the present invention relates to a shaft assembly, in particular a
  • Wheel set shaft assembly for a rail vehicle comprising a shaft member, in particular for transmitting a drive torque, a first hub member and a second hub member, wherein the shaft member defines an axial direction, a radial direction and a circumferential direction.
  • the first hub member and the second hub member are seated adjacent to each other in the axial direction and fixed on the shaft member in the axial direction and the circumferential direction.
  • the first hub element has a first rigidity in a load direction, in particular in the axial direction, while the second hub element has a second rigidity in the load direction.
  • the invention further relates to a chassis and a vehicle with such a shaft assembly and a method for producing such a shaft assembly.
  • abrasion particles In turn require a local Stress concentration, so increase the local stress concentrations, which can lead to the formation of local stress cracks, the crack propagation and ultimately to an early failure of the wave.
  • this mechanism can still be significantly enhanced by high contact forces between these components, which act in the axial direction due to the deflection of the shaft (on the curvature center of the bend side facing). These contact forces may possibly even lead to an undesired axial displacement of the components.
  • a plastic deformation can occur, which is often referred to as free embossing. This ultimately creates a gap between these components, penetrate into the moisture and oxygen, thus further promoting corrosion damage.
  • Wave arrangement is subjected. This is typically the lever arm or the
  • the present invention is therefore based on the object to provide a shaft assembly of the type mentioned, which does not bring the above-mentioned problems or at least to a lesser extent and in particular in a simple way a reduction of the axial forces acting in normal operation between adjacent Hub elements allows.
  • the present invention solves this problem, starting from a shaft assembly according to the preamble of claim 1 by the features stated in the characterizing part of claim 1.
  • the present invention is based on the technical teaching that at
  • the load direction in the sense of the present invention should not only designate a translational direction, for example the axial direction, but rather also rotational directions, in particular the direction of the bending of the shaft element about one perpendicular to the axis of the shaft element extending bending axis.
  • the corresponding rigidity along a translational direction in addition to the rigidity of the component in question, the corresponding rigidity along a translational direction,
  • the axial direction in certain variants of the invention thus also to the flexural rigidity of the component in question about the associated bending axis.
  • the rigidity of the spacer unit is not chosen arbitrarily. Rather, the geometric parameters and the
  • Material parameters, in particular the rigidity of the distance unit preferably coordinated so that at a predetermined end position or deformation in the idle state, a predetermined axial force acts on the two hub elements.
  • a predetermined axial force acts on the two hub elements.
  • Another advantage of such a coordinated design of the distance unit lies in the possibility of achieving a defined axial prestressing between the two hub elements which varies as little as possible during deflection of the shaft.
  • This advantageously ensures, for example, that one of the hub elements (for example a bearing ring) is fixed in its position by the defined axial prestress (for example against an adjacent one) Stop, like one
  • the invention therefore relates to a shaft assembly, in particular a wheel set shaft assembly for a rail vehicle, having a shaft element, in particular for transmitting a driving torque, a first hub member and a second hub member, wherein the rolling element defines an axial direction, a radial direction and a circumferential direction.
  • the first hub member and the second hub member are seated in the axial direction adjacent and fixed in the axial direction and the circumferential direction on the shaft member.
  • the first hub element has a first rigidity in a load direction, in particular in the axial direction, while the second hub element has a second rigidity in the load direction.
  • a spacer unit is disposed between the first hub member and the second hub member, the spacer unit communicating with the first hub member and the second hub member.
  • the distance unit has to reduce a Carbonaxialkraft, which in particular in a deflection of the shaft member along the axial direction of the first
  • Hub element and the second hub member acts in the load direction, at least in an undeformed initial state, a third stiffness, which is less than the first stiffness and / or the second stiffness.
  • the third stiffness can basically be chosen arbitrarily low to a
  • the third stiffness is 2% to 80%, preferably 5% to 60%, more preferably 5% to 30%, of the first stiffness.
  • the two hub elements can have substantially the same as well as different stiffness along the load direction. Additionally or alternatively, therefore, the first stiffness may be 50% to 150%, preferably 75% to 125%, more preferably 90% to 110%, in particular substantially 100%, of the second stiffness.
  • the Stiffness is, the lower the variation of the Basicaxialkraft.
  • the parameters (in particular the material and the geometry) of the spacer unit are selected such that during operation the smallest possible variation of the operating axial force (between the idle state and the state with maximum deflection of the shaft element) results.
  • the space available between the two hub elements and the axial force or axial prestress to be achieved in the rest state between the two hub elements can be limiting. For example, if a small variation of
  • the third stiffness is selected so that the operating axial force between a rest state and a maximum loaded state, ie a state with in the
  • the reduced third stiffness can be achieved via one or more measures reducing the rigidity of the spacer unit in the load direction. So it can be realized alone or in combination with other measures on the material properties of the distance unit.
  • the first hub element may comprise a first material having a first material rigidity
  • the second hub element may comprise a second material having a second material rigidity
  • the spacer unit may comprise a third material having a third material rigidity, the third material rigidity being 10% to 80%, preferably 20%. to 70%, more preferably 30% to 60%, of the first material stiffness is.
  • the two hub elements along the load direction may have both substantially the same and different stiffness. Additionally or alternatively, therefore, the first material stiffness 50% to 150%, preferably 75% to 125%. more preferably 90% to 1 10%, in particular substantially 100%, of the second material stiffness.
  • the vote of the third stiffness on the desired geometric boundary conditions for example, the desired axial distance of the hub elements
  • the desired axial force on the adjacent hub elements in particular their variation in operation, possibly even alone on the geometry of Distance unit
  • the same material can also be used for the spacer unit as for the hub elements.
  • the spacer unit can also be formed in one piece with one of the hub elements.
  • the resilient element may be formed by at least one elastic element, which is displaceably delimited by at least one casing device in the axial direction, which may in particular be a substantially cylindrical elastic element.
  • the sheath means displaceable relative to the elastic element ensures that the elastic element remains in its position, whereby an axial stiffening by the sheathing device can be avoided by the displaceability.
  • the elastic element may in certain variants of the invention also comprise a fluid which is enclosed in at least one fluid chamber of the spacer unit. This may in particular be a compressible fluid. Furthermore, it can be provided that the fluid chamber can be filled with the fluid via a valve device and / or emptied. Additionally or alternatively, an internal pressure in the fluid or the fluid chamber can be set via the valve device for setting the third rigidity and / or the operating axial force.
  • the use of a fluid has the particular advantage that the pressure balance in the (circulating) fluid chamber ensures that the entire circumference of the
  • a (compressible or incompressible) fluid in a (in the circumferential direction of the shaft member) circulating fluid chamber this movement may even compensate without increasing the internal pressure, and therefore without resistance, as long as the total volume of the fluid chamber does not change.
  • the third stiffness in the sense of the present invention designates a flexural rigidity, while the spacer unit with the fluid chamber in the axial direction (that is to say with a purely axial load) can have a significantly higher rigidity.
  • the internal pressure in the Fiuidhunt may optionally be reduced again to realize the desired in operation low third stiffness or a desired axial bias.
  • incompressible fluid such as water to fill
  • incompressible fluid can then optionally be replaced by a correspondingly compressible fluid or medium, which is then optionally applied with the desired internal pressure in order to achieve the desired, correspondingly reduced (axial) third stiffness.
  • any suitable media can be considered for the fluid.
  • media may be used which (in the temperature range to be expected in normal operation) have a correspondingly high viscosity, ie are viscous, so that (compared to a low-viscosity medium) correspondingly less effort is required for sealing of the
  • Fiuidhunt must be operated.
  • a silicone oil is used as the fluid in normal operation.
  • fluid systems made of liquids and gases, for example foamed liquids, or only gases.
  • the sealing of the fluid chamber can basically be done in any suitable manner. So separate sealing elements can be used.
  • the fluid chamber may be limited or sealed by a corresponding pressure-tight element. This makes it particularly easy to produce configurations with high reliability.
  • the spacer unit comprises at least one in the
  • Axial direction compliant portion wherein the resilient portion comprises a plastic material and / or a composite material and / or a metallic material.
  • the material properties of the spacer unit are chosen such that the maximum operating loads acting in normal operation remain below the plastic limit of the material, so that the spacer unit does not plastically deform or creep during operation.
  • the material properties are therefore preferably chosen so that the distance unit has no or only very small setting amounts during operation. In principle, all materials which fulfill this requirement can be used for the distance unit.
  • the reduced third stiffness can be achieved in whole or in part, but also by constructive or geometric measures, for example by means of one or more recesses or the like in the spacer unit in the yielding sections are formed, which reduce the rigidity of the spacer unit in the load direction.
  • the spacer unit may comprise at least one resilient element in the load direction, wherein the resilient element is designed in particular in the manner of a spring and / or in the manner of a sleeve and / or in the manner of a bellows.
  • the compliance can be realized in any way.
  • An increased compliance or reduced rigidity can be achieved particularly easily if the resilient element has at least one bending section to achieve the reduced third rigidity, the bending section then undergoing a bending deformation under a force acting on the spacer unit in the axial direction.
  • the bending section can be a particularly easy to implement variants
  • Bieeformeformierbaren arm portion in the region of at least one extending in the radial direction indentation or bulge of the resilient element is trained.
  • the resilient element is designed as a substantially annular or cylindrical element and the indentation or bulge is formed circumferentially, in particular in the circumferential direction.
  • the indentation or bulge may in this case be slit-shaped. Additionally or alternatively, the indentation or bulge may be formed in particular by a radial cut of the resilient element.
  • the compliant element can be manufactured as a separate element and then connected in any manner with one or both hub elements.
  • the compliant element is formed integrally with the first hub member or the second hub member.
  • the spacer unit can contact the two hub elements in the assembled state in any way in a contact area. So it can easily at corresponding, for example, perpendicular to the longitudinal axis of the shaft member
  • the spacer unit preferably contacts the first hub element or the second hub element in a contact region, wherein a centering device for centering the spacer unit with respect to the hub element is provided in the contact region. This results in a simple manner a defined position of the spacer unit with respect to the hub member.
  • a design may be chosen in which (for example, due to continuous in the radial direction
  • a generally annular space defined by the spacer unit, the hub members and the shaft member is open to the environment.
  • a gap is sealed in order to prevent the entry of moisture or oxygen as much as possible and thus possible
  • the spacer unit is formed and connected to the hub members such that the annular space is sealed from the environment.
  • a sealing device for sealing a gap between the spacer unit and the hub member is provided.
  • the hub elements can in principle be fixed in any manner on the shaft element, in particular, the connection can be made at least partially in a form-fitting and / or frictional and / or cohesive manner. Because of the connection which is particularly simple to manufacture, the first hub element and / or the second hub element is preferably connected to the shaft element via a press fit or a shrink fit.
  • the thrust force that exceeds the joining resistance (primarily a frictional resistance) between the hub element and the shaft element is then preferably adjusted so that the deformed distance unit at the desired end position of the hub element causes an elastic restoring force which just compensates for this excess of thrust force and thus the advancement of the hub member finished.
  • the deformation capacity of the spacer unit should then preferably not be exhausted in order to be able to realize the reduced rigidity in a simple manner.
  • at least one of the hub members is seated in a seating area with a press fit on the shaft member and a maximum thrust force is applied to produce the interference fit in the axial direction which exceeds the joint resistance between the hub member and the shaft member by a differential force.
  • Distancing unit is then designed such that it assumes a pre-formed state under the action of the differential force in the axial direction, in which a required for the reduction of Radio Quality deformation reserve of the distance unit is available.
  • the interference fit is predetermined by a maximum torque and / or a maximum axial force which, via the pairing of hub element and shaft element, is lower than the operating conditions to be expected in normal operation, in particular
  • the third stiffness (ie, the rigidity of the spacer unit in the load direction) may optionally vary in the bending deformation of the shaft assembly, for example, by contacting certain portions of the spacer unit in this deformed state or by otherwise altering the geometry in a manner (e.g. changed power flow or changed lever ratios) leads to a variation of the axial stiffness.
  • the distance unit in the cases in which the shaft element in the region of the distance unit undergoes a maximum deflection in a normal operation, the distance unit is designed such that it assumes a maximum deformed final state at the maximum deflection, wherein the third stiffness of the distance unit in the maximum deformed final state corresponds to at most 150%, preferably at most 120%, more preferably 100% to 110% of the third stiffness in the initial state.
  • the stiffening of the spacer unit to be as small as possible during the deformation, so that there is no significant increase in the axial force acting on the adjacent hub elements as a result.
  • the spacer unit comprises at least one axially compliant section whose free deformation capacity is not exhausted in the maximum deformed final state.
  • the resilient portion is preferably designed as a bending section whose free bending deformation capacity is not exhausted in the maximum deformed final state.
  • the present invention further relates to a chassis, in particular for a
  • Shaft assembly is designed in particular as internally mounted Radsatzwellenan Aunt. It further relates to a vehicle, in particular a rail vehicle, with such a chassis according to the invention.
  • the present invention finally relates to a process for the preparation of a
  • Hub element is applied in a seating area with a press fit on the shaft member.
  • a press fit is in this case in the axial direction a
  • Shaft arrangement are to be transmitted.
  • Hub element increases, while the third stiffness of the spacer unit is reduced after the production of the press fit in an end position of the other hub member. In this case, to vary the rigidity of the spacer unit and / or to vary the
  • Figure 1 is a schematic view of a portion of a preferred embodiment of the vehicle according to the invention with a preferred embodiment of the chassis according to the invention, which comprises a preferred embodiment of the shaft assembly according to the invention in a first state.
  • Figure 2 is a schematic view of the shaft assembly of Figure 1 in a second
  • FIG. 3 is a schematic view of part of another preferred embodiment
  • Figure 4 is a schematic view of part of another preferred embodiment
  • FIG. 5 is a schematic view of part of another preferred embodiment
  • Figure 6 is a schematic view of part of another preferred embodiment
  • the vehicle 101 comprises a (not shown) car body, which is supported in the region of both ends in a conventional manner in each case on a chassis in the form of a (only partially shown in Figure 1) bogie 102 with two internally mounted wheelsets 103 (of which in Figure 1 only one wheel set 103 is shown in fragmentary form).
  • a (not shown) car body which is supported in the region of both ends in a conventional manner in each case on a chassis in the form of a (only partially shown in Figure 1) bogie 102 with two internally mounted wheelsets 103 (of which in Figure 1 only one wheel set 103 is shown in fragmentary form).
  • the present invention may be used in conjunction with any other configurations. So it can also be used for externally mounted wheelsets. Likewise, it can be used in variants in which the car body is only supported directly on a chassis.
  • other wheel units such as pairs of wheels, or individual wheels may be provided instead of wheelsets.
  • FIG. 1 shows a vehicle coordinate system x, y, z (predefined by the wheel contact plane of the bogie 102) in which the x-coordinate is the vehicle longitudinal direction, the y-coordinate is the vehicle transverse direction and the z-coordinate Coordinate the vehicle height direction of the
  • Rail vehicle 101 denote.
  • the wheelset 103 comprises a shaft arrangement according to the invention in the form of a
  • the wheelset shaft assembly 104 includes for this purpose a shaft element in Shape of a shaft 105 on which an inner ring 106.1 of a wheel bearing 106 is seated with a press fit as a first hub element. In an axial direction of the wheelset (y-direction) is seated on the shaft 105 with a press fit a second hub member in the form of a hub 107.1 of an impeller 07 of the wheel 103. Further, on the shaft 105, among other things, a drive gear (not shown) of a transmission 106 sit over which the drive torque or the drive power of a (not shown) motor is transmitted to the shaft 105.
  • Radsatzwellenan Extract 104 is subjected and which from view or in a
  • Coordinate system of the shaft assembly 04 rotates.
  • the ratio of this lever arm to the average press fit diameter D of the pressed-on components is L> 1.5 D, so that a comparatively high deflection of the shaft 105 occurs.
  • Such a deflection of the shaft 105 leads in conventional designs in which the two adjacent hub elements in the axial direction (y-direction) abut each other, on the curvature center of the bend side facing (in the present example, on the top of the shaft 105) to one caused by the curvature of the shaft 105 axial approach of the two adjacent hub elements.
  • This axial approach of the adjacent hub elements can lead to relatively high axial contact forces FB between the two hub elements with the disadvantages described above with regard to the accelerated or reinforced
  • Contact force FB thereby depends on the respective first stiffness S1 of the first hub element 106.1 and the second rigidity S2 of the second hub element 107.1 present in the axial direction (as the load direction).
  • a spacer unit 108 designed in the manner of a substantially cylindrical sleeve is arranged between the first hub element 106.1 and the second hub element 107.1.
  • Distance unit 108 is arranged coaxially with the shaft 105 and is in each case with the first Hub element 106.1 and the second hub member 107.1 via a centering 106.2 and 107.2 in conjunction.
  • the distance unit 108 has to reduce a Carbonaxialkraft FB, which acts in the (caused by the bending moment MB) deflection of the shaft 105 along the axial direction of the first hub member 106.1 and the second hub member 107.1, in the
  • Axialraum in the undeformed initial state (shown in Figure 1) a third stiffness S3, which is less than a first stiffness S1 of the first hub member 106.1 and the second rigidity S2 of the second hub member 107.1.
  • axial rigidity S3 of the spacer unit 108 causes between the hub elements 106.1 and 107.1 (in comparison to conventional, directly adjacent hub elements) in
  • the spacer unit 108 thus forms a resilient axial buffer between the two hub elements 106.1 and 107.1.
  • the first stiffness S1 and the second stiffness S2 are in the present example in FIG.
  • third stiffness S3 is about 20% of the first stiffness. It is understood, however, that in other variants of the invention, other relationships between the axial stiffnesses may be present.
  • the third stiffness S3 reduced (compared to the first stiffness S1 and the second stiffness S2) is important insofar as it has an influence on the increase in the operating axial force FB with increasing deflection of the shaft 105.
  • the reduced compared to S1 and S2 third stiffness S3 is achieved in the present example over several the axial rigidity of the spacer unit 108 reducing measures.
  • One factor here is the material or the material properties of the spacer unit 108.
  • the first hub element 106.1 is produced from a first material having a first material stiffness
  • the second hub element 107.1 is produced from a second material having a second material stiffness
  • the spacer unit 108 is made from a third material is made with a third material stiffness. While the first material rigidity and the second material rigidity essentially correspond to one another, wherein the third material rigidity is approximately 70% of the first material rigidity, this alone results in a reduced third stiffness S3 of the spacer unit 108 compared with S1 and S2.
  • the (in the axial direction) central part of the spacer unit 108 is formed as a resilient element 108.1, by two in the radial direction and the circumferential direction of the cylindrical distance unit 108 (or the shaft 105) extending recesses 108.2 and 108.3 are provided.
  • the recesses 108.2 and 108.3 are each in the circumferential direction of the cylindrical distance unit 108 extending (to the shaft 105 and each other) coaxial slots formed in the resilient element 108.1. While the first slot 108.2 extends in the manner of a recess from the outside into the resilient element 108.1 into close to the inner circumference, the second slot 108.3 extends in the manner of a
  • the resilient element 108.1 has a substantially S-shaped sectional contour in a sectional plane containing the longitudinal axis of the shaft 105 (eg, the plane of the drawing of Figure 1), wherein at the bottom of the respective recess 108.2 and 108.3 a bend deformable arm portion 108.4 or 108.5 is formed.
  • the axial compliance or the third stiffness S3 can be particularly simple in this design on the dimensions of the arm portions 108.4 and 108.5 in the axial direction and the radial direction and the distance of the arm sections 108.4 and 108.5 in the
  • Radial direction can be adjusted. It is true that the smaller the dimension of the arm sections 108.4, 108.5 in the radial direction, the smaller the dimension of the arm sections 108.4, 108.5 in the radial direction and the greater the distance between the arm sections 108.4, 108.5 in FIG the radial direction.
  • only one of the slots for example the outer slot 108.2 can be provided, so that in a sectional plane containing the longitudinal axis of the shaft 105 (eg the drawing plane of FIG U-shaped sectional contour results.
  • the resilient element 108.1 preferably does not lie against the end surfaces of the hub elements in the region above the bending-deformable arm section 108.4 in order not to block the relative movement at this point.
  • the substantially annular space 1 which is defined by the spacer unit 108, the hub elements 106.1, 107.1 and the shaft 105, sealed to the environment to prevent the entry of moisture or
  • the outer skin of the sleeve-shaped, the spacer unit is formed closed, while the gap between the hub member 106.1, 107.1 and the spacer unit 108 in the respective contact area over a
  • Sealing device in the form of an O-ring 111 (or the like) is sealed.
  • the hub elements 106.1, 107.1 are connected in the present example because of the particularly easy to manufacture connection via a press fit with the shaft 105.
  • the respective interference fit is designed so that under normal operating conditions,
  • the first hub element 106.1 (with the larger inner diameter) is first pressed onto the shaft 105 in the axial direction until it rests against a stop in the form of a shaft shoulder 105.1. Subsequently, the spacer unit 108 is pushed onto the first hub member 106.1, before then the second hub member 107.1 (with the smaller inner diameter) is pressed onto the shaft 105 in the axial direction.
  • Hub member are omitted 107.1 when pressing, since the distance unit 108 is designed so that it represents a Voschubbegrenzung or a stop for the hub member 107.1.
  • the maximum thrust force or joining force FS is adjusted such that a differential thrust force DFS which exceeds the joining resistance WF between the hub element 107.1 and the shaft 105 results, which is compensated at the desired end position of the hub element 107.1 by an elastic restoring force FRS which consists of a slight deformation of the spacer unit 108 results. Therefore, so will the
  • the material parameters and the geometric parameters of the spacer unit 108 are selected such that the spacer unit 108 in the pre-formed state exerts a defined axial force FBR on the hub elements 106.1, 107.1 already in the quiescent state (see FIG. 1).
  • FBR axial force
  • Shaft shoulder 105.1 experiences, which in addition to its interference fit on the shaft 105 secures its correct position on the shaft. This can be particularly advantageous in the case of the use of bearings, which also transmit considerable forces in the axial direction, for example in tapered roller bearings.
  • Distance unit 108 may also be ensured that even at maximum deflection of the shaft 105 on the center of curvature of the shaft 105th
  • Allow distance unit 108 Allow distance unit 108.
  • the distance unit 108 is designed so that the third stiffness S3 remains substantially unchanged over the entire normal operating range, that is, up to the maximum deflection of the shaft 105 to be expected in normal operation, so that even in a maximum deformed final state sufficient reduction of the force acting on the hub elements 106.1, 107.1 axial force FB is achieved.
  • the third stiffness S3 is also chosen so that over the entire
  • the third stiffness (in the present example but also in any other variants of the invention) is selected so that the Cellaxialkraft FB between the idle state and the maximum loaded state (with the maximum in normal operation expected deflection of the shaft 105) by less than 30 %, preferably less than 20%, more preferably less than 10%, varies.
  • the axial stiffness S3 of the spacer unit 108 may also vary in the bending deformation of the shaft assembly 104, for example by certain portions of the spacer unit successively contacting each other during deformation.
  • the third stiffness S3 in the maximum deflection is preferably at most 150%, preferably at most 120%, more preferably 100% to 110% of the third stiffness S3 in undeformed initial state.
  • the spacer unit 108 or the compliant element 108.1 is manufactured as a separate element, which is then connected in the manner described above with the two hub elements 106.1 and 107.1. It is understood, however, that in other variants of the invention it can also be provided that the spacer unit 108 or the resilient element 108.1 is formed integrally with the first hub element 106.1 or the second hub element 107.1.
  • the spacer unit 108 With regard to the materials used for the spacer unit 108, basically there is an almost unlimited freedom of choice, as provided in the present example, no one-piece connection with one of the hub elements 106.1, 107.1.
  • the resilient element 108.1 of the spacer unit 108 is formed of a metallic material.
  • the resilient element 108.1 can additionally or alternatively also be constructed from any other materials.
  • the material of the resilient element 108. 1 additionally or alternatively a plastic material and / or a
  • the distance unit 108 only fulfills the function of
  • the distance unit 108 may integrate other functions in other variants of the invention. For example, it can carry other functional components, such as
  • depressions or rings for non-contact sealing devices as indicated in Figure 1 by the dashed contour 113.
  • the shaft assembly 204 may replace the shaft assembly 104 in the vehicle 101.
  • the shaft assembly 204 is similar in its basic function and its basic structure of the shaft assembly 104, so that only the differences should be discussed here.
  • similar components are provided with reference numerals increased by 100, while identical components are provided with identical reference numerals. Unless otherwise stated below, reference is made expressly to the above statements with regard to the features and properties of these components.
  • the difference of the shaft assembly 204 to the shaft assembly 104 is merely that the compliant member 208.1 of the spacer 208 seated on the assembly of shaft and hub members indicated by the contour 214 is bellows-like with substantially undulating or sinusoidal indentations 208.2 or bulges 208.3 is formed.
  • the shaft assembly 304 may replace the shaft assembly 104 in the vehicle 101.
  • the shaft assembly 304 is similar in its basic function and its basic structure of the shaft assembly 104, so that only the differences will be discussed here, in particular similar components are provided with increased by 200, reference numerals, while identical components are provided with identical reference numerals. Unless otherwise stated below, reference is made expressly to the above statements with regard to the features and properties of these components.
  • FIG. 4 which shows a part of the spacer unit 308, the difference between the shaft arrangement 304 and the shaft arrangement 104 is merely that the resilient element 308.1 of the spacer unit 308 is in the form of a cylindrical elastic Bush is formed, which is held by a sheath means 308.6 in position.
  • the casing device 308.6 comprises an outer cylindrical bushing 308.7, an inner cylindrical bushing 308.8 and two end disks 308.9 for this purpose.
  • the outer sleeve 308.7 sits (sealed) on the hub members 106.1, 107.1, while the end plates 308.9 are slidably engaged with the inner periphery of the outer sleeve 308.7 and with the outer periphery of the inner sleeve 308.8.
  • the end plates 308.9 lie in the axial direction on the hub elements 106.1, 107.1 and limit the resilient element 308.1 in the axial direction.
  • the elastic element may also be formed by a plurality of elastic sub-elements, which may adjoin one another in the radial direction and / or in the axial direction.
  • the shaft assembly 404 may replace the shaft assembly 104 in the vehicle 101.
  • the shaft assembly 404 is similar in its basic function and its basic structure of the shaft assembly 104, so that only the differences should be discussed here.
  • similar components are provided with reference numerals increased by the value 200, while identical components are provided with identical reference numerals. Unless otherwise stated below, reference is made expressly to the above statements with regard to the features and properties of these components.
  • FIG. 4 which shows a part of the spacer unit 408, the difference between the shaft arrangement 404 and the shaft arrangement 104 consists only in that the resilient element 408.1 of the spacer unit 408, in the form of a cylindrical bushing with two rows of substantially one another extending the circumferential direction
  • elongated, slot-shaped openings 408.2 and 408.3 of the cylinder jacket is formed.
  • the elongated apertures 408.2 and 408.3 are offset relative to each other in the circumferential direction (in the present example by about half a period of the openings 408.2 and 408.3).
  • bending-deformable arm sections 408.4 are formed, which ensure the reduction of the axial rigidity S3.
  • the shaft assembly 504 may replace the shaft assembly 104 in the vehicle 101.
  • the shaft assembly 504 is similar in its basic function and its basic structure of the shaft assembly 304, so that only the differences should be discussed here.
  • similar components are provided with reference numerals increased by the value 200, while identical components are provided with identical reference numerals. Unless otherwise stated below are made, reference is made expressly to the above statements with regard to the features and properties of these components.
  • FIG. 6 which shows a part of the spacer unit 508, the difference between the shaft arrangement 504 and the shaft arrangement 304 is merely that the resilient element 508.1 of the spacer unit 508 is again formed in the manner of a cylindrical elastic bush which passes through a wrapping device 508.6 is held in position, the compliant element 508.1 but is designed as a fluid chamber with a resilient hollow chamber element 508.10, whose sealed against the environment (in the circumferential direction of the shaft 105) circulating interior 508.11 is filled with a fluid 508.12.
  • the casing 508.6 again comprises an outer cylindrical bushing 508.7, an inner cylindrical bushing 508.8 and two end plates 508.9.
  • the outer sleeve 508.7 is seated (sealed) on the hub members 106.1, 107.1, while the end discs 508.8 are slidably engaged with the inner periphery of the outer sleeve 508.7 as well as with the outer periphery of the inner sleeve 508.8.
  • the end plates 508.8 lie in the axial direction on the hub elements 106.1, 107.1 and limit the resilient element 508.1 in the axial direction. They continue to center the inner sleeve 508.8, whose axial length is chosen so that even with maximum deflection of the shaft 105 to (the axial stiffness S3 increasing) simultaneous contact with the hub elements 106.1, 107.1 comes.
  • the fluid chamber 508.10 of the resilient element 508.1 can be filled in the present example via a valve device 508.13 with the fluid 508.12 and emptied.
  • the internal pressure P in the compressible fluid 508.12 or the fluid chamber 508.10 can be adjusted via the valve device 508.13 in order to set the third stiffness S3 and the operating axial force FB and their deflection-dependent course.
  • a valve device may also be missing.
  • the use of the fluid has the particular advantage that the pressure compensation in the (circulating) fluid chamber ensures that the entire circumference of the hub elements 106.1, 107.1 prevails substantially the same axial surface pressure, as already described above.
  • the highest possible third stiffness S3 can be set when pressing on the second hub element 107.1 in order to achieve a clearly defined limitation of the end position of the second hub element 107.1 in a simple manner. Thereafter, the internal pressure P in the fluid chamber 508.10 can be reduced again in order to realize the desired low third stiffness S3 or a predetermined operating axial force FB during operation.
  • substantially incompressible fluids 508.11 becomes possible due to the particular load situation or kinematics of the deformation of the shaft arrangement 504.
  • the hub elements 106.1, 107.1 approach, while the hub elements 106.1, 107.1 move away from one another on the opposite side of the shaft 105.
  • the fluid 508.1 in the circulating fluid chamber 508.10 may compensate for this movement, possibly even without an increase in the internal pressure, and therefore without resistance, as long as the total volume of the fluid chamber 508.10 does not change.
  • Deformation is then determined substantially only by the flow resistance of the fluid 508.12 in the fluid chamber 508.10). It should be noted at this point that the third stiffness S3 in this case relates to the specific deformation situation with deflection of the shaft element, while the spacer unit 508 with the fluid chamber 508.10 under purely axial load (for example, during assembly or pressing the second hub member 107.1) can have a significantly higher axial rigidity.
  • valve device 508.13 may be missing, since the distance unit 508 or the fluid chamber 508.10 has different third rigidities S3, depending on the load case.
  • the second hub element 107.1 under purely axial load (due to the incompressibility of the fluid 508.12), it has a very high axial rigidity S3, while this axial rigidity S3 under bending load of the shaft 105 may also be without changing the filling or the internal pressure P in the fluid chamber 508.10 goes to zero.
  • the sealing of the fluid chamber 508.10 takes place in the present example by its design as a pressure-tight hollow chamber element with an elastic wall
  • such a hollow chamber element may also be missing.
  • the resilient or elastic element may also be formed by a plurality of elastic sub-elements, which may adjoin one another in the radial direction and / or in the axial direction.
  • Wheelset shaft assembly described. It is understood, however, that the invention may also be used in connection with any other drive components in which correspondingly high drive torques or drive powers are to be transmitted and damage mechanisms, such as fretting corrosion, play a role.

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Abstract

The invention relates to a shaft arrangement, in particular a wheelset shaft arrangement for a rail vehicle, comprising a shaft element (105), in particular for transmitting a drive torque, a first hub element (106.1), and a second hub element (107.1), said shaft element (105) defining an axial direction, a radial direction, and a circumferential direction. The first hub element (106.1) and the second hub element (107.1) sit on the shaft element (105) adjacently to each other in the axial direction and in a fixed manner in the axial direction and in the circumferential direction. The first hub element (106.1) has a first rigidity in a load direction, in particular in the axial direction, while the second hub element (107.1) has a second rigidity in the load direction. A spacer unit (108) is arranged between the first hub element (106.1) and the second hub element (107.1) in the axial direction, said spacer unit (108) being connected to the first hub element (106.1) and the second hub element (107.1). The spacer unit (108) has a third rigidity in the load direction at least in an initial non-deformed state in order to reduce an operational axial force which acts upon the first hub element (106.1) and the second hub element (107.1) along the axial direction in particular when the shaft element (105) is bent, said third rigidity being lower than the first rigidity and/or the second rigidity.

Description

Wellenanordnung mit nachgiebiger Distanzeinheit  Shaft arrangement with yielding distance unit
Hintergrund der Erfindung Background of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wellenanordnung, insbesondere eine The present invention relates to a shaft assembly, in particular a
Radsatzwellenanordnung für ein Schienenfahrzeug, mit einem Wellenelement, insbesondere zur Übertragung eines Antriebsmoments, einem ersten Nabenelement und einem zweiten Nabenelement, wobei das Wellenelement eine Axialrichtung, eine Radialrichtung und eine Umfangsrichtung definiert. Das erste Nabenelement und das zweite Nabenelement sitzen in der Axialrichtung benachbart und in der Axialrichtung und der Umfangsrichtung festgelegt auf dem Wellenelement. Das erste Nabenelement weist in einer Lastrichtung, insbesondere in der Axialrichtung, eine erste Steifigkeit auf, während das zweite Nabenelement in der Lastrichtung eine zweite Steifigkeit aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrwerk sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Wellenanordnung sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Wellenanordnung. Wheel set shaft assembly for a rail vehicle, comprising a shaft member, in particular for transmitting a drive torque, a first hub member and a second hub member, wherein the shaft member defines an axial direction, a radial direction and a circumferential direction. The first hub member and the second hub member are seated adjacent to each other in the axial direction and fixed on the shaft member in the axial direction and the circumferential direction. The first hub element has a first rigidity in a load direction, in particular in the axial direction, while the second hub element has a second rigidity in the load direction. The invention further relates to a chassis and a vehicle with such a shaft assembly and a method for producing such a shaft assembly.
Bei einer Vielzahl von Fahrzeugen, insbesondere modernen Schienenfahrzeugen, müssen in der Regel vergleichsweise hohe Momente bzw. Leistungen übertragen werden, um das Fahrzeug anzutreiben. Dies wirkt sich natürlich unmittelbar auf die Gestaltung des Antriebs, insbesondere der verwendeten Antriebswellen aus. So werden beispielsweise Radsatzwellen von Schienenfahrzeugen und damit verbundene Teile wie das Laufrad, das Getriebezahnrad aber auch die Lagerringe und Lagerdichtringe in der Regel durch Pressverbindungen gefügt, um einen dauerfesten Verbund zu schaffen, welcher gegebenenfalls entsprechend hohe Drehmomente übertragen kann. Dabei werden für das Aufbringen der zu verbindenden Teile auf die Welle typischerweise Fügeverfahren wie das so genannte Längspressen und das Schrumpfen verwendet. In a large number of vehicles, in particular modern rail vehicles, comparatively high torques or powers generally have to be transmitted in order to drive the vehicle. Of course, this directly affects the design of the drive, in particular the drive shafts used. For example, wheelset shafts of rail vehicles and related parts such as the impeller, the transmission gear but also the bearing rings and bearing seals are usually joined by press connections to create a durable composite, which may optionally transmit correspondingly high torques. In this case, typically joining methods such as the so-called longitudinal pressing and shrinking are used for the application of the parts to be joined to the shaft.
Alle diese Pressverbindungen sind mit dem Problem behaftet, dass ihre Dauerfestigkeit, also die ertragbare Dauerbelastung, infolge der mehr oder weniger starken Pressverbindung durch einen als Reibkorrosion bezeichneten Schädigungsmechanismus teils deutlich reduziert wird. Hierbei kommt es bei (schwellender oder wechselnder) Belastung, insbesondere Biegebelastung, zu Mikrobewegungen zwischen den Kontaktflächen der Kontaktpartner, wobei sich zumindest unterstützt durch korrosive Prozesse im All of these press connections are subject to the problem that their fatigue strength, ie the sustainable load, due to the more or less strong press connection by a designated as fretting corrosion damage mechanism is partly significantly reduced. In this case, swelling or alternating stress, in particular bending load, leads to micro-movements between the contact surfaces of the contact partners, at least supported by corrosive processes in the contact area
Kontaktbereich Abriebspartikel bilden. Diese Abriebspartikel bedingen ihrerseits eine lokale Spannungskonzentration, erhöhen also die lokalen Kerbspannungen, welche zur Bildung von lokalen Spannungsrissen, zur Rissausbreitung und letztlich zu einem frühzeitigen Versagen der Welle führen können. Contact area forming abrasion particles. These abrasion particles in turn require a local Stress concentration, so increase the local stress concentrations, which can lead to the formation of local stress cracks, the crack propagation and ultimately to an early failure of the wave.
Bei einander in Axialrichtung kontaktierenden Bauteilen kann dieser Mechanismus noch erheblich durch hohe Kontaktkräfte zwischen diesen Komponenten verstärkt werden, welche infolge der Durchbiegung der Welle (auf der dem Krümmungsmittelpunkt der Biegung zugewandten Seite) in Axialrichtung wirken. Diese Kontaktkräfte können gegebenenfalls sogar zu einer unerwünschten Axialverschiebung der Komponenten führen. In the case of axially contacting components, this mechanism can still be significantly enhanced by high contact forces between these components, which act in the axial direction due to the deflection of the shaft (on the curvature center of the bend side facing). These contact forces may possibly even lead to an undesired axial displacement of the components.
Zudem kann es in Abhängigkeit von den Materialeigenschaften der Komponenten in deren Kontaktbereich zu einer plastischen Deformation kommen, die häufig auch als Freiprägen bezeichnet wird. Hierdurch entsteht letztlich ein Spalt zwischen diesen Komponenten, in den Feuchtigkeit und Sauerstoff eindringen und somit Korrosionsschäden weiter begünstigt werden. In addition, depending on the material properties of the components in their contact area, a plastic deformation can occur, which is often referred to as free embossing. This ultimately creates a gap between these components, penetrate into the moisture and oxygen, thus further promoting corrosion damage.
Die vorgenannten Korrosionsmechanismen können zudem zu einer Kontamination der Radsatzlager (bei Kegelrollenlagereinheiten beispielsweise über einen zentralen The above-mentioned corrosion mechanisms can also lead to contamination of the wheelset bearings (in the case of tapered roller bearing units, for example, via a central bearing)
Zwischenring) führen, welche zu einer unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten natürlich unerwünschten Reduktion der Inspektions- bzw. Wartungsintervalle der Lager führt. Intermediate ring) lead, which leads to an economic point of course undesirable reduction of inspection or maintenance intervals of the bearing.
Besonders drastisch gestaltet sich der vorbeschriebene Schädigungsmechanismus bei so genannten innengelagerten Radsätzen. Bei diesen sitzen eine Vielzahl von Komponenten (nämlich Rad, Lagerringe, Distanzringe etc.) über entsprechende Nabenabschnitte auf einem freien Ende der Welle, sodass (bedingt durch die innerhalb der Räder liegende Lagerung) zwischen der nahe am Ende der Welle angreifenden Resultierenden der Radaufstandskraft und der Resultierenden der Achslagerkraft ein vergleichsweise großer Hebelarm vorliegt. Dieser große Hebelarm führt einem vergleichsweise großen, (aus Sicht bzw. in einem Koordinatensystem der Wellenanordnung) umlaufenden Biegemoment, dem die Particularly drastic designed the above-described damage mechanism in so-called internally mounted wheelsets. In these sit a variety of components (namely, wheel, bearing rings, spacers, etc.) via corresponding hub portions on a free end of the shaft, so (due to the lying inside the wheels) between the close to the end of the shaft attacking resultant of the Radaufstandskraft and the resultant of the axle bearing force is a comparatively large lever arm. This large lever arm leads a comparatively large, (from view or in a coordinate system of the shaft assembly) rotating bending moment, the
Wellenanordnung unterworfen ist. Hierbei ist typischerweise der Hebelarm bzw. die Wave arrangement is subjected. This is typically the lever arm or the
Gesamtlänge L der aufgepressten Bauteile im Verhältnis zum mittleren Total length L of the pressed-on components in relation to the middle one
Presssitzdurchmesser D der aufgepressten Bauteile vergleichsweise groß (typische Werte liegen etwa bei L > 1,5-D), sodass es zu einer starken Durchbiegung und damit hohen axialen Kontaktkräften zwischen angrenzenden Komponenten kommt. Kurze Beschreibung der Erfindung Press fit diameter D of the pressed-on components comparatively large (typical values are approximately at L> 1.5-D), so that there is a strong deflection and thus high axial contact forces between adjacent components. Brief description of the invention
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Wellenanordnung der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, welche die oben genannten Probleme nicht oder zumindest in geringerem Maße mit sich bringt und insbesondere auf einfache Weise eine Reduktion der im Normalbetrieb wirkenden Axialkräfte zwischen aneinander angrenzenden Nabenelementen ermöglicht. The present invention is therefore based on the object to provide a shaft assembly of the type mentioned, which does not bring the above-mentioned problems or at least to a lesser extent and in particular in a simple way a reduction of the axial forces acting in normal operation between adjacent Hub elements allows.
Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe ausgehend von einer Wellenanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. The present invention solves this problem, starting from a shaft assembly according to the preamble of claim 1 by the features stated in the characterizing part of claim 1.
Der vorliegenden Erfindung liegt die technische Lehre zu Grunde, dass man bei The present invention is based on the technical teaching that at
gattungsgemäßen Wellenanordnungen, beispielsweise einer Radsatzwellenanordnung für ein Schienenfahrzeug, auf einfache Weise eine Reduktion der im Normalbetrieb wirkenden Axialkräfte zwischen aneinander angrenzenden Nabenelementen erzielen kann, wenn zwischen den Nabenelementen in der Axialrichtung eine Distanzeinheit angeordnet wird, welche in der Lastrichtung eine gegenüber zumindest einem der Nabenelemente generic shaft assemblies, such as a Radsatzwellenanordnung for a rail vehicle, can easily achieve a reduction of the normal forces acting between axial adjacent hub elements when a distance unit is arranged between the hub elements in the axial direction, which in the load direction against at least one of the hub elements
(insbesondere gegenüber dem Nabenelement mit der geringeren axialen Steifigkeit) reduzierte Steifigkeit aufweist. (especially with respect to the hub member with the lower axial stiffness) has reduced rigidity.
Hierdurch ist es möglich, einen Kompensationsabschnitt zwischen den beiden This makes it possible to have a compensation section between the two
Nabenelementen zu schaffen, welcher die bei der Durchbiegung des Wellenelements (auf der dem Krümmungsmittelpunkt der Biegung zugewandten Seite) in Axialrichtung To provide hub elements, which in the axial deflection of the shaft member (on the curvature center of the bend side facing) in the axial direction
entstehende Relativbewegung zwischen den Nabenelementen durch eine entsprechende (in der Regel elastische) Deformation aufzunehmen. Die reduzierte Steifigkeit der Distanzeinheit in der Lastrichtung, insbesondere der Axialrichtung, bewirkt dabei, dass zwischen den Nabenelementen in Axialrichtung nur noch reduzierte Kräfte wirken, welche der Deformation der Distanzeinheit bzw. der daraus resultierenden elastischen Rückstellkraft in Axialrichtung entsprechen. Mit anderen Worten wird durch die Distanzeinheit ein nachgiebiger axialer Puffer zwischen die beiden Nabenelemente eingefügt welcher die in Axialrichtung zwischen den Nabenelementen wirkenden Kräfte erheblich reduziert. resulting relative movement between the hub elements by a corresponding (usually elastic) to absorb deformation. The reduced rigidity of the spacer unit in the load direction, in particular the axial direction, thereby causes only reduced forces acting between the hub elements in the axial direction, which correspond to the deformation of the spacer unit or the resulting elastic restoring force in the axial direction. In other words, a yielding axial buffer is inserted between the two hub elements by the spacer unit, which considerably reduces the forces acting in the axial direction between the hub elements.
Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass die Lastrichtung im Sinne der vorliegenden Erfindung nicht nur eine translatorische Richtung, beispielsweise die Axialrichtung bezeichnen soll, sondern vielmehr auch rotatorische Richtungen bezeichnen kann, insbesondere die Richtung der Biegung des Wellenelements um eine zur Achse des Wellenelements senkrecht verlaufende Biegeachse. Mithin kann es sich bei der entsprechenden Steifigkeit neben der Steifigkeit der betreffenden Komponente entlang einer translatorischen Richtung, It should be mentioned at this point that the load direction in the sense of the present invention should not only designate a translational direction, for example the axial direction, but rather also rotational directions, in particular the direction of the bending of the shaft element about one perpendicular to the axis of the shaft element extending bending axis. Thus, in addition to the rigidity of the component in question, the corresponding rigidity along a translational direction,
beispielsweise der Axialrichtung, bei bestimmten Varianten der Erfindung also auch um die Biegesteifigkeit der betreffenden Komponente um die zugehörige Biegeachse handeln. For example, the axial direction, in certain variants of the invention thus also to the flexural rigidity of the component in question about the associated bending axis.
Hierbei wird vorzugsweise darauf geachtet, dass die Steifigkeit der Distanzeinheit nicht beliebig gewählt ist. Vielmehr werden die geometrischen Parameter und die In this case, it is preferably ensured that the rigidity of the spacer unit is not chosen arbitrarily. Rather, the geometric parameters and the
Materialparameter, insbesondere die Steifigkeit, der Distanzeinheit bevorzugt derart aufeinander abgestimmt, dass bei einer vorgegebenen Endposition bzw. Deformation im Ruhezustand eine vorgegebene Axial kraft auf die beiden Nabenelemente wirkt. Hiermit kann beispielsweise beim Fügen der Verbindung zwischen dem Wellenelement und dem später montierten Nabenelement mit einer definierten axialen Fügekraft ein definierter Widerstand (durch die Distanzeinheit) und damit eine definierte Endposition dieses später montierten Nabenelements zum zuvor montierten Nabenelement erzielt werden. Hierdurch wird die Herstellung der Wellenanordnung erheblich vereinfacht, da nur eine entsprechend definierte axiale Fügekraft eingestellt werden muss, deren Überschuss über den (durch die Passung bedingten) Fügewiderstand die Distanzeinheit deformiert, bis durch deren Rückstellkraft in Axialrichtung ein Kräftegleichgewicht erreicht ist, bei dem die Fügebewegung zum Stillstand kommt und eine definierte Endlage erreicht ist. Material parameters, in particular the rigidity of the distance unit preferably coordinated so that at a predetermined end position or deformation in the idle state, a predetermined axial force acts on the two hub elements. Hereby, for example, when joining the connection between the shaft element and the later mounted hub element with a defined axial joining force, a defined resistance (by the spacer unit) and thus a defined end position of this later mounted hub element to previously mounted hub element can be achieved. As a result, the production of the shaft assembly is considerably simplified, since only a correspondingly defined axial joining force must be set, whose excess over the (caused by the fit) joint resistance deforms the distance unit until the restoring force in the axial direction of equilibrium is reached, in which the joining movement comes to a standstill and a defined end position is reached.
Ein weiterer Vorteil einer solchen abgestimmten Gestaltung der Distanzeinheit liegt in der Möglichkeit, eine definierte aber bei Durchbiegung der Welle nur möglichst geringfügig variierende axiale Vorspannung zwischen den beiden Nabenelementen zu erzielen. Hiermit kann in vorteilhafter Weise (neben der Begrenzung der im Betrieb zwischen den beiden Nabenelementen wirkenden Axialkräfte) beispielsweise sichergestellt werden, dass eines der Nabenelemente (beispielsweise ein Lagerring) durch die definierte axiale Vorspannung in seiner Position fixiert wird (z. B. gegen einen benachbarten Anschlag, wie eine Another advantage of such a coordinated design of the distance unit lies in the possibility of achieving a defined axial prestressing between the two hub elements which varies as little as possible during deflection of the shaft. This advantageously (in addition to the limitation of the axial forces acting in operation between the two hub elements) ensures, for example, that one of the hub elements (for example a bearing ring) is fixed in its position by the defined axial prestress (for example against an adjacent one) Stop, like one
Wellenschulter oder dergleichen, gedrückt wird). Wave shoulder or the like, is pressed).
Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass die Steifigkeit einer Komponente in der Lastrichtung im Sinne der vorliegenden Erfindung das Maß für die elastische Rückstellkraft einer It should be noted at this point that the rigidity of a component in the load direction in the context of the present invention, the measure of the elastic restoring force of a
Komponente in der Lastrichtung in Abhängigkeit von der Deformation bzw. Auslenkung der Komponente in der Lastrichtung bezeichnet. Diese Steifigkeit hängt bekanntermaßen sowohl von den Kennwerten der verwendeten Materialien als auch maßgeblich von der Geometrie der Komponente ab. Gemäß einem Aspekt betrifft die Erfindung daher eine Wellenanordnung, insbesondere eine Radsatzwellenanordnung für ein Schienenfahrzeug, mit einem Wellenelement, insbesondere zur Übertragung eines Antriebsmoments, einem ersten Nabenelement und einem zweiten Nabenelement, wobei das Weilenelement eine Axialrichtung, eine Radialrichtung und eine Umfangsrichtung definiert. Das erste Nabenelement und das zweite Nabenelement sitzen in der Axialrichtung benachbart und in der Axialrichtung sowie der Umfangsrichtung festgelegt auf dem Wellenelement. Das erste Nabenelement weist in einer Lastrichtung, insbesondere in der Axialrichtung, eine erste Steifigkeit auf, während das zweite Nabenelement in der Lastrichtung eine zweite Steifigkeit aufweist. In der Axialrichtung ist zwischen dem ersten Nabenelement und dem zweiten Nabenelement eine Distanzeinheit angeordnet, wobei die Distanzeinheit mit dem ersten Nabenelement und dem zweiten Nabenelement in Verbindung steht. Die Distanzeinheit weist zur Reduktion einer Betriebsaxialkraft, welche insbesondere bei einer Durchbiegung des Wellenelements entlang der Axialrichtung auf das erste Component in the load direction as a function of the deformation or deflection of the component in the load direction called. This rigidity is known to depend on both the characteristics of the materials used and significantly on the geometry of the component. According to one aspect, the invention therefore relates to a shaft assembly, in particular a wheel set shaft assembly for a rail vehicle, having a shaft element, in particular for transmitting a driving torque, a first hub member and a second hub member, wherein the rolling element defines an axial direction, a radial direction and a circumferential direction. The first hub member and the second hub member are seated in the axial direction adjacent and fixed in the axial direction and the circumferential direction on the shaft member. The first hub element has a first rigidity in a load direction, in particular in the axial direction, while the second hub element has a second rigidity in the load direction. In the axial direction, a spacer unit is disposed between the first hub member and the second hub member, the spacer unit communicating with the first hub member and the second hub member. The distance unit has to reduce a Betriebsaxialkraft, which in particular in a deflection of the shaft member along the axial direction of the first
Nabenelement und das zweite Nabenelement wirkt, in der Lastrichtung zumindest in einem undeformierten Ausgangszustand eine dritte Steifigkeit auf, die geringer ist als die erste Steifigkeit und/oder die zweite Steifigkeit. Hub element and the second hub member acts in the load direction, at least in an undeformed initial state, a third stiffness, which is less than the first stiffness and / or the second stiffness.
Die dritte Steifigkeit kann grundsätzlich beliebig gering gewählt werden, um eine The third stiffness can basically be chosen arbitrarily low to a
entsprechend hohe Reduktion der Betriebsaxialkraft zu erzielen. Bevorzugt beträgt die dritte Steifigkeit 2% bis 80%, vorzugsweise 5% bis 60%, weiter vorzugsweise 5% bis 30%, der ersten Steifigkeit. Die beiden Nabenelemente können entlang der Lastrichtung sowohl im Wesentlichen gleiche als auch abweichende Steifigkeit aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann daher die erste Steifigkeit 50% bis 150%, vorzugsweise 75% bis 125%, weiter vorzugsweise 90% bis 110%, insbesondere im Wesentlichen 100%, der zweiten Steifigkeit betragen. to achieve a correspondingly high reduction of the operating axial force. Preferably, the third stiffness is 2% to 80%, preferably 5% to 60%, more preferably 5% to 30%, of the first stiffness. The two hub elements can have substantially the same as well as different stiffness along the load direction. Additionally or alternatively, therefore, the first stiffness may be 50% to 150%, preferably 75% to 125%, more preferably 90% to 110%, in particular substantially 100%, of the second stiffness.
Es versteht sich hierbei, dass die dritte Steifigkeit in der Lastrichtung einen Wesentlichen Einfluss auf die Variation der Betriebsaxialkraft im Betrieb hat. Je geringer die dritte It should be understood here that the third stiffness in the load direction has a substantial influence on the variation of the operating axial force during operation. The smaller the third
Steifigkeit ist, desto geringer ist auch die Variation der Betriebsaxialkraft. Vorzugsweise sind die Parameter (insbesondere das Material und die Geometrie) der Distanzeinheit so gewählt, dass sich im Betrieb eine möglichst geringe Variation der Betriebsaxialkraft (zwischen dem Ruhezustand und dem Zustand mit maximaler Durchbiegung des Wellenelements) ergibt. Stiffness is, the lower the variation of the Betriebsaxialkraft. Preferably, the parameters (in particular the material and the geometry) of the spacer unit are selected such that during operation the smallest possible variation of the operating axial force (between the idle state and the state with maximum deflection of the shaft element) results.
Limitierend kann insoweit der zwischen den beiden Nabenelementen verfügbare Bauraum und die im Ruhezustand zu erzielende Axialkraft bzw. axiale Vorspannung zwischen den beiden Nabenelementen sein. Soll beispielsweise eine geringe Variation der In this respect, the space available between the two hub elements and the axial force or axial prestress to be achieved in the rest state between the two hub elements can be limiting. For example, if a small variation of
Betriebsaxialkraft erzielt werden, muss eine Distanzeinheit mit geringer Steifigkeit verwendet werde, welche im Ruhezustand dann allerdings gegebenenfalls schon entsprechend weit deformiert sein muss, um eine entsprechend hohe axiale Vorspannung zu erzielen. Operating axial force, a spacer unit with low rigidity must be used which, however, may already have been correspondingly far deformed in the idle state in order to achieve a correspondingly high axial pretension.
Vorzugsweise ist die dritte Steifigkeit so gewählt, dass die Betriebsaxialkraft zwischen einem Ruhezustand und einem maximal belasteten Zustand, also einem Zustand mit der im Preferably, the third stiffness is selected so that the operating axial force between a rest state and a maximum loaded state, ie a state with in the
Normalbetrieb maximal zu erwartenden Durchbiegung des Wellenelements um weniger als 30%, vorzugsweise weniger als 20%, weiter vorzugsweise weniger als 10%, variiert. Normal operation maximum expected deflection of the shaft member by less than 30%, preferably less than 20%, more preferably less than 10%, varies.
Die reduzierte dritte Steifigkeit kann über eine oder mehrere die Steifigkeit der Distanzeinheit in der Lastrichtung reduzierende Maßnahmen erzielt werden. So kann sie alleine oder in Kombination mit anderen Maßnahmen über die Materialeigenschaften der Distanzeinheit realisiert sein. Hierzu kann das erste Nabenelement ein erstes Material mit einer ersten Materialsteifigkeit umfassen, das zweite Nabenelement ein zweites Material mit einer zweiten Materialsteifigkeit umfassen und die Distanzeinheit ein drittes Material mit einer dritten Materialsteifigkeit umfassen, wobei die dritte Materialsteifigkeit 10% bis 80%, vorzugsweise 20% bis 70%, weiter vorzugsweise 30% bis 60%, der ersten Materialsteifigkeit beträgt. Auch hier können die beiden Nabenelemente entlang der Lastrichtung sowohl im Wesentlichen gleiche als auch abweichende Steifigkeit aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann daher die erste Materialsteifigkeit 50% bis 150%, vorzugsweise 75% bis 125%. weiter vorzugsweise 90% bis 1 10%, insbesondere im Wesentlichen 100%, der zweiten Materialsteifigkeit betragen. The reduced third stiffness can be achieved via one or more measures reducing the rigidity of the spacer unit in the load direction. So it can be realized alone or in combination with other measures on the material properties of the distance unit. For this purpose, the first hub element may comprise a first material having a first material rigidity, the second hub element may comprise a second material having a second material rigidity, and the spacer unit may comprise a third material having a third material rigidity, the third material rigidity being 10% to 80%, preferably 20%. to 70%, more preferably 30% to 60%, of the first material stiffness is. Again, the two hub elements along the load direction may have both substantially the same and different stiffness. Additionally or alternatively, therefore, the first material stiffness 50% to 150%, preferably 75% to 125%. more preferably 90% to 1 10%, in particular substantially 100%, of the second material stiffness.
Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass die Abstimmung der dritten Steifigkeit auf die gewünschten geometrischen Randbedingungen (beispielsweise den gewünschten axialen Abstand der Nabenelemente) und die gewünschte axiale Kraftwirkung auf die angrenzenden Nabenelemente, insbesondere deren Variation im Betrieb, gegebenenfalls auch alleine über die Geometrie der Distanzeinheit erzielt werden kann. Mithin kann also für die Distanzeinheit gegebenenfalls auch derselbe Werkstoff verwendet werden wie für die Nabenelemente. Dabei kann die Distanzeinheit gegebenenfalls auch einstückig mit einem der Nabenelemente ausgebildet sein. It should be mentioned at this point that the vote of the third stiffness on the desired geometric boundary conditions (for example, the desired axial distance of the hub elements) and the desired axial force on the adjacent hub elements, in particular their variation in operation, possibly even alone on the geometry of Distance unit can be achieved. Thus, if necessary, the same material can also be used for the spacer unit as for the hub elements. If appropriate, the spacer unit can also be formed in one piece with one of the hub elements.
Weiterhin kann das nachgiebige Element durch wenigstens ein elastisches Element ausgebildet sein, welches durch wenigstens eine Hülleinrichtung in der Axialrichtung verschieblich begrenzt ist, wobei es sich insbesondere um ein im Wesentlichen zylindrisches elastisches Element handeln kann. Die relativ zum elastischen Element verschiebliche Hülleinrichtung stellt dabei sicher, dass das elastische Element in seiner Position verbleibt, wobei durch die Verschieblichkeit eine axiale Versteifung durch die Hülleinrichtung vermieden werden kann. Furthermore, the resilient element may be formed by at least one elastic element, which is displaceably delimited by at least one casing device in the axial direction, which may in particular be a substantially cylindrical elastic element. The sheath means displaceable relative to the elastic element ensures that the elastic element remains in its position, whereby an axial stiffening by the sheathing device can be avoided by the displaceability.
Das elastische Element kann bei bestimmten Varianten der Erfindung auch ein Fluid umfassen, welches in wenigstens einer Fluidkammer der Distanzeinheit eingeschlossen ist. Hierbei kann es sich insbesondere um ein kompressibles Fluid handeln. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Fluidkammer über eine Ventileinrichtung mit dem Fluid befüllt und/oder entleert werden kann. Zusätzlich oder alternativ kann über die Ventileinrichtung zur Einstellung der dritten Steifigkeit und/oder der Betriebsaxialkraft ein Innendruck in dem Fluid bzw. der Fluidkammer eingestellt werden. The elastic element may in certain variants of the invention also comprise a fluid which is enclosed in at least one fluid chamber of the spacer unit. This may in particular be a compressible fluid. Furthermore, it can be provided that the fluid chamber can be filled with the fluid via a valve device and / or emptied. Additionally or alternatively, an internal pressure in the fluid or the fluid chamber can be set via the valve device for setting the third rigidity and / or the operating axial force.
Hierbei hat die Verwendung eines Fluids insbesondere den Vorteil, dass der Druckausgleich in der (umlaufenden) Fluidkammer dafür sorgt, dass am gesamten Umfang der Here, the use of a fluid has the particular advantage that the pressure balance in the (circulating) fluid chamber ensures that the entire circumference of the
Nabenelemente im Wesentlichen dieselbe Betriebsaxialkraftverteilung bzw. axiale Hub elements substantially the same Betriebsaxialkraftverteilung or axial
Flächenpressung vorherrscht. Dies hat insbesondere bei Wellenanordnungen mit (aus Sicht des Wellenelements) umlaufender Biegelast (wie dies beispielsweise bei den eingangs geschilderten innengelagerten Radsätzen der Fall ist) den Vorteil, dass es zu keiner ungleichmäßigen Betriebsaxialkraftverteilung am Nabenelement kommt, welche (aus Sicht des Wellenelements) mit der Drehzahl des Wellenelements umläuft. So kann insbesondere eine unter Lebensdaueraspekten ungünstige umlaufende bzw. walkende axiale Belastung der Nabenelemente zumindest stark reduziert werden, gegebenenfalls sogar vollständig vermieden werden. Surface pressure prevails. This has in particular with shaft assemblies with (from the point of view of the shaft member) rotating Biegelast (as is the case for example in the above-described internally mounted wheelsets) the advantage that there is no uneven Betriebsaxialkraftverteilung on the hub member, which (from view of the shaft member) with the Speed of the shaft element rotates. Thus, in particular, an unfavorable circumferential or walking axial load of the hub elements can be at least greatly reduced under life aspects, possibly even completely avoided.
Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass sowohl kompressible als auch im Wesentlichen inkompressible Fluide verwendet werden können. Die Verwendung im Wesentlichen inkompressibler Fluide wird infolge der besonderen Lastsituation bzw. Kinematik der Deformation möglich. So erfolgt bei der Durchbiegung des Wellenelements auf der dem Krümmungsmittelpunkt der Biegelinie zugewandten Seite des Wellenelements eine It should be noted at this point that both compressible and substantially incompressible fluids can be used. The use of substantially incompressible fluids is possible due to the particular load situation or kinematics of the deformation. Thus, in the deflection of the shaft member on the side of the shaft element facing the center of curvature of the bending line a
Annäherung der Nabenelemente, während diese sich auf der abgewandten Seite des Wellenelements voneinander entfernen. Ein (kompressibles oder inkompressibles) Fluid in einer (in Umfangsrichtung der Wellenelements) umlaufenden Fluidkammer kann diese Bewegung gegebenenfalls sogar ohne Anstieg des Innendrucks, mithin also widerstandsfrei ausgleichen, solange sich das Gesamtvolumen der Fluidkammer hierbei nicht verändert. Approaching the hub members as they move away from each other on the opposite side of the shaft member. A (compressible or incompressible) fluid in a (in the circumferential direction of the shaft member) circulating fluid chamber, this movement may even compensate without increasing the internal pressure, and therefore without resistance, as long as the total volume of the fluid chamber does not change.
Je nach Änderung des Gesamtvolumens der Fluidkammer bei der Durchbiegung des Wellenelements (welche unter anderem durch die Geometrie der Nabenelemente im Kontaktbereich mit der Distanzeinheit beeinflusst werden kann) kann demgemäß insoweit sogar eine dritte Steifigkeit erzielt werden, die im Wesentlichen gleich Null ist. Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass die dritte Steifigkeit (im Sinne der vorliegenden Erfindung) in diesem Fall eine Biegesteifigkeit bezeichnet, während die Distanzeinheit mit der Fiuidkammer in der Axialrichtung (also bei rein axialer Belastung) eine deutlich höhere Steifigkeit aufweisen kann. Depending on the change in the total volume of the fluid chamber in the deflection of the shaft member (which may be influenced inter alia by the geometry of the hub elements in the contact region with the distance unit) may accordingly extent even a third stiffness can be achieved that is substantially zero. It should be mentioned at this point that the third stiffness (in the sense of the present invention) in this case designates a flexural rigidity, while the spacer unit with the fluid chamber in the axial direction (that is to say with a purely axial load) can have a significantly higher rigidity.
Mit einer solchen Fiuidkammer ist es insbesondere in einfacher Weise möglich, während unterschiedlicher Herstellung szustände und/oder Betriebszustände der erfindungsgemäßen Wellenanordnung unterschiedliche Innendrücke und damit unterschiedliche dritte With such a Fiuidkammer it is possible in particular in a simple manner szustände different states and / or operating states of the shaft assembly according to the invention different internal pressures and thus different third
Steifigkeiten bzw. unterschiedliche Betriebsaxialkräfte einzustellen. So kann beispielsweise beim Aufpressen des zweiten Nabenelements eine möglichst hohe dritte Steifigkeit eingestellt werden, um in einfacher Weise (beispielsweise auch mit einem rein Adjust stiffness or different Betriebsaxialkräfte. Thus, for example, when pressing on the second hub element as high as possible a third stiffness can be adjusted to in a simple manner (for example, with a pure
kraftgesteuerten Montageverfahren) eine klar definierte Begrenzung der Endposition des zweiten Nabenelements zu erzielen. Danach kann der Innendruck in der Fiuidkammer gegebenenfalls wieder reduziert werden, um die im Betrieb gewünschte niedrige dritte Steifigkeit bzw. eine gewünschte axiale Vorspannung zu realisieren. Force controlled assembly method) to achieve a well-defined limitation of the end position of the second hub member. Thereafter, the internal pressure in the Fiuidkammer may optionally be reduced again to realize the desired in operation low third stiffness or a desired axial bias.
Hierbei ist es insbesondere auch möglich, die Fiuidkammer für die Montage bzw. das Aufpressen des zweiten Nabenelements zunächst mit einem im Wesentlichen In this case, it is also possible, in particular, for the fluid chamber for the assembly or the pressing on of the second hub element initially to be essentially one
inkompressiblen Fluid, beispielsweise Wasser, zu befüllen, um während dieser Phase eine entsprechend hohe (axiale) dritte Steifigkeit der Distanzeinheit zu erzielen. Nach Abschluss der Montage kann das inkompressible Fluid dann gegebenenfalls durch ein entsprechend kompressibles Fluid bzw. Medium ersetzt werden, welches dann gegebenenfalls mit dem gewünschten Innendruck beaufschlagt wird, um die gewünschte, entsprechend verringerte (axiale) dritte Steifigkeit zu erzielen. incompressible fluid, such as water to fill, during this phase to achieve a correspondingly high (axial) third stiffness of the distance unit. After completion of the assembly, the incompressible fluid can then optionally be replaced by a correspondingly compressible fluid or medium, which is then optionally applied with the desired internal pressure in order to achieve the desired, correspondingly reduced (axial) third stiffness.
Für das Fluid kommen grundsätzlich beliebige geeignete Medien in Betracht. Hierbei können je nach dem Konzept der Abdichtung der Fiuidkammer gegebenenfalls Medien verwendet werden, welche (in dem im Normalbetrieb zu erwartenden Temperaturbereich) eine entsprechend hohe Viskosität aufweisen, also zähflüssig sind, sodass (im Vergleich zu einem niedrigviskosen Medium) entsprechend geringerer Aufwand für die Abdichtung der In principle, any suitable media can be considered for the fluid. Depending on the concept of sealing the fluid chamber, media may be used which (in the temperature range to be expected in normal operation) have a correspondingly high viscosity, ie are viscous, so that (compared to a low-viscosity medium) correspondingly less effort is required for sealing of the
Fiuidkammer betrieben werden muss. Bei bevorzugten Varianten der Erfindung wird im Normalbetrieb ein Silikonöl als Fluid verwendet. Es können aber gegebenenfalls auch Fluidsysteme aus Flüssigkeiten und Gasen, beispielsweise aufgeschäumte Flüssigkeiten, oder nur Gase verwendet werden. Die Abdichtung der Fluidkammer kann grundsätzlich auf beliebige geeignete Weise erfolgen. So können separate Dichtungselemente verwendet werden. Bei bestimmten Varianten der Erfindung kann die Fluidkammer durch ein entsprechend druckdichtes Element begrenzt bzw. abgedichtet sein. Hiermit lassen sich besonders einfach herzustellende Konfigurationen mit hoher Betriebssicherheit erzielen. Fiuidkammer must be operated. In preferred variants of the invention, a silicone oil is used as the fluid in normal operation. However, it is also possible to use fluid systems made of liquids and gases, for example foamed liquids, or only gases. The sealing of the fluid chamber can basically be done in any suitable manner. So separate sealing elements can be used. In certain variants of the invention, the fluid chamber may be limited or sealed by a corresponding pressure-tight element. This makes it particularly easy to produce configurations with high reliability.
Hinsichtlich der für die Distanzeinheit verwendeten Materialien besteht grundsätzlich eine beliebige Wahlfreiheit, sofern keine einstückige Verbindung mit einem der Nabenelemente vorgesehen ist. Vorzugsweise umfasst die Distanzeinheit wenigstens einen in der With regard to the materials used for the spacer unit is basically any freedom of choice, unless an integral connection with one of the hub elements is provided. Preferably, the spacer unit comprises at least one in the
Axialrichtung nachgiebigen Abschnitt, wobei der nachgiebige Abschnitt ein Kunststoffmaterial und/oder ein Verbundwerkstoffmaterial und/oder ein metallisches Material umfasst. Axial direction compliant portion, wherein the resilient portion comprises a plastic material and / or a composite material and / or a metallic material.
Hierbei ist anzumerken, dass die Materialeigenschaften der Distanzeinheit so gewählt sind, dass die im Normalbetrieb maximal wirkenden Betriebslasten unterhalb der Plastizitätsgrenze des Materials verbleiben, sodass sich die Distanzeinheit im Betrieb im Wesentlichen nicht plastisch verformt bzw. kriecht. Vorzugsweise sind die Materialeigenschaften folglich so gewählt, dass die Distanzeinheit im Betrieb keine oder nur sehr geringe Setzbeträge aufweist. Grundsätzlich sind für die Distanzeinheit sämtliche Materialen verwendbar, welche diese Anforderung erfüllen. It should be noted here that the material properties of the spacer unit are chosen such that the maximum operating loads acting in normal operation remain below the plastic limit of the material, so that the spacer unit does not plastically deform or creep during operation. The material properties are therefore preferably chosen so that the distance unit has no or only very small setting amounts during operation. In principle, all materials which fulfill this requirement can be used for the distance unit.
Die reduzierte dritte Steifigkeit kann ganz oder teilweise aber auch über konstruktive bzw. geometrische Maßnahmen erzielt werden, indem beispielsweise über eine oder mehrere Ausnehmungen oder dergleichen in der Distanzeinheit im nachgiebige Abschnitte gebildet sind, welche die Steifigkeit der Distanzeinheit in der Lastrichtung reduzieren. So kann die Distanzeinheit wenigstens ein in der Lastrichtung nachgiebiges Element umfassen, wobei das nachgiebige Element insbesondere nach Art einer Feder und/oder nach Art einer Hülse und/oder nach Art eines Faltenbalgs ausgebildet ist. The reduced third stiffness can be achieved in whole or in part, but also by constructive or geometric measures, for example by means of one or more recesses or the like in the spacer unit in the yielding sections are formed, which reduce the rigidity of the spacer unit in the load direction. Thus, the spacer unit may comprise at least one resilient element in the load direction, wherein the resilient element is designed in particular in the manner of a spring and / or in the manner of a sleeve and / or in the manner of a bellows.
Die Nachgiebigkeit kann auf beliebige Weise realisiert sein. Besonders einfach lässt sich eine erhöhte Nachgiebigkeit bzw. reduzierte Steifigkeit erzielen, wenn das nachgiebige Element zur Erzielung der reduzierten dritten Steifigkeit wenigstens einen Biegeabschnitt aufweist, wobei der Biegeabschnitt dann unter einer in der Axialrichtung auf die Distanzeinheit wirkenden Kraft eine Biegedeformation erfährt. The compliance can be realized in any way. An increased compliance or reduced rigidity can be achieved particularly easily if the resilient element has at least one bending section to achieve the reduced third rigidity, the bending section then undergoing a bending deformation under a force acting on the spacer unit in the axial direction.
Der Biegeabschnitt kann bei besonders einfach zu realisierenden Varianten einen The bending section can be a particularly easy to implement variants
biegedeformierbaren Armabschnitt aufweisen, der im Bereich wenigstens einer in der Radialrichtung verlaufenden Einbuchtung oder Ausbuchtung des nachgiebigen Elements ausgebildet ist. Besonders vorteilhafte, weil robuste und dennoch einfach zu fertigende Gestaltungen ergeben sich, wenn das nachgiebige Element als im Wesentlichen ringförmiges oder zylinderförmiges Element ausgebildet ist und die Einbuchtung oder Ausbuchtung insbesondere in der Umfangsrichtung umlaufend ausgebildet ist. Bieeformeformierbaren arm portion, in the region of at least one extending in the radial direction indentation or bulge of the resilient element is trained. Particularly advantageous, because robust and yet easy to manufacture designs arise when the resilient element is designed as a substantially annular or cylindrical element and the indentation or bulge is formed circumferentially, in particular in the circumferential direction.
Die Einbuchtung oder Ausbuchtung kann hierbei schlitzförmig ausgebildet sein. Zusätzlich oder alternativ kann die Einbuchtung oder Ausbuchtung insbesondere durch einen radialen Einschnitt des nachgiebigen Elements ausgebildet sein. Hinsichtlich der Steifigkeit besonders einfach anzupassende und robuste Gestaltungen ergeben sich, wenn der The indentation or bulge may in this case be slit-shaped. Additionally or alternatively, the indentation or bulge may be formed in particular by a radial cut of the resilient element. With regard to the rigidity particularly easy to adapt and robust designs arise when the
biegedeformierbare Armabschnitt in einer eine Längsachse des Wellenelements bend deformable arm portion in a longitudinal axis of the shaft member
enthaltenden Schnittebene eine im Wesentlichen U-förmige oder S-förmige Schnittkontur aufweist. having cut plane containing a substantially U-shaped or S-shaped sectional contour.
Es versteht sich, dass das nachgiebige Element als separates Element gefertigt und anschließend auf beliebige Weise mit einem oder beiden Nabenelementen verbunden werden kann. Bei besonders einfach zu fügenden Varianten ist das nachgiebige Element jedoch einstückig mit dem ersten Nabenelement oder dem zweiten Nabenelement ausgebildet. It is understood that the compliant element can be manufactured as a separate element and then connected in any manner with one or both hub elements. However, in particularly easy-to-mate variants, the compliant element is formed integrally with the first hub member or the second hub member.
Es versteht sich, dass die Distanzeinheit die beiden Nabenelemente im montierten Zustand auf beliebige Weise in einem Kontaktbereich kontaktieren kann. So kann es einfach an entsprechenden, beispielsweise senkrecht zur Längsachse des Wellenelements It is understood that the spacer unit can contact the two hub elements in the assembled state in any way in a contact area. So it can easily at corresponding, for example, perpendicular to the longitudinal axis of the shaft member
ausgerichteten, Kontaktflächen anliegen. Vorzugsweise kontaktiert die Distanzeinheit das erste Nabenelement oder das zweite Nabenelement in einem Kontaktbereich, wobei in dem Kontaktbereich eine Zentriereinrichtung zum Zentrieren der Distanzeinheit bezüglich des Nabenelements vorgesehen ist. Hierdurch ergibt sich auf einfache Weise eine definierte Position der Distanzeinheit bezüglich des Nabenelements. aligned contact surfaces abut. The spacer unit preferably contacts the first hub element or the second hub element in a contact region, wherein a centering device for centering the spacer unit with respect to the hub element is provided in the contact region. This results in a simple manner a defined position of the spacer unit with respect to the hub member.
Es versteht sich, dass bei bestimmten Varianten der Erfindung eine Gestaltung gewählt sein kann, bei welcher (beispielsweise bedingt durch in Radialrichtung durchgehende It is understood that in certain variants of the invention, a design may be chosen in which (for example, due to continuous in the radial direction
Ausnehmungen) ein generell ringförmiger Zwischenraum, der durch die Distanzeinheit, die Nabenelemente und das Wellenelement definiert bzw. begrenzt wird, zur Umgebung hin offen ist. Bevorzugt ist ein solcher Zwischenraum aber abgedichtet, um den Eintritt von Feuchtigkeit bzw. Sauerstoff so weit wie möglich zu verhindern und damit eventuelle Recesses) a generally annular space defined by the spacer unit, the hub members and the shaft member is open to the environment. Preferably, however, such a gap is sealed in order to prevent the entry of moisture or oxygen as much as possible and thus possible
Korrosionsprozesse am jeweiligen Nabensitz zumindest zu verzögern. Vorzugsweise ist daher die Distanzeinheit derart ausgebildet und mit den Nabenelementen verbunden, dass der ringförmige Zwischenraum gegenüber der Umgebung abgedichtet ist. Hierzu ist bei bevorzugten Varianten der Erfindung in dem Kontaktbereich eine Dichtungseinrichtung zum Abdichten eines Spalts zwischen der Distanzeinheit und dem Nabenelement vorgesehen. At least to delay corrosion processes at the respective hub seat. Preferably, therefore, the spacer unit is formed and connected to the hub members such that the annular space is sealed from the environment. This is at preferred variants of the invention in the contact region, a sealing device for sealing a gap between the spacer unit and the hub member is provided.
Die Nabenelemente können grundsätzlich in beliebiger Weise auf dem Wellenelement festgesetzt sein, insbesondere kann die Verbindung zumindest teilweise auf formschlüssige und/oder reibschlüssige und/oder stoffschlüssige Weise hergestellt sein. Wegen der besonders einfach herzustellenden Verbindung ist das erste Nabenelement und/oder das zweite Nabenelement vorzugsweise über einen Presssitz oder einem Schrumpfsitz mit dem Wellenelement verbunden. The hub elements can in principle be fixed in any manner on the shaft element, in particular, the connection can be made at least partially in a form-fitting and / or frictional and / or cohesive manner. Because of the connection which is particularly simple to manufacture, the first hub element and / or the second hub element is preferably connected to the shaft element via a press fit or a shrink fit.
Beim Fügen eines solchen Presssitzes, über welchen unter Normalbetriebsbedingungen (insbesondere hinsichtlich der Normalbetriebstemperatur) ein bestimmtes vorgegebenes Maximaldrehmoment und/oder eine bestimmte maximale Axialkraft zu übertragen ist, kann grundsätzlich vorgesehen sein, dass die Position des Nabenelements beim Aufpressen überwacht wird und der Vorgang beendet wird, wenn eine vorgegebene Position erreicht ist. Bei bevorzugten, weil besonders einfach zu realisierenden Varianten der Erfindung wird auf die Positionsüberwachung jedoch verzichtet, sondern die Distanzeinheit so gestaltet, dass sie eine Voschubbegrenzung bzw. einen Anschlag für das Nabenelement darstellt. Hierbei wird dann bevorzugt die über den Fügewiderstand (primär ein Reibungswiderstand) zwischen dem Nabenelement und dem Wellenelement hinausgehende Schubkraft so eingestellt, dass die deformierte Distanzeinheit an der gewünschten Endposition des Nabenelements eine elastische Rückstellkraft bewirkt, welche diesen Überschuss an Schubkraft gerade kompensiert und somit den Vorschub des Nabenelements beendet. When joining such a press fit, over which under normal operating conditions (in particular with respect to the normal operating temperature) a certain predetermined maximum torque and / or a certain maximum axial force is transmitted, can be provided in principle that the position of the hub member is monitored during pressing and the process is terminated when a predetermined position is reached. In preferred, because particularly easy to implement variants of the invention, however, the position monitoring is omitted, but the distance unit designed so that it represents a Voschubbegrenzung or a stop for the hub member. In this case, the thrust force that exceeds the joining resistance (primarily a frictional resistance) between the hub element and the shaft element is then preferably adjusted so that the deformed distance unit at the desired end position of the hub element causes an elastic restoring force which just compensates for this excess of thrust force and thus the advancement of the hub member finished.
In dieser Endposition sollte dann bevorzugt das Deformationsvermögen der Distanzeinheit nicht ausgeschöpft sein, um in einfacher Weise die reduzierte Steifigkeit realisieren zu können. Bevorzugt sitzt daher wenigstens eines der Nabenelemente in einem Sitzbereich mit einem Presssitz auf dem Wellenelement und es ist zur Herstellung des Presssitzes in der Axialrichtung eine Maximalschubkraft aufzubringen, welche den Fügewiderstand zwischen dem Nabenelement und dem Wellenelement um eine Differenzkraft übersteigt. Die In this end position, the deformation capacity of the spacer unit should then preferably not be exhausted in order to be able to realize the reduced rigidity in a simple manner. Preferably, therefore, at least one of the hub members is seated in a seating area with a press fit on the shaft member and a maximum thrust force is applied to produce the interference fit in the axial direction which exceeds the joint resistance between the hub member and the shaft member by a differential force. The
Distanzeinheit ist dann derart ausgebildet, dass sie unter einer Einwirkung der Differenzkraft in der Axialrichtung einen vordeformierten Zustand einnimmt, in dem eine zur Reduktion der Betriebsaxialkraft erforderliche Deformationsreserve der Distanzeinheit zur Verfügung steht. Der Presssitz ist dabei durch ein Maximaldrehmoment und/oder eine maximale Axialkraft vorgegeben, welche über die Paarung aus Nabenelement und Wellenelement unter den in einem Normalbetrieb zu erwartenden Betriebsbedingungen, insbesondere Distancing unit is then designed such that it assumes a pre-formed state under the action of the differential force in the axial direction, in which a required for the reduction of Betriebsaxialkraft deformation reserve of the distance unit is available. The interference fit is predetermined by a maximum torque and / or a maximum axial force which, via the pairing of hub element and shaft element, is lower than the operating conditions to be expected in normal operation, in particular
Temperaturbedingungen, der Wellenanordnung zu übertragen sind. Die dritte Steifigkeit (also die Steifigkeit der Distanzeinheit in der Lastrichtung) kann bei der Biegedeformation der Wellenanordnung gegebenenfalls variieren, beispielsweise indem bestimmte Bereiche der Distanzeinheit einander in diesem deformierten Zustand kontaktieren oder indem sich die Geometrie anderweitig in einer Weise verändert, die (beispielsweise aufgrund eines veränderten Kraftflusses bzw. veränderter Hebelverhältnisse) zu einer Variation der axialen Steifigkeit führt. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass in den Fällen, in denen das Wellenelement im Bereich der Distanzeinheit in einem Normalbetrieb eine maximale Durchbiegung erfährt, die Distanzeinheit derart ausgebildet ist, dass sie bei der maximalen Durchbiegung einen maximal deformierten Endzustand einnimmt, wobei die dritte Steifigkeit der Distanzeinheit in dem maximal deformierten Endzustand höchstens 150%, vorzugsweise höchstens 120%, weiter vorzugsweise 100% bis 110% der dritten Steifigkeit in dem Ausgangszustand entspricht. Hierdurch kann auch in diesem Endzustand noch eine ausreichende Reduktion der auf die Nabenelemente wirkenden Axialkraft erreicht werden. Mithin ist also bevorzugt vorgesehen, dass die Versteifung der Distanzeinheit bei der Deformation möglichst gering ausfällt, sodass es hierdurch zu keinem nennenswerten Anstieg der auf die angrenzenden Nabenelemente wirkenden Axialkraft kommt. Temperature conditions to be transmitted to the shaft assembly. The third stiffness (ie, the rigidity of the spacer unit in the load direction) may optionally vary in the bending deformation of the shaft assembly, for example, by contacting certain portions of the spacer unit in this deformed state or by otherwise altering the geometry in a manner (e.g. changed power flow or changed lever ratios) leads to a variation of the axial stiffness. Preferably, it is provided that in the cases in which the shaft element in the region of the distance unit undergoes a maximum deflection in a normal operation, the distance unit is designed such that it assumes a maximum deformed final state at the maximum deflection, wherein the third stiffness of the distance unit in the maximum deformed final state corresponds to at most 150%, preferably at most 120%, more preferably 100% to 110% of the third stiffness in the initial state. As a result, a sufficient reduction of the axial force acting on the hub elements can still be achieved in this final state. Consequently, it is thus preferable for the stiffening of the spacer unit to be as small as possible during the deformation, so that there is no significant increase in the axial force acting on the adjacent hub elements as a result.
Zusätzlich oder alternativ umfasst die Distanzeinheit wenigstens einen in der Axialrichtung nachgiebigen Abschnitt, dessen freies Deformationsvermögen in dem maximal deformierten Endzustand nicht ausgeschöpft ist. Hierzu ist der nachgiebige Abschnitt bevorzugt als Biegeabschnitt ausgeführt, dessen freies Biegedeformationsvermögen in dem maximal deformierten Endzustand nicht ausgeschöpft ist. Additionally or alternatively, the spacer unit comprises at least one axially compliant section whose free deformation capacity is not exhausted in the maximum deformed final state. For this purpose, the resilient portion is preferably designed as a bending section whose free bending deformation capacity is not exhausted in the maximum deformed final state.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrwerk, insbesondere für ein The present invention further relates to a chassis, in particular for a
Schienenfahrzeug, mit einer erfindungsgemäßen Wellenanordnung, wobei die Rail vehicle, with a shaft arrangement according to the invention, wherein the
Wellenanordnung insbesondere als innengelagerte Radsatzwellenanordnung ausgebildet ist. Sie betrifft weiterhin ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug, mit einem solchen erfindungsgemäßen Fahrwerk. Shaft assembly is designed in particular as internally mounted Radsatzwellenanordnung. It further relates to a vehicle, in particular a rail vehicle, with such a chassis according to the invention.
Die vorliegende Erfindung betrifft schließlich ein Verfahren zur Herstellung einer The present invention finally relates to a process for the preparation of a
erfindungsgemäßen Wellenanordnung, bei dem eines der Nabenelemente und die Shaft assembly according to the invention, in which one of the hub elements and the
Distanzeinheit auf dem Wellenelement der angeordnet werden, und das andere Distance unit on the shaft element to be arranged, and the other
Nabenelement in einem Sitzbereich mit einem Presssitz auf das Wellenelement aufgebracht wird. Zur Herstellung des Presssitzes wird hierbei in der Axialrichtung eine Hub element is applied in a seating area with a press fit on the shaft member. For the production of the press fit is in this case in the axial direction a
Maximalschubkraft aufgebracht, welche den Fügewiderstand zwischen dem Nabenelement und dem Wellenelement um eine Differenzkraft übersteigt, wobei die Distanzeinheit derart ausgebildet ist, dass sie unter einer Einwirkung der Differenzkraft in der Axialrichtung einen vordeformierten Zustand einnimmt, in dem eine zur Reduktion der Betriebsaxialkraft erforderliche Deformationsreserve der Distanzeinheit zur Verfügung steht. Der Presssitz ist hierbei durch ein Maximaldrehmoment und/oder eine maximale Axial kraft vorgegeben, die zwischen dem Nabenelement und dem Wellenelement unter den in einem Normalbetrieb zu erwartenden Betriebsbedingungen, insbesondere Temperaturbedingungen, der Maximum thrust force applied, which exceeds the joint resistance between the hub member and the shaft member by a differential force, wherein the spacer unit is formed such that it under the action of the differential force in the axial direction a assumes a pre-formed state, in which a required for the reduction of Betriebsaxialkraft deformation reserve of the distance unit is available. The interference fit is in this case given by a maximum torque and / or a maximum axial force between the hub element and the shaft element under the expected operating conditions in a normal operation, in particular temperature conditions, the
Wellenanordnung zu übertragen sind. Shaft arrangement are to be transmitted.
Bei bevorzugten Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die dritte Steifigkeit der Distanzeinheit vor oder während der Herstellung des Presssitzes des anderen In preferred variants of the method according to the invention, the third stiffness of the spacer unit before or during the production of the press fit of the other
Nabenelements erhöht, während die dritte Steifigkeit der Distanzeinheit nach der Herstellung des Presssitzes in einer Endposition des anderen Nabenelements verringert wird. Hierbei wird zur Variation der Steifigkeit der Distanzeinheit und/oder zur Variation der Hub element increases, while the third stiffness of the spacer unit is reduced after the production of the press fit in an end position of the other hub member. In this case, to vary the rigidity of the spacer unit and / or to vary the
Betriebsaxialkraft bevorzugt ein Zustand, insbesondere ein Innendruck, in einer Fluidkammer der Distanzeinheit verändert. Betriebsaxialkraft preferably a state, in particular an internal pressure, changed in a fluid chamber of the spacer unit.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen bzw. der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt. Further preferred embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims and the following description of preferred embodiments, which refers to the accompanying drawings.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Figur 1 ist eine schematische Ansicht eines Teils einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs mit einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrwerks, welches eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wellenanordnung in einem ersten Zustand umfasst. Figure 1 is a schematic view of a portion of a preferred embodiment of the vehicle according to the invention with a preferred embodiment of the chassis according to the invention, which comprises a preferred embodiment of the shaft assembly according to the invention in a first state.
Figur 2 ist eine schematische Ansicht der Wellenanordnung aus Figur 1 in einem zweiten Figure 2 is a schematic view of the shaft assembly of Figure 1 in a second
Zustand.  Status.
Figur 3 ist eine schematische Ansicht eines Teils einer weiteren bevorzugten FIG. 3 is a schematic view of part of another preferred embodiment
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wellenanordnung.  Embodiment of the shaft arrangement according to the invention.
Figur 4 ist eine schematische Ansicht eines Teils einer weiteren bevorzugten Figure 4 is a schematic view of part of another preferred
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wellenanordnung. Figur 5 ist eine schematische Ansicht eines Teils einer weiteren bevorzugten Embodiment of the shaft arrangement according to the invention. Figure 5 is a schematic view of part of another preferred
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wellenanordnung.  Embodiment of the shaft arrangement according to the invention.
Figur 6 ist eine schematische Ansicht eines Teils einer weiteren bevorzugten Figure 6 is a schematic view of part of another preferred
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wellenanordnung.  Embodiment of the shaft arrangement according to the invention.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung Detailed description of the invention
Erstes Ausführungsbeispiel First embodiment
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fahrzeugs in Form eines Schienenfahrzeugs 101 beschrieben. Bei dem Schienenfahrzeug 101 handelt es sich um einen Endwagen eines Triebzugs, dessen Nennbetriebsgeschwindigkeit oberhalb von 80 km/h, nämlich bei vn = 200 km/h, liegt. A first preferred exemplary embodiment of the vehicle according to the invention in the form of a rail vehicle 101 will be described below with reference to FIGS. 1 and 2. The rail vehicle 101 is a terminal car of a trainset whose rated operating speed is above 80 km / h, namely at v n = 200 km / h.
Das Fahrzeug 101 umfasst einen (nicht dargestellten) Wagenkasten, der im Bereich seiner beiden Enden in herkömmlicher Weise jeweils auf einem Fahrwerk in Form eines (in Figur 1 nur ausschnittsweise dargestellten) Drehgestells 102 mit zwei innengelagerten Radsätzen 103 abgestützt ist (von denen in Figur 1 nur ein Radsatz 103 ausschnittsweise dargestellt ist). Es versteht sich jedoch, dass die vorliegende Erfindung auch in Verbindung mit beliebigen anderen Konfigurationen zum Einsatz kommen kann. So kann sie auch für außengelagerte Radsätze zum Einsatz kommen. Ebenso kann sie bei Varianten eingesetzt werden, bei denen der Wagenkasten lediglich unmittelbar auf einem Fahrwerk abgestützt ist. Ebenso können anstelle von Radsätzen auch anderweitige Radeinheiten, wie beispielsweise Radpaare, oder aber auch Einzelräder vorgesehen sein. The vehicle 101 comprises a (not shown) car body, which is supported in the region of both ends in a conventional manner in each case on a chassis in the form of a (only partially shown in Figure 1) bogie 102 with two internally mounted wheelsets 103 (of which in Figure 1 only one wheel set 103 is shown in fragmentary form). It should be understood, however, that the present invention may be used in conjunction with any other configurations. So it can also be used for externally mounted wheelsets. Likewise, it can be used in variants in which the car body is only supported directly on a chassis. Likewise, other wheel units, such as pairs of wheels, or individual wheels may be provided instead of wheelsets.
Zum einfacheren Verständnis der nachfolgenden Erläuterungen ist in der Figur 1 ein (durch die Radaufstandsebene des Drehgestells 102 vorgegebenes) Fahrzeug-Koordinatensystem x,y,z angegeben, in dem die x-Koordinate die Fahrzeuglängsrichtung, die y-Koordinate die Fahrzeugquerrichtung und die z-Koordinate die Fahrzeughöhenrichtung des In order to facilitate understanding of the following explanations, FIG. 1 shows a vehicle coordinate system x, y, z (predefined by the wheel contact plane of the bogie 102) in which the x-coordinate is the vehicle longitudinal direction, the y-coordinate is the vehicle transverse direction and the z-coordinate Coordinate the vehicle height direction of the
Schienenfahrzeugs 101 bezeichnen. Rail vehicle 101 denote.
Der Radsatz 103 umfasst eine erfindungsgemäße Wellenanordnung in Form einer The wheelset 103 comprises a shaft arrangement according to the invention in the form of a
Radsatzwellenanordnung 104, über welche die Laufräder 107 des Radsatzes 103 angetrieben werden. Die Radsatzwellenanordnung 104 umfasst hierzu ein Wellenelement in Form einer Welle 105, auf der mit einem Presssitz als ein erstes Nabenelement ein Innenring 106.1 eines Radsatzlagers 106 sitzt. In einer Axialrichtung des Radsatzes (y-Richtung) benachbart sitzt auf der Welle 105 mit einem Presssitz ein zweites Nabenelement in Form einer Nabe 107.1 eines Laufrads 07 des Radsatzes 103. Weiterhin kann auf der Welle 105 unter anderem ein Antriebszahnrad (nicht dargestellt) eines Getriebes 106 sitzen, über welches das Antriebsmoment bzw. die Antriebsleistung eines (nicht dargestellten) Motors auf die Welle 105 übertragen wird. Wheelset arrangement 104, via which the wheels 107 of the wheelset 103 are driven. The wheelset shaft assembly 104 includes for this purpose a shaft element in Shape of a shaft 105 on which an inner ring 106.1 of a wheel bearing 106 is seated with a press fit as a first hub element. In an axial direction of the wheelset (y-direction) is seated on the shaft 105 with a press fit a second hub member in the form of a hub 107.1 of an impeller 07 of the wheel 103. Further, on the shaft 105, among other things, a drive gear (not shown) of a transmission 106 sit over which the drive torque or the drive power of a (not shown) motor is transmitted to the shaft 105.
Bei dem Radsatz 103 ergibt sich bedingt durch die innerhalb der Räder 107 liegende Lagerung zwischen der nahe am Ende der Welle angreifenden Resultierenden der In the wheelset 103 results due to the lying within the wheels 107 between the bearing near the end of the shaft resultant of the
Radaufstandskraft des Rades 107 und der (zum Fahrwerksinneren hin versetzt Radaufstandskraft of the wheel 107 and the (inside the chassis offset
angreifenden) Resultierenden der Lagerkraft des Radsatzlagers 106 ein vergleichsweise großer Hebelarm. Dieser große Hebelarm führt zu einem vergleichsweise großen engaging) Resultierenden the bearing force of the wheelset bearing 106 is a comparatively large lever arm. This large lever arm leads to a comparatively large
Biegemoment MB um die Fahrwerkslängsachse (x-Achse), welchem die Bending moment MB about the chassis longitudinal axis (x-axis), which the
Radsatzwellenanordnung 104 unterworfen ist und welches aus Sicht bzw. in einem Radsatzwellenanordnung 104 is subjected and which from view or in a
Koordinatensystem der Wellenanordnung 04 umläuft. Im vorliegenden Beispiel liegt das Verhältnis dieses Hebelarms zum mittleren Presssitzdurchmesser D der aufgepressten Bauteile bei L > 1,5 D, sodass es zu einer vergleichsweise starken Durchbiegung der Welle 105 kommt. Coordinate system of the shaft assembly 04 rotates. In the present example, the ratio of this lever arm to the average press fit diameter D of the pressed-on components is L> 1.5 D, so that a comparatively high deflection of the shaft 105 occurs.
Eine solche Durchbiegung der Welle 105 führt bei herkömmlichen Gestaltungen, bei denen die beiden benachbarten Nabenelemente in der Axialrichtung (y-Richtung) aneinander anliegen, auf der dem Krümmungsmittelpunkt der Biegung zugewandten Seite (im vorliegenden Beispiel also auf der Oberseite der Welle 105) zu einer durch die Krümmung der Welle 105 bedingten axialen Annäherung der beiden benachbarten Nabenelemente. Diese axiale Annäherung der benachbarten Nabenelemente kann zu relativ hohen axialen Kontaktkräften FB zwischen den beiden Nabenelementen mit den eingangs geschilderten Nachteilen hinsichtlich der hierdurch beschleunigten bzw. verstärkten Such a deflection of the shaft 105 leads in conventional designs in which the two adjacent hub elements in the axial direction (y-direction) abut each other, on the curvature center of the bend side facing (in the present example, on the top of the shaft 105) to one caused by the curvature of the shaft 105 axial approach of the two adjacent hub elements. This axial approach of the adjacent hub elements can lead to relatively high axial contact forces FB between the two hub elements with the disadvantages described above with regard to the accelerated or reinforced
Schädigungsmechanismen (wie Reibkorrosion etc.) führen. Die Höhe der axialen Damage mechanisms (such as friction corrosion, etc.) lead. The height of the axial
Kontaktkraft FB hängt dabei von der jeweils in der Axialrichtung (als Lastrichtung) vorliegenden ersten Steifigkeit S1 der des ersten Nabenelements 106.1 und der zweiten Steifigkeit S2 des zweiten Nabenelements 107.1 ab. Contact force FB thereby depends on the respective first stiffness S1 of the first hub element 106.1 and the second rigidity S2 of the second hub element 107.1 present in the axial direction (as the load direction).
Um diese Nachteile zu vermeiden, ist erfindungsgemäß (in der Axialrichtung) zwischen dem ersten Nabenelement 106.1 und dem zweiten Nabenelement 107.1 eine nach Art einer im Wesentlichen zylindrischen Hülse gestaltete Distanzeinheit 108 angeordnet. Die In order to avoid these disadvantages, according to the invention (in the axial direction) a spacer unit 108 designed in the manner of a substantially cylindrical sleeve is arranged between the first hub element 106.1 and the second hub element 107.1. The
Distanzeinheit 108 ist koaxial zur Welle 105 angeordnet und steht jeweils mit dem ersten Nabenelement 106.1 und dem zweiten Nabenelement 107.1 über einen Zentrierabsatz 106.2 bzw. 107.2 in Verbindung. Distance unit 108 is arranged coaxially with the shaft 105 and is in each case with the first Hub element 106.1 and the second hub member 107.1 via a centering 106.2 and 107.2 in conjunction.
Die Distanzeinheit 108 weist zur Reduktion einer Betriebsaxialkraft FB, welche bei der (durch das Biegemoment MB bewirkten) Durchbiegung der Welle 105 entlang der Axialrichtung auf das erste Nabenelement 106.1 und das zweite Nabenelement 107.1 wirkt, in der The distance unit 108 has to reduce a Betriebsaxialkraft FB, which acts in the (caused by the bending moment MB) deflection of the shaft 105 along the axial direction of the first hub member 106.1 and the second hub member 107.1, in the
Axialrichtung in dem (in Figur 1 dargestellten) undeform ierten Ausgangszustand eine dritte Steifigkeit S3 auf, die geringer ist als eine erste Steifigkeit S1 des ersten Nabenelements 106.1 und die zweite Steifigkeit S2 des zweiten Nabenelements 107.1. Axialrichtung in the undeformed initial state (shown in Figure 1) a third stiffness S3, which is less than a first stiffness S1 of the first hub member 106.1 and the second rigidity S2 of the second hub member 107.1.
Durch diese gegenüber den axialen Steifigkeiten S1 bzw. S2 der beiden Nabenelemente 106.1 und 107.1 reduzierte axiale Steifigkeit S3 wird in vorteilhafter Weise zwischen den beiden Nabenelementen 106.1 , 107.1 ein Kompensationsabschnitt geschaffen, welcher die bei der Durchbiegung der Welle 105 auf deren Oberseite in der Axialrichtung entstehende Relativbewegung zwischen den Nabenelementen 106.1 und 107.1 durch eine entsprechende elastische Deformation aufnimmt, wie dies (schematisch) in Figur 2 angedeutet ist (in welcher die gestrichelte Kontur 109 den undeformierten Ausgangszustand aus Figur 1 repräsentiert). By this with respect to the axial stiffnesses S1 and S2 of the two hub elements 106.1 and 107.1 reduced axial stiffness S3 is advantageously between the two hub elements 106.1, 107.1 created a compensation section, which results from the deflection of the shaft 105 on the upper side in the axial direction Relative movement between the hub elements 106.1 and 107.1 receives by a corresponding elastic deformation, as indicated (schematically) in Figure 2 (in which the dashed contour 109 represents the undeformed initial state of Figure 1).
Die gegenüber den axialen Steifigkeiten S1 bzw. S2 reduzierte axiale Steifigkeit S3 der Distanzeinheit 108 bewirkt dabei, dass zwischen den Nabenelementen 106.1 und 107.1 (im Vergleich zu herkömmlichen, unmittelbar aneinanderliegenden Nabenelementen) in The reduced relative to the axial stiffnesses S1 and S2, respectively, axial rigidity S3 of the spacer unit 108 causes between the hub elements 106.1 and 107.1 (in comparison to conventional, directly adjacent hub elements) in
Axialrichtung nur noch reduzierte Kräfte FB wirken, welche der Deformation der Axial direction only reduced forces FB act, which of the deformation of the
Distanzeinheit 108 bzw. der daraus resultierenden elastischen Rückstellkraft in Axialrichtung entsprechen, welche ihrerseits zumindest annähernd linear von der axialen Steifigkeit S3 abhängt. Die Distanzeinheit 108 bildet somit einen nachgiebigen axialen Puffer zwischen den beiden Nabenelementen 106.1 und 107.1. Distance unit 108 and the resulting elastic restoring force in the axial direction correspond, which in turn depends at least approximately linearly on the axial stiffness S3. The spacer unit 108 thus forms a resilient axial buffer between the two hub elements 106.1 and 107.1.
Die erste Steifigkeit S1 und die zweite Steifigkeit S2 sind im vorliegenden Beispiel im The first stiffness S1 and the second stiffness S2 are in the present example in FIG
Wesentlichen identisch, während die dritte Steifigkeit S3 etwa 20% der ersten Steifigkeit beträgt. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch andere Beziehungen zwischen den axialen Steifigkeiten vorliegen können. Essentially identical, while the third stiffness S3 is about 20% of the first stiffness. It is understood, however, that in other variants of the invention, other relationships between the axial stiffnesses may be present.
Hierzu ist anzumerken, dass die (gegenüber der ersten Steifigkeit S1 und der zweiten Steifigkeit S2) reduzierte dritte Steifigkeit S3 insoweit von Bedeutung ist, als sie Einfluss auf den Anstieg der der Betriebsaxialkraft FB mit zunehmender Durchbiegung der Welle 105 hat. Je geringer die dritte Steifigkeit S3 ist, desto geringer ist der Anstieg der Betriebsaxialkraft FB mit zunehmender Durchbiegung. Die gegenüber S1 und S2 reduzierte dritte Steifigkeit S3 wird im vorliegenden Beispiel über mehrere die axiale Steifigkeit der Distanzeinheit 108 reduzierende Maßnahmen erzielt. Ein Faktor hierbei sind das Material bzw. die Materialeigenschaften der Distanzeinheit 108. So ist das erste Nabenelement 106.1 aus einem ersten Material mit einer ersten Materialsteifigkeit hergestellt, das zweite Nabenelement 107.1 aus einem zweiten Material mit einer zweiten Materialsteifigkeit hergestellt, während die Distanzeinheit 108 aus einem dritten Material mit einer dritten Materialsteifigkeit hergestellt ist. Während die erste Materialsteifigkeit und die zweiten Materialsteifigkeit einander im Wesentlichen entsprechen, beträgt wobei die dritte Materialsteifigkeit etwa 70% der ersten Materialsteifigkeit, sodass schon alleine hierdurch eine gegenüber S1 und S2 reduzierte dritte Steifigkeit S3 der Distanzeinheit 108 resultiert. It should be noted that the third stiffness S3 reduced (compared to the first stiffness S1 and the second stiffness S2) is important insofar as it has an influence on the increase in the operating axial force FB with increasing deflection of the shaft 105. The lower the third stiffness S3, the lower the increase in the operating axial force FB with increasing deflection. The reduced compared to S1 and S2 third stiffness S3 is achieved in the present example over several the axial rigidity of the spacer unit 108 reducing measures. One factor here is the material or the material properties of the spacer unit 108. Thus, the first hub element 106.1 is produced from a first material having a first material stiffness, the second hub element 107.1 is produced from a second material having a second material stiffness, while the spacer unit 108 is made from a third material is made with a third material stiffness. While the first material rigidity and the second material rigidity essentially correspond to one another, wherein the third material rigidity is approximately 70% of the first material rigidity, this alone results in a reduced third stiffness S3 of the spacer unit 108 compared with S1 and S2.
Die gegenüber S1 und S2 reduzierte dritte Steifigkeit S3 wird im vorliegenden Beispiel zudem maßgeblich über konstruktive bzw. geometrische Maßnahmen erzielt. So ist der (in der Axialrichtung) mittlere Teil der Distanzeinheit 108 als nachgiebiges Element 108.1 ausgebildet, indem zwei in der Radialrichtung und der Umfangsrichtung der zylindrischen Distanzeinheit 108 (bzw. der Welle 105) verlaufende Ausnehmungen 108.2 und 108.3 vorgesehen sind. The reduced compared to S1 and S2 third stiffness S3 is also achieved in the present example significantly on structural or geometric measures. Thus, the (in the axial direction) central part of the spacer unit 108 is formed as a resilient element 108.1, by two in the radial direction and the circumferential direction of the cylindrical distance unit 108 (or the shaft 105) extending recesses 108.2 and 108.3 are provided.
Die Ausnehmungen 108.2 und 108.3 sind jeweils als in Umfangsrichtung der zylindrischen Distanzeinheit 108 verlaufende (zur Welle 105 und zueinander) koaxiale Schlitze in dem nachgiebigen Element 108.1 ausgebildet. Während sich der erste Schlitz 108.2 nach Art einer Einbuchtung von der Außenseite her in das nachgiebige Element 108.1 hinein bis nahe an den Innenumfang erstreckt, erstreckt sich der zweite Schlitz 108.3 nach Art einer The recesses 108.2 and 108.3 are each in the circumferential direction of the cylindrical distance unit 108 extending (to the shaft 105 and each other) coaxial slots formed in the resilient element 108.1. While the first slot 108.2 extends in the manner of a recess from the outside into the resilient element 108.1 into close to the inner circumference, the second slot 108.3 extends in the manner of a
Ausbuchtung von der Innenseite in das nachgiebige Element 108.1 bis nahe an den Bulge from the inside into the compliant element 108.1 close to the
Au en umfang. Outside.
Hierdurch ergibt sich eine Gestaltung, bei der das nachgiebige Element 108.1 in einer die Längsachse der Welle 105 enthaltenden Schnittebene (z. B. die Zeichenebene der Figur 1) eine im Wesentlichen S-förmige Schnittkontur aufweist, wobei am Grund der jeweiligen Ausnehmung 108.2 und 108.3 ein biegedeformierbarer Armabschnitt 108.4 bzw. 108.5 gebildet ist. This results in a design in which the resilient element 108.1 has a substantially S-shaped sectional contour in a sectional plane containing the longitudinal axis of the shaft 105 (eg, the plane of the drawing of Figure 1), wherein at the bottom of the respective recess 108.2 and 108.3 a bend deformable arm portion 108.4 or 108.5 is formed.
Bei einer Durchbiegung der Welle 105 infolge des Biegemoments MB erfolgt primär eine entsprechende Biegedeformation der Armabschnitte 108.4 bzw. 108.5, wie sie in Figur 2 dargestellt ist, aus der die elastischen Rückstellkräfte bzw. Momente resultieren, welche ihrerseits in der jeweiligen Axial kraft Kraft FB resultieren. Die axiale Nachgiebigkeit bzw. die dritte Steifigkeit S3 kann bei dieser Gestaltung besonders einfach über die Abmessungen der Armabschnitte 108.4 bzw. 108.5 in der Axialrichtung und der Radialrichtung sowie den Abstand der Armabschnitte 108.4 bzw. 108.5 in der In a deflection of the shaft 105 due to the bending moment MB is primarily a corresponding bending deformation of the arm portions 108.4 and 108.5, as shown in Figure 2, from which the elastic restoring forces or moments result, which in turn result in the respective axial force force FB , The axial compliance or the third stiffness S3 can be particularly simple in this design on the dimensions of the arm portions 108.4 and 108.5 in the axial direction and the radial direction and the distance of the arm sections 108.4 and 108.5 in the
Radialrichtung eingestellt werden. Dabei gilt, dass die dritte Steifigkeit S3 umso geringer ist, je größer die Abmessung der Armabschnitte 108.4, 108.5 in der Axialrichtung ist, je kleiner die Abmessung der Armabschnitte 108.4, 108.5 in der Radialrichtung ist und je größer der Abstand der Armabschnitte 108.4, 108.5 in der Radialrichtung ist. Radial direction can be adjusted. It is true that the smaller the dimension of the arm sections 108.4, 108.5 in the radial direction, the smaller the dimension of the arm sections 108.4, 108.5 in the radial direction and the greater the distance between the arm sections 108.4, 108.5 in FIG the radial direction.
Es versteht sich, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch nur einer der Schlitze, beispielsweise der äußere Schlitz 108.2 vorgesehen sein kann, sodass sich in einer die Längsachse der Welle 105 enthaltenden Schnittebene (z. B. die Zeichenebene der Figur 1) eine im Wesentlichen U-förmige Schnittkontur ergibt. Hierbei liegt das nachgiebige Element 108.1 dann aber im Bereich oberhalb des biegedeform ierbaren Armabschnitts 108.4 bevorzugt nicht an den der Endflächen der Nabenelemente an, um die Relativbewegung an dieser Stelle nicht zu blockieren. It is self-evident that in other variants of the invention, only one of the slots, for example the outer slot 108.2, can be provided, so that in a sectional plane containing the longitudinal axis of the shaft 105 (eg the drawing plane of FIG U-shaped sectional contour results. In this case, however, the resilient element 108.1 preferably does not lie against the end surfaces of the hub elements in the region above the bending-deformable arm section 108.4 in order not to block the relative movement at this point.
Im vorliegenden Beispiel ist der im Wesentlichen ringförmige Zwischenraum 1 10, der durch die Distanzeinheit 108, die Nabenelemente 106.1, 107.1 und die Welle 105 definiert bzw. begrenzt wird, zur Umgebung hin abgedichtet, um den Eintritt von Feuchtigkeit bzw. In the present example, the substantially annular space 1 10, which is defined by the spacer unit 108, the hub elements 106.1, 107.1 and the shaft 105, sealed to the environment to prevent the entry of moisture or
Sauerstoff so weit wie möglich zu verhindern und damit eventuelle Korrosionsprozesse am jeweiligen Nabensitz zumindest zu verzögern. Hierzu ist die Außenhaut der hülsenförmigen die Distanzeinheit geschlossen ausgebildet, während der Spalt zwischen dem Nabenelement 106.1 , 107.1 und der Distanzeinheit 108 im jeweiligen Kontaktbereich über eine To prevent oxygen as much as possible and thus delay any corrosion processes at the respective hub seat at least. For this purpose, the outer skin of the sleeve-shaped, the spacer unit is formed closed, while the gap between the hub member 106.1, 107.1 and the spacer unit 108 in the respective contact area over a
Dichtungseinrichtung in Form eines O-Rings 111 (oder dergleichen) abgedichtet ist. Sealing device in the form of an O-ring 111 (or the like) is sealed.
Die Nabenelemente 106.1 , 107.1 sind im vorliegenden Beispiel wegen der besonders einfach herzustellenden Verbindung über einen Presssitz mit der Welle 105 verbunden. Der jeweilige Presssitz ist dabei so gestaltet, dass darüber unter Normalbetriebsbedingungen, The hub elements 106.1, 107.1 are connected in the present example because of the particularly easy to manufacture connection via a press fit with the shaft 105. The respective interference fit is designed so that under normal operating conditions,
insbesondere der bei der Normalbetriebstemperatur (also der im Normalbetrieb maximal zu erwartenden Temperatur), ein bestimmtes vorgegebenes Maximaldrehmoment und/oder eine bestimmte maximale Axialkraft zu übertragen ist. im vorliegenden Beispiel, wird zunächst das erste Nabenelement 106.1 (mit dem größeren Innendurchmesser) in der Axialrichtung auf die Welle 105 aufgepresst, bis es an einem Anschlag in Form einer Wellenschulter 105.1 anliegt. Anschließend wird die Distanzeinheit 108 auf erste Nabenelement 106.1 aufgeschoben, bevor dann das zweite Nabenelement 107.1 (mit dem kleineren Innendurchmesser) in der Axialrichtung auf die Welle 105 aufgepresst wird. in particular, at the normal operating temperature (ie the maximum temperature to be expected in normal operation), a certain predetermined maximum torque and / or a certain maximum axial force is to be transmitted. In the present example, the first hub element 106.1 (with the larger inner diameter) is first pressed onto the shaft 105 in the axial direction until it rests against a stop in the form of a shaft shoulder 105.1. Subsequently, the spacer unit 108 is pushed onto the first hub member 106.1, before then the second hub member 107.1 (with the smaller inner diameter) is pressed onto the shaft 105 in the axial direction.
Hierbei kann im vorliegenden Beispiel auf eine Überwachung der Position des Here, in the present example, monitoring of the position of the
Nabenelements 107.1 beim Aufpressen verzichtet werden, da die Distanzeinheit 108 so gestaltet ist, dass sie eine Voschubbegrenzung bzw. einen Anschlag für das Nabenelement 107.1 darstellt. Hierzu wird die Maximalschubkraft bzw. Fügekraft FS so eingestellt, dass sich eine über den Fügewiderstand WF zwischen dem Nabenelement 107.1 und der Welle 105 hinausgehende Differenzschubkraft DFS ergibt, welche an der gewünschten Endposition des Nabenelements 107.1 durch eine elastische Rückstellkraft FRS ausgeglichen wird, welche aus einer leichten Deformation der Distanzeinheit 108 resultiert. Mithin wird also der Hub member are omitted 107.1 when pressing, since the distance unit 108 is designed so that it represents a Voschubbegrenzung or a stop for the hub member 107.1. For this purpose, the maximum thrust force or joining force FS is adjusted such that a differential thrust force DFS which exceeds the joining resistance WF between the hub element 107.1 and the shaft 105 results, which is compensated at the desired end position of the hub element 107.1 by an elastic restoring force FRS which consists of a slight deformation of the spacer unit 108 results. Therefore, so will the
Überschuss DFS an Schubkraft an der Endposition des Nabenelements 107.1 gerade kompensiert und somit den Vorschub des Nabenelements 107.1 beendet. Es genügt somit eine einfache Kraftüberwachung beim Aufpressen des Nabenelements 107.1 Excess DFS to shear force at the final position of the hub member 107.1 just compensated and thus ends the feed of the hub member 107.1. It is therefore sufficient for a simple force monitoring when pressing the hub member 107.1
In dieser Endposition des Nabenelements 107.1 nimmt die Distanzeinheit 108 zwar in der Axialrichtung einen vordeformierten Zustand ein, das Deformationsvermögen der In this end position of the hub member 107.1, although the spacer unit 108 assumes a pre-formed state in the axial direction, the deformability of the
Distanzeinheit 108 jedoch nicht ausgeschöpft. So ist das Deformationsvermögen des nachgiebigen Elements 108.1 , insbesondere der Armabschnitte 108.4, 108.5, in diesem Zustand nach wie vor vorhanden, mithin ist also durch diese Deformationsreserve der Distanzeinheit 108 im Betrieb die reduzierte Steifigkeit S3 gewährleistet. Distance unit 108, however, not exhausted. Thus, the deformation capacity of the resilient element 108.1, in particular the arm sections 108.4, 108.5, is still present in this state, and therefore the reduced stiffness S3 is ensured during operation by this deformation reserve of the spacer unit 108.
Die Materialparameter und die geometrischen Parameter der Distanzeinheit 108, insbesondere ihre dritte Steifigkeit S3, sind dabei derart gewählt, dass die Distanzeinheit 108 in dem vordeformierten Zustand schon im Ruhezustand (siehe Figur 1) eine definierte Axialkraft FBR auf die Nabenelemente 106.1, 107.1 ausübt. Durch diese axiale Vorspannung zwischen den beiden Nabenelementen kann im vorliegenden Beispiel erreicht werden, dass der Innenring 106.1 des Radsatzlagers 106 ständig eine Vorspannung gegen die The material parameters and the geometric parameters of the spacer unit 108, in particular their third stiffness S3, are selected such that the spacer unit 108 in the pre-formed state exerts a defined axial force FBR on the hub elements 106.1, 107.1 already in the quiescent state (see FIG. 1). By this axial bias between the two hub elements can be achieved in the present example that the inner ring 106.1 of the wheelset bearing 106 constantly a bias against the
Wellenschulter 105.1 erfährt, welche zusätzlich zu seinem Presssitz auf der Welle 105 seine korrekte Position auf der Welle sichert. Dies kann insbesondere im Fall der Verwendung von Lagern, welche auch in Axialrichtung erhebliche Kräfte übertragen, beispielsweise also bei Kegelrollenlagern, von Vorteil sein. Shaft shoulder 105.1 experiences, which in addition to its interference fit on the shaft 105 secures its correct position on the shaft. This can be particularly advantageous in the case of the use of bearings, which also transmit considerable forces in the axial direction, for example in tapered roller bearings.
Hierbei kann durch geeignete Wahl der axiale Vorspannung und der Parameter der In this case, by a suitable choice of the axial preload and the parameters of the
Distanzeinheit 108 gegebenenfalls auch sichergestellt werden, dass auch bei maximaler Durchbiegung der Welle 105 auf der dem Krümmungsmittelpunkt der Welle 105 Distance unit 108 may also be ensured that even at maximum deflection of the shaft 105 on the center of curvature of the shaft 105th
abgewandten Seite trotz der dort dann vorliegenden axialen Entlastung der Distanzeinheit 108 immer noch eine (wenn auch geringere) axiale Vorspannung vorliegt. Je nach den Kräfte- und Momentenverhältnissen am Nabenelement 106.1 kann bei anderen Varianten der Erfindung gegebenenfalls aber auch eine vollständige Entlastung auf dieser Wellenseite vorliegen. opposite side despite the then existing axial relief of the distance unit There is still one (albeit minor) axial preload. Depending on the forces and torque conditions on the hub element 106.1, in other variants of the invention, however, it may also be possible to provide complete relief on this shaft side.
Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch vorgesehen sein kann, dass eine solche Vordeformation der Distanzeinheit 108 auch ganz oder teilweise vermieden wird. Hierzu können entsprechende anderweitige axiale Anschläge für das Nabenelement 107.1 vorgesehen sein. Ebenso kann vor dem Erreichen der Endposition ein Blockierelement in den äußeren Schlitz 108.2 eingeführt werden, welches diesen im However, it is understood that in other variants of the invention it may also be provided that such a pre-deformation of the spacer unit 108 is also completely or partially avoided. For this purpose, appropriate other axial stops for the hub member 107.1 may be provided. Likewise, before reaching the end position, a blocking element can be inserted into the outer slot 108
Wesentlichen vollständig ausfüllt, wie dies in Figur 1 durch die gestrichelte Kontur 1 12 angedeutet ist. Hierdurch wird eine Deformation der Distanzeinheit 108 ganz oder teilweise verhindert. Nach Erreichen der Endposition kann das Blockierelement 112 dann wieder entfernt werden, um die (für die Steifigkeitsreduktion erforderliche) Deformation der Substantially completely fills, as indicated in Figure 1 by the dashed contour 1 12. As a result, a deformation of the spacer unit 108 is completely or partially prevented. After reaching the end position, the blocking element 112 can then be removed again in order to reduce the deformation (which is required for the rigidity reduction)
Distanzeinheit 108 zuzulassen. Allow distance unit 108.
Im vorliegenden Beispiel ist die Distanzeinheit 108 so gestaltet, dass über den gesamten Normalbetriebsbereich, mithin also bis hin zu der im Normalbetrieb maximal zu erwartenden Durchbiegung der Welle 105, die dritte Steifigkeit S3 im Wesentlichen unverändert bleibt, sodass auch in einem maximal deformierten Endzustand noch eine ausreichende Reduktion der auf die Nabenelemente 106.1 , 107.1 wirkenden Axialkraft FB erreicht wird. In the present example, the distance unit 108 is designed so that the third stiffness S3 remains substantially unchanged over the entire normal operating range, that is, up to the maximum deflection of the shaft 105 to be expected in normal operation, so that even in a maximum deformed final state sufficient reduction of the force acting on the hub elements 106.1, 107.1 axial force FB is achieved.
Die dritte Steifigkeit S3 ist dabei zudem so gewählt, dass über den gesamten The third stiffness S3 is also chosen so that over the entire
Normalbetriebsbereich, mithin also bis hin zu der im Normalbetrieb maximal zu erwartenden Durchbiegung der Welle 105, die Betriebsaxialkraft FB im Betheb eine möglichst geringe Variation erfährt. Vorzugsweise ist die dritte Steifigkeit (im vorliegenden Beispiel aber auch bei beliebigen anderen Varianten der Erfindung) so gewählt, dass die Betriebsaxialkraft FB zwischen dem Ruhezustand und dem maximal belasteten Zustand (mit der im Normalbetrieb maximal zu erwartenden Durchbiegung der Welle 105) um weniger als 30%, vorzugsweise weniger als 20%, weiter vorzugsweise weniger als 10%, variiert. Normal operating range, thus up to the maximum in normal operation to be expected deflection of the shaft 105, the Betriebsaxialkraft FB in Betheb undergoes the least possible variation. Preferably, the third stiffness (in the present example but also in any other variants of the invention) is selected so that the Betriebsaxialkraft FB between the idle state and the maximum loaded state (with the maximum in normal operation expected deflection of the shaft 105) by less than 30 %, preferably less than 20%, more preferably less than 10%, varies.
Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung die axiale Steifigkeit S3 der Distanzeinheit 108 bei der Biegedeformation der Wellenanordnung 104 gegebenenfalls auch variieren kann, beispielsweise indem bestimmte Bereiche der Distanzeinheit einander während der Deformation sukzessive kontaktieren. Vorzugsweise beträgt die dritte Steifigkeit S3 bei der maximalen Durchbiegung jedoch höchstens 150%, vorzugsweise höchstens 120%, weiter vorzugsweise 100% bis 110% der dritten Steifigkeit S3 im undeformierten Ausgangszustand. It is understood, however, that in other variants of the invention, the axial stiffness S3 of the spacer unit 108 may also vary in the bending deformation of the shaft assembly 104, for example by certain portions of the spacer unit successively contacting each other during deformation. However, the third stiffness S3 in the maximum deflection is preferably at most 150%, preferably at most 120%, more preferably 100% to 110% of the third stiffness S3 in undeformed initial state.
Im vorliegenden Beispiel ist die Distanzeinheit 108 bzw. das nachgiebige Element 108.1 als separates Element gefertigt, welches anschließend in der oben beschriebenen Weise mit den beiden Nabenelementen 106.1 und 107.1 verbunden wird. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch vorgesehen sein kann, dass die Distanzeinheit 108 bzw. das nachgiebige Element 108.1 einstückig mit dem ersten Nabenelement 106.1 oder dem zweiten Nabenelement 107.1 ausgebildet ist. In the present example, the spacer unit 108 or the compliant element 108.1 is manufactured as a separate element, which is then connected in the manner described above with the two hub elements 106.1 and 107.1. It is understood, however, that in other variants of the invention it can also be provided that the spacer unit 108 or the resilient element 108.1 is formed integrally with the first hub element 106.1 or the second hub element 107.1.
Hinsichtlich der für die Distanzeinheit 108 verwendeten Materialien besteht grundsätzlich eine nahezu beliebige Wahlfreiheit, sofern wie im vorliegenden Beispiel keine einstückige Verbindung mit einem der Nabenelemente 106.1 , 107.1 vorgesehen ist. Im vorliegenden Beispiel ist das nachgiebige Element 108.1 der Distanzeinheit 108 aus einem metallischen Material gebildet. With regard to the materials used for the spacer unit 108, basically there is an almost unlimited freedom of choice, as provided in the present example, no one-piece connection with one of the hub elements 106.1, 107.1. In the present example, the resilient element 108.1 of the spacer unit 108 is formed of a metallic material.
Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch vorgesehen sein kann, dass das nachgiebige Element 108.1 zusätzlich oder alternativ auch aus beliebigen anderen Materialien aufgebaut sein kann. Insbesondere kann das Material des nachgiebigen Elements 108.1 zusätzlich oder alternativ ein Kunststoffmaterial und/oder ein It is understood, however, that in other variants of the invention it can also be provided that the resilient element 108.1 can additionally or alternatively also be constructed from any other materials. In particular, the material of the resilient element 108. 1 additionally or alternatively a plastic material and / or a
Verbundwerkstoffmaterial umfassen. Include composite material.
Im vorliegenden Beispiel erfüllt die Distanzeinheit 108 lediglich die Funktion eines In the present example, the distance unit 108 only fulfills the function of
Axialkraftkompensationsabschnitts zwischen beiden Nabenelementen 106.1 , 07.1 sowie einer Abdichtung des ringförmigen Zwischenraums 110. Es versteht sich jedoch, dass die Distanzeinheit 108 bei anderen Varianten der Erfindung auch weitere Funktionen integrieren kann. So kann sie beispielsweise weitere funktionelle Komponenten tragen, wie Axialkraftkompensationsabschnitts between two hub elements 106.1, 07.1 and a seal of the annular space 110. It is understood, however, that the distance unit 108 may integrate other functions in other variants of the invention. For example, it can carry other functional components, such as
beispielsweise Vertiefungen oder Ringe für berührungslose Dichtungseinrichtungen, wie dies in Figur 1 durch die gestrichelte Kontur 113 angedeutet ist. For example, depressions or rings for non-contact sealing devices, as indicated in Figure 1 by the dashed contour 113.
Zweites Ausführunqsbeispiel Second Embodiment
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 3 ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs 101 mit einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Wellenanordnung 204 In the following, with reference to FIGS. 1 and 3, a further preferred exemplary embodiment of the rail vehicle 101 according to the invention with a further preferred exemplary embodiment of the shaft arrangement 204 according to the invention is shown
beschrieben. Die Wellenanordnung 204 kann die Wellenanordnung 104 in dem Fahrzeug 101 ersetzen. Die Wellenanordnung 204 gleicht in ihrer grundsätzlichen Funktion und ihrem grundsätzlichen Aufbau der Wellenanordnung 104, sodass hier lediglich auf die Unterschiede eingegangen werden soll. Insbesondere sind gleichartige Komponenten mit um den Wert 100 erhöhten Bezugszeichen versehen, während identische Komponenten mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Sofern nachfolgend keine anderweitigen Ausführungen gemacht werden, wird hinsichtlich der Merkmale und Eigenschaften dieser Komponenten ausdrücklich auf die obigen Ausführungen verwiesen. described. The shaft assembly 204 may replace the shaft assembly 104 in the vehicle 101. The shaft assembly 204 is similar in its basic function and its basic structure of the shaft assembly 104, so that only the differences should be discussed here. In particular, similar components are provided with reference numerals increased by 100, while identical components are provided with identical reference numerals. Unless otherwise stated below, reference is made expressly to the above statements with regard to the features and properties of these components.
Der Unterschied der Wellenanordnung 204 zu der Wellenanordnung 104 besteht lediglich darin, dass das nachgiebige Element 208.1 der Distanzeinheit 208, die auf der durch die Kontur 214 angedeuteten Anordnung aus Welle und Nabenelementen sitzt, nach Art eines Faltenbalgs mit im Wesentlichen wellenförmigen bzw. sinusförmigen Einbuchtungen 208.2 bzw. Ausbuchtungen 208.3 ausgebildet ist. The difference of the shaft assembly 204 to the shaft assembly 104 is merely that the compliant member 208.1 of the spacer 208 seated on the assembly of shaft and hub members indicated by the contour 214 is bellows-like with substantially undulating or sinusoidal indentations 208.2 or bulges 208.3 is formed.
Bei dieser Gestaltung lässt sich je nach Wandstärke des nachgiebigen Elements 208.1 und/oder Krümmungsradius der Einbuchtungen 208.2 bzw. Ausbuchtungen 208.3 und/oder Material des nachgiebigen Elements 208.1 nahezu frei einstellbare Reduktion der axialen Steifigkeit 83 und/oder eine nahezu frei einstellbare Charakteristik der Betriebsaxialkraft FB erzielen. In this design, depending on the wall thickness of the resilient element 208.1 and / or the radius of curvature of the indentations 208.2 or bulges 208.3 and / or material of the resilient element 208.1 almost freely adjustable reduction of the axial stiffness 83 and / or a nearly freely adjustable characteristic of Betriebsaxialkraft FB achieve.
Drittes Ausführunqsbeispiel Third Embodiment
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 4 ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs 101 mit einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Wellenanordnung 304 In the following, with reference to FIGS. 1 and 4, a further preferred exemplary embodiment of the rail vehicle 101 according to the invention with a further preferred exemplary embodiment of the shaft arrangement 304 according to the invention is shown
beschrieben. Die Wellenanordnung 304 kann die Wellenanordnung 104 in dem Fahrzeug 101 ersetzen. Die Wellenanordnung 304 gleicht in ihrer grundsätzlichen Funktion und ihrem grundsätzlichen Aufbau der Wellenanordnung 104, sodass hier lediglich auf die Unterschiede eingegangen werden soll, insbesondere sind gleichartige Komponenten mit um den Wert 200 erhöhten Bezugszeichen versehen, während identische Komponenten mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Sofern nachfolgend keine anderweitigen Ausführungen gemacht werden, wird hinsichtlich der Merkmale und Eigenschaften dieser Komponenten ausdrücklich auf die obigen Ausführungen verwiesen. described. The shaft assembly 304 may replace the shaft assembly 104 in the vehicle 101. The shaft assembly 304 is similar in its basic function and its basic structure of the shaft assembly 104, so that only the differences will be discussed here, in particular similar components are provided with increased by 200, reference numerals, while identical components are provided with identical reference numerals. Unless otherwise stated below, reference is made expressly to the above statements with regard to the features and properties of these components.
Wie der Figur 4 zu entnehmen ist, welche einen Teil der Distanzeinheit 308 zeigt, besteht der Unterschied der Wellenanordnung 304 zu der Wellenanordnung 104 lediglich darin, dass das nachgiebige Element 308.1 der Distanzeinheit 308 nach Art einer zylindrischen elastischen Buchse ausgebildet ist, welches durch eine Hülleinrichtung 308.6 in ihrer Position gehalten wird. As can be seen from FIG. 4, which shows a part of the spacer unit 308, the difference between the shaft arrangement 304 and the shaft arrangement 104 is merely that the resilient element 308.1 of the spacer unit 308 is in the form of a cylindrical elastic Bush is formed, which is held by a sheath means 308.6 in position.
Die Hülleinrichtung 308.6 umfasst hierzu eine äußere zylindrische Buchse 308.7, eine innere zylindrische Buchse 308.8 sowie zwei Endscheiben 308.9. Die äußere Buchse 308.7 sitzt (abgedichtet) auf den Nabenelementen 106.1 , 107.1 , während die Endscheiben 308.9 gleitend mit dem Innenumfang der äußeren Buchse 308.7 sowie mit dem Außenumfang der inneren Buchse 308.8 im Eingriff stehen. Die Endscheiben 308.9 liegen in Axialrichtung an den Nabenelementen 106.1 , 107.1 und begrenzen das nachgiebige Element 308.1 in der Axialrichtung. Sie zentrieren hierbei weiterhin die innere Buchse 308.8, deren axiale Länge so gewählt ist, dass es auch bei maximaler Durchbiegung der Welle 105 zu keinem (die axiale Steifigkeit S3 erhöhenden) gleichzeitigen Kontakt mit den Nabenelementen 106.1 , 107.1 kommt. The casing device 308.6 comprises an outer cylindrical bushing 308.7, an inner cylindrical bushing 308.8 and two end disks 308.9 for this purpose. The outer sleeve 308.7 sits (sealed) on the hub members 106.1, 107.1, while the end plates 308.9 are slidably engaged with the inner periphery of the outer sleeve 308.7 and with the outer periphery of the inner sleeve 308.8. The end plates 308.9 lie in the axial direction on the hub elements 106.1, 107.1 and limit the resilient element 308.1 in the axial direction. In this case, they continue to center the inner bushing 308.8, the axial length of which is selected so that no simultaneous contact with the hub elements 106.1, 107.1 occurs (even with maximum deflection of the shaft 105) (increasing the axial rigidity S3).
Hierbei kann insbesondere auch über die mechanischen Eigenschaften der Buchsen 308.7 und/oder 308.8 (insbesondere deren radiale Steifigkeit) wenigstens ein weiterer Freiheitsgrad zur Einstellung bzw. Optimierung des Verlaufs der Betriebsaxialkraft FB gegeben sein. In this case, in particular also via the mechanical properties of the bushes 308.7 and / or 308.8 (in particular their radial rigidity) at least one further degree of freedom for setting or optimizing the course of the Betriebsaxialkraft FB be given.
Es versteht sich, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch lediglich die äußere Buchse 308.7 vorgesehen sein kann und dann das nachgiebige Element 308.1 in der Axialrichtung die beiden Nabenelemente 106.1 , 107.1 kontaktieren kann. It is understood that in other variants of the invention, only the outer sleeve 308.7 can be provided and then the resilient element 308.1 can contact the two hub elements 106.1, 107.1 in the axial direction.
Weiterhin versteht es sich, dass bei anderen Varianten der Erfindung das elastische Element auch durch mehrere elastische Teilelemente gebildet sein kann, welche in Radialrichtung und/oder in Axialrichtung aneinander angrenzen können. Furthermore, it is understood that in other variants of the invention, the elastic element may also be formed by a plurality of elastic sub-elements, which may adjoin one another in the radial direction and / or in the axial direction.
Bei dieser Gestaltung lässt sich je nach Wandstärke des nachgiebigen Elements 308.1 und/oder Aufbau (in Axialrichtung und/oder Radialrichtung) aus mehreren unterschiedlichen Teilelementen und/oder Material des nachgiebigen Elements 308.1 bzw. des jeweiligen Teilelements nahezu frei einstellbare Reduktion der axialen Steifigkeit S3 und/oder eine nahezu frei einstellbare Charakteristik der Betriebsaxialkraft FB erzielen. In this configuration, depending on the wall thickness of the resilient element 308.1 and / or structure (in the axial direction and / or radial direction) of a plurality of different sub-elements and / or material of the resilient element 308.1 or the respective sub-element almost freely adjustable reduction of the axial stiffness S3 and / or achieve an almost freely adjustable characteristic of Betriebsaxialkraft FB.
Viertes Ausführunqsbeispiel Fourth Embodiment
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 5 ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs 101 mit einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiei der erfindungsgemäßen Wellenanordnung 404 beschrieben. Die Wellenanordnung 404 kann die Wellenanordnung 104 in dem Fahrzeug 101 ersetzen. Die Wellenanordnung 404 gleicht in ihrer grundsätzlichen Funktion und ihrem grundsätzlichen Aufbau der Wellenanordnung 104, sodass hier lediglich auf die Unterschiede eingegangen werden soll. Insbesondere sind gleichartige Komponenten mit um den Wert 200 erhöhten Bezugszeichen versehen, während identische Komponenten mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Sofern nachfolgend keine anderweitigen Ausführungen gemacht werden, wird hinsichtlich der Merkmale und Eigenschaften dieser Komponenten ausdrücklich auf die obigen Ausführungen verwiesen. In the following, with reference to FIGS. 1 and 5, a further preferred exemplary embodiment of the rail vehicle 101 according to the invention with a further preferred exemplary embodiment of the shaft arrangement 404 according to the invention is shown described. The shaft assembly 404 may replace the shaft assembly 104 in the vehicle 101. The shaft assembly 404 is similar in its basic function and its basic structure of the shaft assembly 104, so that only the differences should be discussed here. In particular, similar components are provided with reference numerals increased by the value 200, while identical components are provided with identical reference numerals. Unless otherwise stated below, reference is made expressly to the above statements with regard to the features and properties of these components.
Wie der Figur 4 zu entnehmen ist, welche einen Teil der Distanzeinheit 408 zeigt, besteht der Unterschied der Wellenanordnung 404 zu der Wellenanordnung 104 lediglich darin, dass das nachgiebige Element 408.1 der Distanzeinheit 408 nach Art einer zylindrischen Buchse mit zwei Reihen von sich im Wesentlichen in der Umfangsrichtung erstreckenden As can be seen from FIG. 4, which shows a part of the spacer unit 408, the difference between the shaft arrangement 404 and the shaft arrangement 104 consists only in that the resilient element 408.1 of the spacer unit 408, in the form of a cylindrical bushing with two rows of substantially one another extending the circumferential direction
langgestreckten, schlitzförmigen Durchbrechungen 408.2 bzw. 408.3 des Zylindermantels ausgebildet ist. Die langgestreckten Durchbrechungen 408.2 bzw. 408.3 sind dabei in der Umfangsrichtung jeweils zueinander versetzt (im vorliegenden Beispiel um etwa eine halbe Periode der Durchbrechungen 408.2 bzw. 408.3). Hierdurch sind biegedeformierbare Armabschnitte 408.4 gebildet, welche die Reduktion der axialen Steifigkeit S3 gewährleisten. elongated, slot-shaped openings 408.2 and 408.3 of the cylinder jacket is formed. The elongated apertures 408.2 and 408.3 are offset relative to each other in the circumferential direction (in the present example by about half a period of the openings 408.2 and 408.3). As a result, bending-deformable arm sections 408.4 are formed, which ensure the reduction of the axial rigidity S3.
Auch bei dieser Gestaltung lässt sich je nach Wandstärke des nachgiebigen Elements 208.1 und/oder Abmessung der Armabschnitte 408.4 (in Axialrichtung und/oder Umfangsrichtung) und/oder Material des nachgiebigen Elements 408.1 nahezu frei einstellbare Reduktion der axialen Steifigkeit S3 und/oder eine nahezu frei einstellbare Charakteristik der Also in this configuration can be depending on the wall thickness of the resilient element 208.1 and / or dimension of the arm portions 408.4 (in the axial direction and / or circumferential direction) and / or material of the resilient element 408.1 almost freely adjustable reduction of the axial stiffness S3 and / or almost free adjustable characteristic of
Betriebsaxialkraft FB erzielen. Achieve operating axial force FB.
Fünftes Ausführunqsbejspiel Fifth Ausfunqsbejspiel
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 6 ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs 101 mit einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Wellenanordnung 504 In the following, with reference to FIGS. 1 and 6, a further preferred exemplary embodiment of the rail vehicle 101 according to the invention with a further preferred exemplary embodiment of the shaft arrangement 504 according to the invention is shown
beschrieben. Die Wellenanordnung 504 kann die Wellenanordnung 104 in dem Fahrzeug 101 ersetzen. Die Wellenanordnung 504 gleicht in ihrer grundsätzlichen Funktion und ihrem grundsätzlichen Aufbau der Wellenanordnung 304, sodass hier lediglich auf die Unterschiede eingegangen werden soll. Insbesondere sind gleichartige Komponenten mit um den Wert 200 erhöhten Bezugszeichen versehen, während identische Komponenten mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Sofern nachfolgend keine anderweitigen Ausführungen gemacht werden, wird hinsichtlich der Merkmale und Eigenschaften dieser Komponenten ausdrücklich auf die obigen Ausführungen verwiesen. described. The shaft assembly 504 may replace the shaft assembly 104 in the vehicle 101. The shaft assembly 504 is similar in its basic function and its basic structure of the shaft assembly 304, so that only the differences should be discussed here. In particular, similar components are provided with reference numerals increased by the value 200, while identical components are provided with identical reference numerals. Unless otherwise stated below are made, reference is made expressly to the above statements with regard to the features and properties of these components.
Wie der Figur 6 zu entnehmen ist, welche einen Teil der Distanzeinheit 508 zeigt, besteht der Unterschied der Wellenanordnung 504 zu der Wellenanordnung 304 lediglich darin, dass das nachgiebige Element 508.1 der Distanzeinheit 508 zwar wieder nach Art einer zylindrischen elastischen Buchse ausgebildet ist, welche durch eine Hülleinrichtung 508.6 in ihrer Position gehalten wird, das nachgiebige Element 508.1 aber als Fluidkammer mit einem elastischen Hohlkammerelement 508.10 ausgebildet ist, dessen gegen die Umgebung abgedichteter (in der Umfangsrichtung der Welle 105) umlaufender Innenraum 508.11 mit einem Fluid 508.12 befüllt ist. As can be seen from FIG. 6, which shows a part of the spacer unit 508, the difference between the shaft arrangement 504 and the shaft arrangement 304 is merely that the resilient element 508.1 of the spacer unit 508 is again formed in the manner of a cylindrical elastic bush which passes through a wrapping device 508.6 is held in position, the compliant element 508.1 but is designed as a fluid chamber with a resilient hollow chamber element 508.10, whose sealed against the environment (in the circumferential direction of the shaft 105) circulating interior 508.11 is filled with a fluid 508.12.
Die Hülleinrichtung 508.6 umfasst wiederum eine äußere zylindrische Buchse 508.7, eine innere zylindrische Buchse 508.8 sowie zwei Endscheiben 508.9. Die äußere Buchse 508.7 sitzt (abgedichtet) auf den Nabenelementen 106.1 , 107.1 , während die Endscheiben 508.8 gleitend mit dem Innenumfang der äußeren Buchse 508.7 sowie mit dem Außenumfang der inneren Buchse 508.8 im Eingriff stehen. Die Endscheiben 508.8 liegen in Axialrichtung an den Nabenelementen 106.1 , 107.1 und begrenzen das nachgiebige Element 508.1 in der Axialrichtung. Sie zentrieren hierbei weiterhin die innere Buchse 508.8, deren axiale Länge so gewählt ist, dass es auch bei maximaler Durchbiegung der Welle 105 zu keinem (die axiale Steifigkeit S3 erhöhenden) gleichzeitigen Kontakt mit den Nabenelementen 106.1 , 107.1 kommt. The casing 508.6 again comprises an outer cylindrical bushing 508.7, an inner cylindrical bushing 508.8 and two end plates 508.9. The outer sleeve 508.7 is seated (sealed) on the hub members 106.1, 107.1, while the end discs 508.8 are slidably engaged with the inner periphery of the outer sleeve 508.7 as well as with the outer periphery of the inner sleeve 508.8. The end plates 508.8 lie in the axial direction on the hub elements 106.1, 107.1 and limit the resilient element 508.1 in the axial direction. They continue to center the inner sleeve 508.8, whose axial length is chosen so that even with maximum deflection of the shaft 105 to (the axial stiffness S3 increasing) simultaneous contact with the hub elements 106.1, 107.1 comes.
Die Fluidkammer 508.10 des nachgiebigen Elements 508.1 kann im vorliegenden Besipiel über eine Ventileinrichtung 508.13 mit dem Fluid 508.12 befüllt und entleert werden. The fluid chamber 508.10 of the resilient element 508.1 can be filled in the present example via a valve device 508.13 with the fluid 508.12 and emptied.
Zusätzlich kann über die Ventileinrichtung 508.13 der Innendruck P in dem kompressiblen Fluid 508.12 bzw. der Fluidkammer 508.10 eingestellt werden, um die dritte Steifigkeit S3 sowie die Betriebsaxialkraft FB und deren auslenkungsabhängigen Verlauf einzustellen. Es versteht sich jedoch, dass bei (nachfolgend noch näher beschriebenen) Varianten eine solche Ventileinrichtung auch fehlen kann. In addition, the internal pressure P in the compressible fluid 508.12 or the fluid chamber 508.10 can be adjusted via the valve device 508.13 in order to set the third stiffness S3 and the operating axial force FB and their deflection-dependent course. However, it is understood that in variants (to be described in more detail below) such a valve device may also be missing.
Weiterhin kann insbesondere auch über die mechanischen Eigenschaften der Buchsen 508.7 und/oder 508.8 (insbesondere deren radiale Steifigkeit) wenigstens ein weiterer Freiheitsgrad zur Einstellung bzw. Optimierung des Verlaufs der Betriebsaxialkraft FB gegeben sein. Furthermore, in particular also on the mechanical properties of the bushes 508.7 and / or 508.8 (in particular their radial stiffness) at least one further degree of freedom for setting or optimizing the course of Betriebsaxialkraft FB be given.
Die Verwendung des Fluids hat insbesondere den Vorteil, dass der Druckausgleich in der (umlaufenden) Fluidkammer dafür sorgt, dass am gesamten Umfang der Nabenelemente 106.1 , 107.1 im Wesentlichen dieselbe axiale Flächenpressung vorherrscht, wie dies eingangs bereits beschrieben wurde. The use of the fluid has the particular advantage that the pressure compensation in the (circulating) fluid chamber ensures that the entire circumference of the hub elements 106.1, 107.1 prevails substantially the same axial surface pressure, as already described above.
Bei den Varianten der vorliegenden Erfindung mit einer solchen Fluidkammer 508.10 ist es insbesondere in einfacher Weise möglich, während unterschiedlicher Herstellungszustände und/oder Betriebszustände der Wellenanordnung 504 unterschiedliche Innendrücke P in der Fluidkammer 508.10 und damit unterschiedliche dritte Steifigkeiten S3 bzw. Axialkräfte FB einzustellen. In the variants of the present invention with such a fluid chamber 508.10, it is possible in particular in a simple manner to set different internal pressures P in the fluid chamber 508.10 and thus different third stiffnesses S3 or axial forces FB during different production states and / or operating states of the shaft arrangement 504.
So kann beispielsweise beim Aufpressen des zweiten Nabenelements 107.1 eine möglichst hohe dritte Steifigkeit S3 eingestellt werden, um in einfacher Weise eine klar definierte Begrenzung der Endposition des zweiten Nabenelements 107.1 zu erzielen. Danach kann der Innendruck P in der Fluidkammer 508.10 wieder reduziert werden, um die im Betrieb eine gewünschte niedrige dritte Steifigkeit S3 bzw. eine vorgegebene Betriebsaxialkraft FB zu realisieren. For example, the highest possible third stiffness S3 can be set when pressing on the second hub element 107.1 in order to achieve a clearly defined limitation of the end position of the second hub element 107.1 in a simple manner. Thereafter, the internal pressure P in the fluid chamber 508.10 can be reduced again in order to realize the desired low third stiffness S3 or a predetermined operating axial force FB during operation.
So ist es möglich, die Fluidkammer 508.10 für die Montage bzw. das Aufpressen des zweiten Nabenelements 107.1 zunächst mit einem im Wesentlichen inkompressiblen Fluid 508.1 1 , beispielsweise Wasser, zu befüllen, um während dieser Phase eine entsprechend hohe dritte Steifigkeit S3 der Distanzeinheit 508 zu erzielen. Nach Abschluss der Montage kann das inkompressible Fluid dann durch ein kompressibles Fluid bzw. Medium 508.1 1 ersetzt werden, welches dann gegebenenfalls mit dem gewünschten Innendruck P beaufschlagt wird, um die gewünschte, entsprechend verringerte dritte Steifigkeit S3 zu erzielen. Thus, it is possible to first fill the fluid chamber 508.10 for the assembly or the pressing on of the second hub element 107.1 with a substantially incompressible fluid 508.1 1, for example water, in order to achieve a correspondingly high third stiffness S3 of the spacer unit 508 during this phase , After completion of the assembly, the incompressible fluid can then be replaced by a compressible fluid or medium 508.1 1, which is then optionally applied to the desired internal pressure P to achieve the desired, correspondingly reduced third stiffness S3.
Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass im Betrieb (also nach Abschluss der Montage) aber auch im Wesentlichen inkompressible Fluide 508.11 verwendet werden können. Die It should be noted at this point that in operation (ie after completion of assembly) but also incompressible fluids 508.11 can be used. The
Verwendung im Wesentlichen inkompressibler Fluide 508.11 wird infolge der besonderen Lastsituation bzw. Kinematik der Deformation der Wellenanordnung 504 möglich. So erfolgt bei der Durchbiegung der Welle 105 auf der dem Krümmungsmittelpunkt der Biegelinie zugewandten Seite der Welle 105 eine Annäherung der Nabenelemente 106.1 , 107.1 , während sich die Nabenelemente 106.1 , 107.1 auf der abgewandten Seite der Welle 105 voneinander entfernen. Das Fluid 508.1 in der umlaufenden Fluidkammer 508.10 kann diese Bewegung gegebenenfalls sogar ohne Anstieg des Innendrucks, mithin also widerstandsfrei ausgleichen, solange sich das Gesamtvolumen der Fluidkammer 508.10 hierbei nicht verändert. Je nach Änderung des Gesamtvolumens der Fluidkammer 508.10 bei der Durchbiegung der Welle 105 (welche unter anderem durch die Geometrie der Nabenelemente 106.1 , 107.1 im Kontaktbereich mit der Distanzeinheit 508 beeinflusst werden kann) kann demgemäß insoweit sogar eine dritte Steifigkeit S3 (die hier dann eine Biegesteifigkeit ist) erzielt werden, die im Wesentlichen gleich Null ist (die Steifigkeit bzw. der Widerstand gegen die Use of substantially incompressible fluids 508.11 becomes possible due to the particular load situation or kinematics of the deformation of the shaft arrangement 504. Thus, when the shaft 105 deflects on the side of the shaft 105 facing the center of curvature of the bending line, the hub elements 106.1, 107.1 approach, while the hub elements 106.1, 107.1 move away from one another on the opposite side of the shaft 105. The fluid 508.1 in the circulating fluid chamber 508.10 may compensate for this movement, possibly even without an increase in the internal pressure, and therefore without resistance, as long as the total volume of the fluid chamber 508.10 does not change. Depending on the change in the total volume of the fluid chamber 508.10 in the deflection of the shaft 105 (which can be influenced, inter alia, by the geometry of the hub elements 106.1, 107.1 in the contact area with the distance unit 508) can thus far even a third stiffness S3 (here then a flexural rigidity is), which is substantially equal to zero (the stiffness or the resistance to the
Deformation wird dann im Wesentlichen nur durch den Strömungswiderstand des Fluids 508.12 in der Fluidkammer 508.10 bestimmt). Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass die dritte Steifigkeit S3 in diesem Fall auf die spezifische Deformationssituation bei Durchbiegung des Wellenelements bezogen ist, während die Distanzeinheit 508 mit der Fluidkammer 508.10 bei rein axialer Belastung (beispielsweise bei der Montage bzw. dem Aufpressen des zweiten Nabenelements 107.1) eine deutlich höhere axiale Steifigkeit aufweisen kann. Deformation is then determined substantially only by the flow resistance of the fluid 508.12 in the fluid chamber 508.10). It should be noted at this point that the third stiffness S3 in this case relates to the specific deformation situation with deflection of the shaft element, while the spacer unit 508 with the fluid chamber 508.10 under purely axial load (for example, during assembly or pressing the second hub member 107.1) can have a significantly higher axial rigidity.
In diesen Fällen kann (wie oben bereits angedeutet) auch die Ventileinrichtung 508.13 fehlen, da die Distanzeinheit 508 bzw. die Fluidkammer 508.10 je nach Lastfall unterschiedliche dritte Steifigkeiten S3 aufweist. So weist sie bei der Montage bzw. dem Aufpressen des zweiten Nabenelements 107.1 unter rein axialer Belastung (wegen der Inkompressibilität des Fluids 508.12) eine sehr hohe axiale Steifigkeit S3 auf, während diese axiale Steifigkeit S3 unter Biegebelastung der Welle 105 gegebenenfalls auch ohne Änderung der Befüllung bzw. des Innendrucks P in der Fluidkammer 508.10 gegen Null geht. In these cases, as already indicated above, the valve device 508.13 may be missing, since the distance unit 508 or the fluid chamber 508.10 has different third rigidities S3, depending on the load case. Thus, during assembly or pressing on of the second hub element 107.1 under purely axial load (due to the incompressibility of the fluid 508.12), it has a very high axial rigidity S3, while this axial rigidity S3 under bending load of the shaft 105 may also be without changing the filling or the internal pressure P in the fluid chamber 508.10 goes to zero.
Die Abdichtung der Fluidkammer 508.10 erfolgt im vorliegenden Beispiel durch dessen Gestaltung als druckdichtes Hohlkammerelement mit einer elastischen Wandung aus The sealing of the fluid chamber 508.10 takes place in the present example by its design as a pressure-tight hollow chamber element with an elastic wall
(gegebenenfalls entsprechend verstärktem) Kunststoff oder dergleichen. Hiermit lassen sich besonders einfach herzustellende Konfigurationen mit hoher Betriebssicherheit erzielen. Es versteht sich jedoch, dass beispielsweise bei entsprechend hoher Viskosität des (optionally correspondingly reinforced) plastic or the like. This makes it particularly easy to produce configurations with high reliability. It is understood, however, that, for example, with correspondingly high viscosity of the
verwendeten Fluids gegebenenfalls ein solches Hohlkammerelement auch fehlen kann. If appropriate, such a hollow chamber element may also be missing.
Auch hier versteht es sich, dass bei anderen Varianten der Erfindung das nachgiebige bzw. elastische Element auch durch mehrere elastische Teilelemente gebildet sein kann, welche in Radialrichtung und/oder in Axialrichtung aneinander angrenzen können. Again, it is understood that in other variants of the invention, the resilient or elastic element may also be formed by a plurality of elastic sub-elements, which may adjoin one another in the radial direction and / or in the axial direction.
Bei dieser Gestaltung lässt sich je nach Wandstärke des nachgiebigen Elements 508.1 und/oder Aufbau (in Axialrichtung und/oder Radialrichtung) aus mehreren unterschiedlichen Teilelementen und/oder Material des nachgiebigen Elements 508.1 bzw. des jeweiligen Teilelements nahezu frei einstellbare Reduktion der axialen Steifigkeit S3 und/oder eine nahezu frei einstellbare Charakteristik der Betriebsaxialkraft FB erzielen. Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend ausschließlich anhand einer In this design, depending on the wall thickness of the resilient element 508.1 and / or structure (in the axial direction and / or radial direction) of a plurality of different sub-elements and / or material of the compliant element 508.1 or the respective sub-element almost freely adjustable reduction of the axial stiffness S3 and / or achieve an almost freely adjustable characteristic of Betriebsaxialkraft FB. The present invention has been described above solely with reference to a
Radsatzwellenanordnung beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung auch im Zusammenhang mit beliebigen anderen Antriebskomponenten zum Einsatz kommen kann, bei denen entsprechend hohe Antriebsmomente bzw. Antriebsleistungen zu übertragen sind und Schädigungsmechanismen, wie beispielsweise Reibkorrosion, eine Rolle spielen. Wheelset shaft assembly described. It is understood, however, that the invention may also be used in connection with any other drive components in which correspondingly high drive torques or drive powers are to be transmitted and damage mechanisms, such as fretting corrosion, play a role.
Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend weiterhin ausschließlich im Zusammenhang mit Schienenfahrzeugen beschrieben, die mit vergleichsweise hohen The present invention has been described above exclusively in connection with rail vehicles, which with comparatively high
Nennbetriebsgeschwindigkeiten verkehren. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung auch im Zusammenhang mit anderen Fahrzeugen, insbesondere bei niedrigeren oder aber auch noch höheren Nennbetriebsgeschwindigkeiten zum Einsatz kommen kann.  Rated operating speeds run. It is understood, however, that the invention may also be used in connection with other vehicles, in particular at lower or even higher rated operating speeds.

Claims

Patentansprüche claims
1. Wellenanordnung, insbesondere Radsatzwellenanordnung für ein Schienenfahrzeug, mit 1. shaft assembly, in particular Radsatzwellenanordnung for a rail vehicle, with
- einem Wellenelement (105), insbesondere zur Übertragung eines  - A wave element (105), in particular for the transmission of a
Antriebsmoments,  Drive torque,
- einem ersten Nabenelement (106.1 ) und  a first hub element (106.1) and
- einem zweiten Nabenelement (107.1 ), wobei  - A second hub member (107.1), wherein
- das Wellenelement (105) eine Axialrichtung, eine Radialrichtung und eine  - The shaft member (105) has an axial direction, a radial direction and a
Umfangsrichtung definiert,  Defined circumferential direction,
- das erste Nabenelement (106.1) und das zweite Nabenelement (107.1) in der Axialrichtung benachbart und in der Axialrichtung sowie der Umfangsrichtung festgelegt auf dem Wellenelement (105) sitzen,  the first hub element (106.1) and the second hub element (107.1) are seated on the shaft element (105) in the axial direction adjacent and fixed in the axial direction and the circumferential direction,
- das erste Nabenelement (106.1) in einer Lastrichtung, insbesondere in der  - The first hub member (106.1) in a load direction, in particular in the
Axialrichtung, eine erste Steifigkeit aufweist,  Axial direction, has a first stiffness,
- das zweite Nabenelement (107.1) in der Lastrichtung eine zweite Steifigkeit  - The second hub member (107.1) in the load direction, a second stiffness
aufweist,  having,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
- zwischen dem ersten Nabenelement (106.1) und dem zweiten Nabenelement (107.1) in der Axialrichtung eine Distanzeinheit (108; 208; 308) angeordnet ist, - a spacer unit (108; 208; 308) is arranged between the first hub element (106.1) and the second hub element (107.1) in the axial direction,
- die Distanzeinheit (108; 208; 308) mit dem ersten Nabenelement (106.1 ) und dem zweiten Nabenelement (107.1 ) in Verbindung steht, und - The distance unit (108; 208; 308) with the first hub member (106.1) and the second hub member (107.1) is in communication, and
- die Distanzeinheit (108; 208; 308) zur Reduktion einer Betriebsaxialkraft, welche insbesondere bei einer Durchbiegung des Wellenelements (105) entlang der Axialrichtung auf das erste Nabenelement (106.1) und das zweite Nabenelement (107.1) wirkt, in der Lastrichtung zumindest in einem undeform ierten  - The distance unit (108; 208; 308) for reducing a Betriebsaxialkraft, which acts in particular at a deflection of the shaft member (105) along the axial direction of the first hub member (106.1) and the second hub member (107.1), in the load direction at least in one undeformed
Ausgangszustand eine dritte Steifigkeit aufweist, die geringer ist als die erste Steifigkeit und/oder die zweite Steifigkeit. Initial state has a third stiffness, which is less than the first stiffness and / or the second stiffness.
2. Wellenanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass 2. shaft assembly according to claim 1, characterized in that
- die dritte Steifigkeit 2% bis 80%, vorzugsweise 5% bis 60%, weiter vorzugsweise 5% bis 30%, der ersten Steifigkeit beträgt  the third stiffness is 2% to 80%, preferably 5% to 60%, more preferably 5% to 30%, of the first stiffness
und/oder  and or
- die erste Steifigkeit 50% bis 150%, vorzugsweise 75% bis 125%, weiter  the first stiffness 50% to 150%, preferably 75% to 125%, further
vorzugsweise 90% bis 110%, insbesondere im Wesentlichen 100%, der zweiten Steifigkeit beträgt;  preferably 90% to 110%, in particular substantially 100%, of the second stiffness;
und/oder  and or
- die dritte Steifigkeit derart gewählt ist, dass die Betriebsaxialkraft zwischen einem Ruhezustand der Wellenanordnung und einem Zustand mit einer im Normalbetrieb maximal zu erwartenden Durchbiegung des Wellenelements (105) um weniger als 30%, vorzugsweise weniger als 20%, weiter vorzugsweise weniger als 10%, variiert ,  the third stiffness is selected such that the operating axial force between a rest state of the shaft arrangement and a state with a maximum expected deflection of the shaft element (105) during normal operation is less than 30%, preferably less than 20%, more preferably less than 10% , varies,
3. Wellenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass 3. shaft arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that
- das erste Nabenelement (106.1) ein erstes Material mit einer ersten  - The first hub member (106.1) a first material with a first
Materialsteifigkeit umfasst,  Includes material stiffness,
- das zweite Nabenelement (107.1) ein zweites Material mit einer zweiten  - The second hub member (107.1) a second material with a second
Materialsteifigkeit umfasst und  Material stiffness includes and
- die Distanzeinheit (108; 208; 308) ein drittes Material mit einer dritten  the spacer unit (108; 208; 308) comprises a third material with a third one
Materialsteifigkeit umfasst,  Includes material stiffness,
wobei  in which
- die dritte Materialsteifigkeit 10% bis 80%, vorzugsweise 20% bis 70%, weiter vorzugsweise 30% bis 60%, der ersten Materialsteifigkeit beträgt  the third material stiffness is 10% to 80%, preferably 20% to 70%, more preferably 30% to 60%, of the first material stiffness
und/oder  and or
- die erste Materialsteifigkeit 50% bis 150%, vorzugsweise 75% bis 125%, weiter vorzugsweise 90% bis 110%, insbesondere im Wesentlichen 100%, der zweiten Materialsteifigkeit beträgt.  - The first material stiffness 50% to 150%, preferably 75% to 125%, more preferably 90% to 110%, in particular substantially 100%, the second material stiffness.
4. Wellenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 4. shaft arrangement according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass  marked that
- die Distanzeinheit (108; 208; 308; 408; 508) wenigstens einen in der Lastrichtung nachgiebigen Abschnitt (108.1 ; 208.1 ; 308.1 ; 408.1 ; 508.1) aufweist, wobei - der nachgiebige Abschnitt (108.1 ; 208.1; 308.1 ; 408.1 ; 508.1 ) ein - the spacer unit (108; 208; 308; 408; 508) has at least one section (108.1; 208.1; 308.1; 408.1; 508.1) yielding in the load direction, wherein - the compliant section (108.1; 208.1; 308.1; 408.1; 508.1)
Kunststoffmaterial und/oder ein Verbu n d we rkstoff m ate ri a I und/oder ein metallisches Material umfasst.  Plastic material and / or a Verbu n d m ate ri a I and / or a metallic material.
5. Wellenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 5. shaft arrangement according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass  marked that
- die Distanzeinheit (108; 208; 308; 408; 508) wenigstens ein in der Lastrichtung nachgiebiges Element (108.1 ; 208.1 ; 308.1 ; 408.1 ; 508.1) umfasst, wobei - the spacer unit (108; 208; 308; 408; 508) comprises at least one resilient element (108.1; 208.1; 308.1; 408.1; 508.1) in the load direction, wherein
- das nachgiebige Element (108.1 ; 208.1 ; 308.1 ; 408.1 ; 508.1) insbesondere nach Art einer Feder und/oder nach Art einer Hülse und/oder nach Art eines Faltenbalgs ausgebildet ist - The resilient element (108.1; 208.1; 308.1; 408.1; 508.1) is designed in particular in the manner of a spring and / or in the manner of a sleeve and / or in the manner of a bellows
und/oder  and or
- das nachgiebige Element (308.1 ; 508.1) insbesondere wenigstens ein durch wenigstens eine Hülleinrichtung (308.6; 508.6) in der Axialrichtung verschieblich begrenztes, insbesondere im Wesentlichen zylindrisches, elastisches Element ausgebildet ist  - The resilient element (308.1, 508.1) is in particular at least one by at least one sheath means (308.6; 508.6) slidably limited in the axial direction, in particular substantially cylindrical, elastic element is formed
und/oder  and or
- das nachgiebige Element (108.1 ; 208.1 ; 408.1 ) insbesondere einstückig mit dem ersten Nabenelement (106.1) oder dem zweiten Nabenelement (107.1) ausgebildet ist  - The resilient element (108.1, 208.1, 408.1) is in particular formed integrally with the first hub member (106.1) or the second hub member (107.1)
und/oder  and or
- das nachgiebige Element (508.1) ein, insbesondere kompressibles, Fluid (508.12) umfasst, das in wenigstens einer Fluidkammer (508.10) eingeschlossen ist, wobei die Fluidkammer (508.10) insbesondere über eine Ventileinrichtung (508.13) mit dem kompressiblen Fluid (508.12) befüllbar und/oder entleerbar ist und/oder über eine Ventileinrichtung (508.13) insbesondere ein Innendruck in dem Fluid (508.12) einstellbar ist.  - The resilient element (508.1) comprises a, in particular compressible, fluid (508.12) which is enclosed in at least one fluid chamber (508.10), the fluid chamber (508.10) in particular via a valve means (508.13) filled with the compressible fluid (508.12) and / or can be emptied and / or via a valve device (508.13), in particular an internal pressure in the fluid (508.12) is adjustable.
6. Wellenanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass 6. shaft assembly according to claim 5, characterized in that
- das nachgiebige Element (108.1 ; 208.1 ; 408.1 ) zur Erzielung der reduzierten dritten Steifigkeit wenigstens einen Biegeabschnitt (108.4, 108.5; 308.4) aufweist, wobei - der Biegeabschnitt (108.4, 108.5; 408.4) unter einer in der Axialrichtung auf die Distanzeinheit (108; 208; 408) wirkenden Kraft eine Biegedeformation erfährt, wobei - the resilient element (108.1; 208.1; 408.1) has at least one bending section (108.4, 108.5; 308.4) for achieving the reduced third rigidity, wherein - The bending section (108.4, 108.5, 408.4) under a force acting in the axial direction of the spacer unit (108; 208; 408) force undergoes a bending deformation, wherein
- der Biegeabschnitt (108.4, 108.5; 408.4) insbesondere einen biegedeformierbaren Armabschnitt (108.4, 108.5; 408.4) aufweist, der im Bereich wenigstens einer in der Radialrichtung verlaufenden Einbuchtung (108.2; 208.2) oder Ausbuchtung (108.3; 208.3) des nachgiebigen Elements (108.1 ; 208.1) ausgebildet ist, wobei - the bending section (108.4, 108.5, 408.4) in particular has a bending-deformable arm section (108.4, 108.5, 408.4) which is arranged in the region of at least one indentation (108.2; 208.2) or bulge (108.3; 208.3) of the resilient element (108.1 208.1) is formed, wherein
- das nachgiebige Element (108.1 ; 208.1 ; 408.1) insbesondere als im Wesentlichen ringförmiges oder zylinderförmiges Element ausgebildet ist und die Einbuchtung (108.2; 208.2) oder Ausbuchtung (108.3; 208.3) insbesondere in der - The resilient element (108.1; 208.1; 408.1) is designed in particular as a substantially annular or cylindrical element and the indentation (108.2; 208.2) or bulge (108.3; 208.3) in particular in the
Umfangsrichtung umlaufend ausgebildet ist.  Circumferentially formed circumferentially.
7. Wellenanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass 7. shaft assembly according to claim 6, characterized in that
- die Einbuchtung (108.2; 208.2) oder Ausbuchtung (108.3; 208.3) insbesondere schlitzförmig ausgebildet ist  - The indentation (108.2; 208.2) or bulge (108.3; 208.3) is formed in particular slit-shaped
und/oder  and or
- die Einbuchtung (108.2; 208.2) oder Ausbuchtung (108.3; 208.3) insbesondere durch einen radialen Einschnitt des nachgiebigen Elements ausgebildet ist und/oder  - The indentation (108.2; 208.2) or bulge (108.3; 208.3) is formed in particular by a radial cut of the resilient element and / or
- der biegedeformierbare Armabschnitt (108.4, 108.5; 408.4) in einer eine  - The bend deformable arm portion (108.4, 108.5, 408.4) in a
Längsachse des Wellenelements (105) enthaltenden Schnittebene eine im Wesentlichen U-förmige oder S-förmige Schnittkontur aufweist.  Having longitudinal axis of the shaft member (105) containing cutting plane has a substantially U-shaped or S-shaped sectional contour.
8. Wellenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 8. shaft arrangement according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass  marked that
- die Distanzeinheit (108; 208; 308; 408; 508) das erste Nabenelement (106.1 ) oder das zweite Nabenelement (107.1 ) in einem Kontaktbereich kontaktiert, wobei - the spacer unit (108; 208; 308; 408; 508) contacts the first hub element (106.1) or the second hub element (107.1) in a contact region, wherein
- in dem Kontaktbereich eine Zentriereinrichtung (106.2, 107.2) zum Zentrieren der Distanzeinheit (108; 208; 308; 408; 508) bezüglich des Nabenelements vorgesehen ist - In the contact region, a centering device (106.2, 107.2) for centering the distance unit (108; 208; 308; 408; 508) is provided with respect to the hub member
und/oder - in dem Kontaktbereich eine Dichtungseinrichtung (111) zum Abdichten eines Spalts zwischen der Distanzeinheit (108; 208; 308; 408; 508) und dem and or a sealing device (111) in the contact region for sealing a gap between the spacer unit (108; 208; 308; 408; 508) and the
Nabenelement (106.1 , 107.1) vorgesehen ist.  Hub element (106.1, 107.1) is provided.
9. Wellenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 9. shaft arrangement according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass  marked that
- durch die Distanzeinheit (108; 208; 308; 408; 508), die Nabenelemente (106.1 , 107.1 ) und das Wellenelement (105) ein ringförmiger Zwischenraum (110) begrenzt wird und  by the spacer unit (108; 208; 308; 408; 508), the hub elements (106.1, 107.1) and the shaft element (105) are bounded by an annular space (110) and
- die Distanzeinheit (108; 208; 308; 408; 508) derart ausgebildet und mit den  the spacer unit (108; 208; 308; 408; 508) is formed in such a way and with the
Nabenelementen verbunden ist, dass der ringförmige Zwischenraum (110) gegenüber der Umgebung abgedichtet ist.  Hub elements is connected, that the annular space (110) is sealed from the environment.
10. Wellenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 10. Shaft arrangement according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass  marked that
- das erste Nabenelement (106.1 ) über einen Presssitz oder einem Schrumpfsitz mit dem Wellenelement (105) verbunden ist  - The first hub member (106.1) via a press fit or a shrink fit with the shaft member (105) is connected
und/oder  and or
- das zweite Nabenelement (107.1) über einen Presssitz oder einem Schrumpfsitz mit dem Wellenelement (105) verbunden ist.  - The second hub member (107.1) via a press fit or a shrink fit with the shaft member (105) is connected.
11. Wellenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 11. Shaft arrangement according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass  marked that
- wenigstens eines der Nabenelemente (106.1 , 107.1) in einem Sitzbereich mit einem Presssitz auf dem Wellenelement (105) sitzt,  at least one of the hub elements (106.1, 107.1) is seated in a seating area with an interference fit on the shaft element (105),
- zur Herstellung des Presssitzes in der Axialrichtung eine Maximalschubkraft aufzubringen ist, welche den Fügewiderstand zwischen dem Nabenelement (106.1 , 107.1) und dem Wellenelement (105) um eine Differenzkraft übersteigt, und  - To produce the interference fit in the axial direction a maximum thrust force is applied, which exceeds the joint resistance between the hub member (106.1, 107.1) and the shaft member (105) by a differential force, and
- die Distanzeinheit (108; 208; 308; 408; 508) derart ausgebildet ist, dass sie unter einer Einwirkung der Differenzkraft in der Axialrichtung einen vordeformierten Zustand einnimmt, in dem eine zur Reduktion der Betriebsaxialkraft erforderliche Deformationsreserve der Distanzeinheit (108; 208; 308; 408; 508) zur Verfügung steht, wobei - der Presssitz durch ein Maximaldrehmoment und/oder eine maximale Axialkraft vorgegeben, welche über die Paarung aus dem Nabenelement (106,1, 107.1 ) und dem Wellenelement (105) unter den in einem Normalbetrieb zu erwartenden Betriebsbedingungen, insbesondere Temperaturbedingungen, der the spacer unit (108; 208; 308; 408; 508) is designed such that it assumes a predeformed state under the action of the differential force in the axial direction, in which a deformation reserve of the spacer unit (108; 208; 308 ; 408; 508), wherein - Specified the press fit by a maximum torque and / or a maximum axial force, which on the mating of the hub member (106.1, 107.1) and the shaft member (105) under the expected operating conditions in a normal operation, in particular temperature conditions, the
Wellenanordnung zu übertragen sind  Shaft arrangement are to be transmitted
12. Wellenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 12. shaft arrangement according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass  marked that
- das Wellenelement (105) im Bereich der Distanzeinheit (108; 208; 308; 408; 508) in einem Normalbetrieb eine maximale Durchbiegung erfährt und  - The shaft member (105) in the region of the spacer unit (108; 208; 308; 408; 508) in a normal operation undergoes a maximum deflection and
- die Distanzeinheit (108; 208: 308; 408; 508) derart ausgebildet ist, dass sie bei der maximalen Durchbiegung einen maximal deformierten Endzustand einnimmt, wobei  - The distance unit (108; 208: 308; 408; 508) is designed such that it assumes a maximum deformed final state at the maximum deflection, wherein
- die dritte Steifigkeit der Distanzeinheit (108; 208; 308; 408; 508) in dem maximal deformierten Endzustand höchstens 150%, vorzugsweise höchstens 120%, weiter vorzugsweise 100% bis 110% der dritten Steifigkeit in dem Ausgangszustand entspricht,  the third rigidity of the spacer unit (108; 208; 308; 408; 508) in the maximum deformed final state corresponds to at most 150%, preferably at most 120%, more preferably 100% to 110% of the third stiffness in the initial state,
und/oder  and or
- die Distanzeinheit (108; 208; 308; 408; 508) wenigstens einen in der Axialrichtung nachgiebigen Abschnitt umfasst, dessen freies Deformationsvermögen in dem maximal deformierten Endzustand nicht ausgeschöpft ist, wobei der nachgiebige Abschnitt insbesondere als Biegeabschnitt (108.4, 108.5; 308.4) ausgeführt ist, dessen freies Biegedeformationsvermögen in dem maximal deformierten Endzustand nicht ausgeschöpft ist.  - the spacer unit (108; 208; 308; 408; 508) comprises at least one axially compliant section whose free deformability is not exhausted in the maximum deformed final state, the compliant section being designed in particular as a bending section (108.4, 108.5; 308.4) is whose free bending deformation capacity is not exhausted in the maximum deformed final state.
13. Fahrwerk, insbesondere für ein Schienenfahrzeug, mit einer Wellenanordnung (104; 13. Suspension, in particular for a rail vehicle, with a shaft arrangement (104;
204; 304; 404; 504) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Wellenanordnung (104; 204: 304; 404; 504) insbesondere als innengelagerte Radsatzwellenanordnung ausgebildet ist.  204; 304; 404; 504) according to one of claims 1 to 12, wherein the shaft arrangement (104; 204: 304; 404; 504) is designed in particular as an internally mounted wheel set shaft arrangement.
14. Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, mit einem Fahrwerk nach Anspruch 13. 14. Vehicle, in particular rail vehicle, with a chassis according to claim 13.
5. Verfahren zur Herstellung einer Wellenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem 5. A method for producing a shaft assembly according to any one of the preceding claims, wherein
- eines der Nabenelemente (106.1 , 107.1) und die Distanzeinheit (108; 208; 308;  - One of the hub elements (106.1, 107.1) and the spacer unit (108; 208; 308;
408; 508) auf dem Wellenelement (105) der angeordnet werden,  408; 508) are arranged on the shaft element (105),
- das andere Nabenelement (106.1 , 107.1) in einem Sitzbereich mit einem Presssitz auf das Wellenelement (105) aufgebracht wird, wobei  - The other hub member (106.1, 107.1) is applied in a seating area with a press fit on the shaft member (105), wherein
- zur Herstellung des Presssitzes in der Axialrichtung eine Maximalschubkraft  - To produce the interference fit in the axial direction a maximum thrust
aufgebracht wird, welche den Reibungswiderstand zwischen dem anderen Nabenelement (106.1 , 107.1) und dem Wellenelement (105) um eine  is applied, which the frictional resistance between the other hub member (106.1, 107.1) and the shaft member (105) to a
Differenzkraft übersteigt,  Differential force exceeds,
- die Distanzeinheit (108; 208; 308; 408; 508) derart ausgebildet ist, dass sie unter einer Einwirkung der Differenzkraft in der Axialrichtung einen vordeformierten Zustand einnimmt, in dem eine zur Reduktion der Betriebsaxialkraft erforderliche Deformationsreserve der Distanzeinheit (108; 208; 308; 408; 508) zur Verfügung steht, und  the spacer unit (108; 208; 308; 408; 508) is designed such that it assumes a predeformed state under the action of the differential force in the axial direction, in which a deformation reserve of the spacer unit (108; 208; 308 ; 408; 508), and
- der Presssitz durch ein Mindestdrehmoment vorgegeben ist, das zwischen dem Nabenelement (106.1 , 107.1) und dem Wellenelement (105) unter den in einem Normalbetrieb zu erwartenden Betriebsbedingungen, insbesondere  - The interference fit is predetermined by a minimum torque between the hub member (106.1, 107.1) and the shaft member (105) under the expected operating conditions in a normal operation, in particular
Temperaturbedingungen, der Wellenanordnung zu übertragen ist.  Temperature conditions, the shaft assembly is to be transmitted.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass A method according to claim 15, characterized in that
- die dritte Steifigkeit der Distanzeinheit (508) vor oder während der Herstellung des Presssitzes des anderen Nabenelements (106.1 , 107.1) erhöht wird, und  the third rigidity of the spacer unit (508) is increased before or during the production of the press fit of the other hub element (106.1, 107.1), and
- die dritte Steifigkeit der Distanzeinheit (508) nach der Herstellung des Presssitzes in einer Endposition des anderen Nabenelements (106.1 , 107.1) verringert wird, wobei  - The third stiffness of the spacer unit (508) is reduced after the production of the press fit in an end position of the other hub member (106.1, 107.1), wherein
- zur Variation der Steifigkeit der Distanzeinheit (508) und/oder zur Variation der Betriebsaxialkraft ein Zustand, insbesondere ein Innendruck, in einer Fluidkammer (508.10) der Distanzeinheit (508) verändert wird.  - For varying the rigidity of the spacer unit (508) and / or for varying the Betriebsaxialkraft a state, in particular an internal pressure, in a fluid chamber (508.10) of the spacer unit (508) is changed.
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