DE102010033811B4

DE102010033811B4 - Hydraulisch dämpfende Hydro-Lager für Achslenkerlager

Info

Publication number: DE102010033811B4
Application number: DE102010033811.7A
Authority: DE
Inventors: Jakob Kern
Original assignee: GMT Gummi Metall Technik GmbH
Current assignee: GMT Gummi Metall Technik GmbH
Priority date: 2010-08-09
Filing date: 2010-08-09
Publication date: 2020-03-05
Anticipated expiration: 2030-08-10
Also published as: DE102010033811A1

Abstract

Elastomere Hydro-Lager zum beidseitigen Einsatz in Achslenklagern für Schienenfahrzeuge, bestehend aus einem mit einem Elastomer (3) ummantelten metallischen Innenbolzen (1), welcher seinerseits von einer anvulkanisierten zweiteiligen Zwischenhülse (2) in Halbschalenform so umgeben ist, dass sich aufgrund der Form des Elastomers (3) zwischen diesem und der Innenseite der Zwischenhülse (2) zwei symmetrische, sich diametral gegenüberliegende, mit intern durch Drossel-Kanäle (13) und hierin befindlichen einstellbaren Drosselelementen (6) verbundene Kammern (11, 12) bilden, welche zur Aufnahme der hydraulischen Dämpfungsflüssigkeit dienen, sowie einer über die Zwischenhülse (2) gezogenen Außenhülse (4) für die Befüllung mit hydraulischer Dämpfungsflüssigkeit, wobei die Außenhülse (4) ein definiertes Passmaß des Innendurchmessers sowie beidseitige Bördelung aufweist und so eine relative Radialverlagerung des Innenbolzens (1) zur Außenhülse (4) hin ermöglicht und je nach Kennlinie die Bewegung in Abhängigkeit der Dämpfung bzw. Steifigkeit beeinflusst wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydroflüssigkeitsbestandteile zwischen den Kammern (11, 12) durch die von einstellbaren Drosselelementen (6) gesteuerten Drossel-Kanäle (13) so verlagert werden können, dass eine Veränderung der dynamischen Federrate mittels der dadurch verursachten Resonanz mit Phasenverschiebung bewirkt wird.

Description

Die Erfindung betrifft elastomere Hydro-Lager (Buchsen) mit interner und/oder externer hydraulischer Dämpfung für die Verwendung in Achslenkerlagern. Achslenklager als hydraulische Hydro-Lager sind aus dem Automobilbereich bekannt und werden auch für den Einsatz in Schienenfahrzeugen einschließlich den zugehörigen Hydro-Lagern beschrieben, z. B. in EP 1 457 706 B1 , US 5 170 999 A , DE 31 23 858 A1 und EP 2 353 961 A1 . Bei Schienenfahrzeugen, d. h. bei der Führung von Schienenfahrzeugachsen, stellen sich über diesen Stand der Technik hinaus erhebliche Aufgaben und Anforderungen an den Aufbau, die Stabilität und die variable Reaktionsfähigkeit solcher Achslenkerlager, bzw. der zum Einsatz kommenden Hydro-Lager. Einerseits wird eine hohe Längssteifigkeit für hohe Fahrgeschwindigkeiten gefordert, andererseits soll die Längssteifigkeit aber bei Langsam-, insbesondere Kurvenfahrten, möglichst gering sein, um den Abrieb der Räder zu reduzieren und eine lange, möglichst verschleiß- und wartungsarme Lebensdauer der Schienen zu gewährleisten. Notwendig ist daher eine variable, frequenzabhängige Dampfung, um den Antagonismus Fahrstabilität durch hohe Längssteifigkeit einerseits und Fahrkomfort und lange Lebensdauer in der Kurve durch geringe Längssteifigkeit andererseits zu überbrücken, was bisher eine aufwendige Konstruktion erforderte.
Darüber hinaus ist es wünschenswert, das hydraulische Kammersystem dieser Hydro-Lager dauerhaft in Hinblick auf die enormen, wechselnden Belastungen im Schienenverkehr durch Temperaturschwankungen und extreme Schlag- und Druckeinwirkungen zuverlässig abzudichten, um den Austritt der Dämpfungsflüssigkeit und das wegen des Dieseleffektes schädliche Eindringen von Luft zu verhindern.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, Hydro-Lager für Achslenklager für Schienenfahrzeuge mit langer Lebensdauer bereitzustellen, die kostengünstig herzustellen sowie einfach zu montieren, zu warten und zu reparieren sind und welche sowohl gegen Austreten von Dämpfungsflüssigkeit wie auch gegen mögliches Eindringen von Luft in allen Betriebszuständen sicher geschützt sind, sodass auch Leckageüberwachungs- und -anzeigevorrichtungen überflüssig werden.
Dies wird durch die erfindungsgemäßen Hydro-Lager mit interner und/oder externer hydraulischer Dämpfung im Zweikammerprinzip erreicht. Diese bestehen aus einem metallischen Innenbolzen (1), aus 2 symmetrisch angeordneten Kammern (11, 12), ausgebildet von einem diesen Bolzen umgebenden Elastomer (3), und zwei anvulkanisierten metallischen Halbschalen bzw. einer zweiteiligen Zwischenhülse (2), über die eine Außenhülse (4) mit definiertem Passmaß des Innendurchmessers und mit beidseitiger Bördelung für die Befüllung mit hydraulischer Dämpfungsflüssigkeit aufgezogen wird. Dabei können die Flüssigkeitskammern (11, 12) sowohl über interne (13) als auch über externe Drossel-Kanäle (14, 15) verbunden werden.
Durch das Elastomer (3) und die mit Hydroflüssigkeit gefüllten Kammern (11,12) wird eine relative Radialverlagerung des Innenbolzens (1) zur Außenhülse (4) ermöglicht, d. h. je nach Kennlinie wird die Bewegung in Abhängigkeit der Dämpfung bzw Steifigkeit - meist progressiv - beeinflusst. Dabei werden die Hydroflüssigkeitsbestandteile von der ersten Kammer (11) durch die internen bzw. externen Drossel-Kanäle (13 bzw 14,15) in die zweite Kammer (12) bzw. in die Kammern des weiteren Hydro-Lagers gedrückt. So wird die Veränderung der dynamischen Federrate mittels der dadurch verursachten Resonanz mit Phasenverschiebung bewirkt.
Ferner werden durch die variablen, radial verlagerbaren Innenbolzen über die internen Drossel-Kanäle (13) sowohl eine Dämpfung mit einstellbarem Drosselelement als auch vorgegebene dynamische Dämpfungen bzw. dynamische Kennlinien ermöglicht. Alternativ können aber auch durch externe Drossel-Kanäle (14,15) im Innenbolzen die beiden Hydro-Lager auf jeder Seite des Achslenkerlagers miteinander gekoppelt werden und/oder es kann ihr dynamisches Verhalten über extern ansteuerbare Ventile je nach Belastungsanforderung in einem weiten Bereich angepasst werden.
Gegenüber den bereits bekannten Hydro-Lagern ist das vorliegende Lager in seinem modularen Aufbau sehr variabel. Es kann verschiedensten, vorstehend näher beschriebenen Anforderungen angepasst werden.
Insbesondere kann durch die Zweiteilung der anvulkanisierten Halbschalen bzw. Zwischenhülsen (2) mittels vorgegebenem Innendurchmesser der Außenhülse eine definierte Vorspannung des Elastomers (3) erzielt werden, was den Steifigkeitsverlauf in jeweils gewünschter Weise beeinflusst. Außerdem muss bei der erfindungsgemäßen Gestaltung des Hydro-Lagers absolut sichergestellt werden, dass keine hydraulische Dämpfungsflüssigkeit aus- bzw. keine Luft eintreten kann, damit die Lager unter Berücksichtigung der genannten extremen Belastungen für die erforderliche Lebensdauer dicht bleiben.
Zusätzlich sind daher Dichtlippen (5) aus Elastomer an den beiden Kammern zwischen Außen- (4) und Zwischenhülse (2) anvulkanisiert, um zu verhindern, dass durch Temperaturschwankungen, hohe schlagartige Belastungen und andere negative Einflüsse eine kurzzeitige Verformung der Hülsen auftritt und durch die dabei möglicherweise entstehenden Lücken bzw. Undichtigkeiten Flüssigkeit entweicht und/oder ein Unterdruck in den Kammern gegenüber dem Umgebungsdruck entsteht, der die Gefahr hervorrufen kann, dass bei Aufnahme der hydraulischen Dämpfungsflüssigkeit Luft in die Dämpfungsmittelkammern eindringt, was zur Folge haben kann, dass bei hohen Frequenzen und Belastungen durch die dadurch bewirkte starke Komprimierung eines oder mehrerer so entstandenen Luftpolster ein Dieseleffekt hervorgerufen wird, der die Funktion des Bauteiles beeinträchtigen kann.
Die anvulkanisierten Dichtlippen (5) sind in einer speziellen, auf jeden Fall erhabenen Kontur, vorzugsweise in wulstartiger Form, auszuführen und nach der Montage des Hydro-Lagers einer weiteren definierten Kalibrierung bzw. Anpassung zu unterziehen, die zur Reduzierung des Innendurchmessers der Außenhülse führt und somit eine Druckerhöhung auf die Dichtlippen (5) erzeugt und damit eine zuverlässige Abdichtung der Druckflüssigkeitskammern (11, 12) gegeneinander und gegenüber der Umgebung gewährleistet.
Durch den modularen Aufbau des Hydro-Lagers können bei der Herstellung je nach Bedarf durch verschieden große bzw. verschiedengeformte Einsätze im Vulkanisierungswerkzeug die Kammern (11,12) in Größe und Kontur leicht verändert werden, um einerseits die gewünschte Vorspannung des Elastomers (3) und die geeignete Größe und Form der Kammern (11, 12) zu erreichen und um andererseits zu einer kostengünstigen Herstellung der Hydro-Lager für die verschiedenen Einsatzbereiche, insbesondere für Schienenfahrzeuge zu gelangen.
Im Folgenden werden der Aufbau und die Ausführungsbeispiele an Hand der beigefügten Zeichnungen dargestellt.

1 zeigt den Aufbau des Hydro-Lagers bestehend aus dem Innenbolzen (1), der Zwischenhülse (2) sowie dem Elastomer (3) und den Dichtlippen (5).
2 zeigt den Zusammenbau des kompletten Hydro-Lagers mit der Außenhülse (4), dem Drossel- bzw. Drosselrückschlag-Einbauventil (6), den Dichtringen (7,8) sowie das Befüll- und Verschlussventil (9) einen weiteren Dichtring (10) und eine der Dämpfungsflüssigkeitskammern (11).
3 zeigt in Schnittdarstellung das Hydro-Lager mit internen Drossel-Kanälen, die beiden Dämpfungsflüssigkeitskammern (11,12) verbunden durch interne Drossel-Kanäle (13) sowie ein Drossel- bzw. Drosselrückschlag-Einbauventil (6) sowie das Befüll- und Verschlussventil (9).
4 zeigt in Schnittdarstellung im Gegensatz zu 3 ein Hydro-Lager mit Drossel-Kanälen für externe Anschlüsse (14 ,15) mit nur für die Anlieferung notwendigen Verschlussschrauben (16).

Bezugszeichenliste

Innenbolzen	(1)
Zwischenhülse	(2)
Elastomer	(3)
Außenhülse	(4)
Dichtlippe	(5)
Drosselrückschlag-Einbauventil	(6)
Dichtring	(7)
Dichtring	(8)
Befüll- und Verschlussventil	(9)
Dichtring	(10)
Dämpfungsflüssigkeitskammer	(11)
Dämpfungsflüssigkeitskammer	(12)
Interne Drossel-Kanäle	(13)
Externe Drossel-Kanäle	(14,15)
Verschlussschraube	(16)

Claims

Elastomere Hydro-Lager zum beidseitigen Einsatz in Achslenklagern für Schienenfahrzeuge, bestehend aus einem mit einem Elastomer (3) ummantelten metallischen Innenbolzen (1), welcher seinerseits von einer anvulkanisierten zweiteiligen Zwischenhülse (2) in Halbschalenform so umgeben ist, dass sich aufgrund der Form des Elastomers (3) zwischen diesem und der Innenseite der Zwischenhülse (2) zwei symmetrische, sich diametral gegenüberliegende, mit intern durch Drossel-Kanäle (13) und hierin befindlichen einstellbaren Drosselelementen (6) verbundene Kammern (11, 12) bilden, welche zur Aufnahme der hydraulischen Dämpfungsflüssigkeit dienen, sowie einer über die Zwischenhülse (2) gezogenen Außenhülse (4) für die Befüllung mit hydraulischer Dämpfungsflüssigkeit, wobei die Außenhülse (4) ein definiertes Passmaß des Innendurchmessers sowie beidseitige Bördelung aufweist und so eine relative Radialverlagerung des Innenbolzens (1) zur Außenhülse (4) hin ermöglicht und je nach Kennlinie die Bewegung in Abhängigkeit der Dämpfung bzw. Steifigkeit beeinflusst wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydroflüssigkeitsbestandteile zwischen den Kammern (11, 12) durch die von einstellbaren Drosselelementen (6) gesteuerten Drossel-Kanäle (13) so verlagert werden können, dass eine Veränderung der dynamischen Federrate mittels der dadurch verursachten Resonanz mit Phasenverschiebung bewirkt wird.
Elastomere Hydro-Lager zum beidseitigen Einsatz in Achslenklagern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydroflüssigkeitsbestandteile zwischen je 2 Kammern (11, 12) der beiden auf beiden Seiten eines Achslenklagers angebrachten Hydrolager durch externe Drossel-Kanäle (14,15) mit extern einstellbaren Drosselelementen (16) mit einander verbunden sind, sodass die beiden Hydro-Lager auf jeder Seite des Achslenkerlages an einander gekoppelt sind und über die extern ansteuerbaren Ventile ihr dynamisches Verhalten je nach Belastungsanforderung in einem weiten Bereich gezielt angepasst wird.