DE10128861A1 - Radsatzlager - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Radsatzlager für Schienenfahrzeuge, bei dem eine mit einem Schienenrad verbundene Radsatzwelle (1) über wenigstens ein Wälzlager in einem Gehäuse (8) aufgenommen ist. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist im Bereich zwischen dem Radsatzlager und der Radsatzwelle (1) ein elastisches Dämpfungselement (18) angeordnet, so dass vom Schienenrad ausgehende Schwingungen das Wälzlager nur in gedämpfter Form erreichen.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Radsatzlager für Schienenfahrzeuge, bei dem eine mit einem Schienenrad verbundene Radsatzwelle über wenigstens ein Wälzlager in einem Gehäuse aufgenommen ist.

Hintergrund der Erfindung

Das Radsatzlager von Schienenfahrzeugen, bestehend aus einer in einem Gehäuse mit Hilfe von Lagern gehaltenen Radsatzwelle, überträgt die Kräfte vom Fahrzeug- oder Drehgestell-Rahmen auf den Radsatz und damit auf die Schiene, bzw. in umgekehrter Richtung werden von der Schiene in Richtung Radsatzlager wirkende Kräfte übertragen. In der Regel befinden sich die Radsatzlager auf den drehenden Wellenschenkeln außerhalb der beiden Rä­ der des Radsatzes. Da von den Radsatzlagern in hohem Maße die Betriebssi­ cherheit der Schienenfahrzeuge abhängt, werden heute nur noch Wälzlager verwendet. Durch Einführung der Wälzlager konnte die Schadensanfälligkeit bei Radsatzlagern auf ein Minimum reduziert werden. Da Radsatzlager auch hoch belastet sind und außerdem eine hohe Betriebssicherheit gefordert wird, werden nur Rollenlager eingesetzt. Dies führt auch zu raum- und gewichtsspa­ renden Konstruktionen. Derartige Radsatzlager sind beispielsweise in dem Fachbuch "Radsatzlager für Schienenfahrzeuge", Vereinigte Fachverlage GmbH Mainz 1995, beschrieben. So sind auf Seite 545 zwei Radsatzlager ab­ gebildet, die einmal als Zylinderrollenlager und einmal als ein Pendelrollenla­ ger ausgebildet sind.

Nachteilig dabei ist, dass aufgrund fehlender Dämpfungsmaßnahmen Druck­ spitzen, Vibrationen und Schwingungen, die von der Fahrbahn ausgehen, na­ hezu ungedämpft in das Lager eindringen und so dessen Lebensdauer verringern.

In diesem Zusammenhang sind auch gefederte Räder für Schienenfahrzeuge bekannt. Diese werden in der Regel hergestellt, um die durch Unebenheiten, Vibrationen sowie durch hohe Umdrehungszahlen entstehende Druckspitzen auf den Laufflächen der Radreifen abzuschwächen. Dadurch wird der Ver­ schleiß vermindert und gleichzeitig werden die Laufgeräusche des Schienen­ rades reduziert. Als elastische Körper werden ein- oder mehrteilige Gummikör­ per verwendet. Solche gummigefederte Eisenbahnräder sind beispielsweise in der DE 30 12 378 A1, DE 41 25 885 A1 und in der DE 196 10 780 A1 vorbe­ schrieben. Durch den zwischen Radreifen und Scheibenradkörper angeordne­ ten Gummi wird durch dessen innere Reibung Energie umgewandelt, so dass die Amplitude der Schwingungen verringert wird. Dies hat zur Folge, dass der Scheibenradkörper weit weniger zu Schwingungen angeregt wird als es ohne dämpfende Zwischeneinlage der Fall wäre.

Auf diese Weise wird zwar bereits ein Teil der von der Fahrbahn ausgehenden Schwingungen gedämpft, aber dennoch werden die Wälzlager nach wie vor durch Schwingungen belastet. Außerdem ist bei derart gedämpften Schienen­ rädern von Nachteil, dass sie aufgrund der erforderlichen Gummistärke eine relativ große radiale Ausdehnung aufweisen und auch zu großer Verformung neigen, dass heißt instabil sind. Durch die große Verformung der dicken Gum­ mischicht sind solchen Räder stark Bruch gefährdet. Außerdem sind sie nur für relativ geringe Belastungen geeignet.

Zusammenfassung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Dämpfungselement für ein Radsatzla­ ger für Schienenfahrzeuge zu entwickeln, dass insbesondere die Wälzlagerung der Radsatzachse schützt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach den kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass zwischen dem Wälzlager und der Radsatzwelle ein elastisches Dämpfungselement angeordnet ist.

Durch dieses Dämpfungselement werden auf die Wälzlagerung wirkende Schwingungen oder Stöße durch innere molekulare Vorgänge im Dämpfungs­ element mehr oder weniger vernichtet. Die Dämpfung beruht dabei auf der Umwandlung periodisch zugeführte Energie in andere Energieformen. Bei einer schwingenden Beanspruchung von Werkstoffen wird ein Teil der mechani­ schen Energie in Wärme umgesetzt.

Weitere vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen 2 bis 6 be­ schrieben.

So ist nach Anspruch 2 vorgesehen, dass das Dämpfungselement eine Buchse ist. Derartige Buchsen sind in vielfältigen Ausführungsformen als Zukaufteil zu erwerben und sorgen auf diese Weise für eine besonders kostengünstige Ausführung der Dämpfung.

Nach einem weiteren Merkmal gemäß Anspruch 3 ist vorgesehen, dass das Dämpfungselement auf der Basis von einem Polytetrafluorethylen-Material (PTFE) besteht. Dieser an sich bekannte Werkstoff wird nach dem bisherigen Stand der Technik auch als Gleitmaterial verwendet. So sind im INA-Katalog 236 "Gelenklager, Gleitbuchsen und Gelenkköpfe" auf den Seiten 48, 49 und 50 wartungsfreie Gelenklager beschrieben, deren Gleitschichten auf Basis von PTFE aufgebaut sind. In ihrer Leistungsfähigkeit aufsteigend sind das PTE- Verbundwerkstoff, PTFE-Folie und PTFE-Gewebe. Überraschender Weise wurde festgestellt, dass sich derartige Materialien auch hervorragend als Dämpfungsmaterial eignen.

Nach einem weiteren zusätzlichen Merkmal gemäß Anspruch 4 ist vorgesehen, dass das PTFE-Material als ein Gewebe ausgebildet ist, bei dem PTFE-Fasern durch Stützfasern verstärkt und beide in einer Harzmatrix eingebettet sind. Die Stützfasern sollen nach Anspruch 5 als Polytetrafluorethylen-(PTFE), Polya­ mid-(PA), Polyesther-(PE), Baumwoll- oder Glas-Fasern ausgebildet sein, wo­ bei die Harzmatrix gemäß Anspruch 6 aus Phenol- oder aus Epoxidharz be­ steht.

Nach einem zusätzlichen weiteren Merkmal gemäß Anspruch 7 soll das Dämpfungselement eine Stärke von 0,5 bis 2,0 mm aufweisen. Es wurde fest­ gestellt, dass bereits in diesem Bereich eine gute Dämpfungswirkung eintritt.

Schließlich geht aus einem letzten weiteren zusätzlichen Merkmal gemäß An­ spruch 8 hervor, dass das Wälzlager als ein doppelreihiges Zylinderrollenlager oder als ein doppelreihiges Pendelrollenlager ausgebildet sein soll. Zylinder­ rollenlager sind auf einfache Weise montierbar und sind bei Hauptuntersu­ chungen leicht zu kontrollieren und zu warten. Ihr Vorteil besteht insbesondere darin, dass sie über ihre Borde auch alle im Eisenbahnbetrieb auftretenden Axialkräfte aufnehmen können. Darüber hinaus haben Zylinderrollenlager bei überwiegender Radialbelastung unter den Rollenlagern die geringste Reibung, so dass ihre zulässige Drehzahl höher liegt als bei den anderen Rollenlagern.

Die Erfindung wird an nachstehendem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Radsatzlagerung und

Fig. 2 einen Querschnitt durch ein PTFE-Gewebe.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Das in der Fig. 1 gezeigte Radsatzlager für Schienenfahrzeuge besteht aus der Radsatzwelle 1, auf der in nicht dargestellter Weise linksseitig ein Schie­ nenrad aufgeschrumpft oder auf andere Weise fest mit dieser verbunden ist. Der im Durchmesser verringerte Wellenabsatz 2 der Radsatzwelle 1 ist von den inneren Lagerringen 3, 4 des doppelreihigen Zylinderrollenlagers 5 aufge­ nommen. Die Außenringe 6, 7 sind beidseitig mit radial nach innen gerichteten Borden 6.1, 6.2, 7.1, 7.2 versehen sind und im Gehäuse 8 gehalten. Der links­ seitige Innenring 4 ist mit dem radial nach außen weisenden Bord 4.1 verse­ hen, während der rechtseitige Bord des inneren Lagerringes 3 durch den sepa­ raten Ring 9 gebildet ist. Am Wellenabsatz 2 ist die Druckscheibe 10 angeord­ net, die beim Anziehen der Befestigungsschrauben 11 das doppelreihige Zy­ linderrollenlager 5 über seine Zylinderrollen 16, 17 bis zur Anlage an den An­ laufring 12 verschiebt. Während linksseitig zur Abdichtung des Radsatzlagers zwischen Gehäuse 8 und Anlaufring 12 der Dichtring 13 angeordnet ist, ist es rechtseitig durch den Deckel 14 geschützt, der mit Befestigungsschrauben 15 am Gehäuse 8 fixiert ist.

In erfindungsgemäßer Weise ist zwischen der Mantelfläche des Wellenabsat­ zes 2 und der inneren Mantelfläche der Ringe 3, 4 und 9 ein Dämpfungsele­ ment 18 in Form einer zylindrischen Buchse angeordnet und sorgt dafür, dass vom Schienenrad ausgehende Stöße über das doppelreihige Zylinderrollenla­ ger 5 gedämpft in das Gehäuse 8 weitergeleitet werden.

Der in Fig. 2 gezeigte Werkstoffverbund besteht aus als Kettfäden wirkenden PTFE-Fasern 19, die in mehreren Ebenen übereinander liegend angeordnet sind. Diese werden ebenfalls in mehreren Ebenen von als Stützfasern 20 wir­ kenden Schußfäden durchquert, so dass ein textilartiges PTFE-Gewebe gebil­ det ist, dass in der Harzmatrix 21 eingebettet ist. Die Stützfasern 20 bestehen aus Baumwolle und ein Phenolharz bettet beide Faserarten ein.

Bezugszeichen

1

Radsatzwelle

2

Wellenabsatz

3

innerer Lagerring

4

innerer Lagerring

4.1

Bord

5

doppelreihiges Zylinderrollenlager

6

äußerer Lagerring

6.1

Bord

6.2

Bord

7

äußerer Lagerring

7.1

Bord

7.2

Bord

8

Gehäuse

9

Ring

10

Druckscheibe

11

Befestigungsschraube

12

Anlaufring

13

Dichtring

14

Deckel

15

Befestigungsschraube

16

Zylinderrollenkranz

17

Zylinderrollenkranz

18

Dämpfungselement

19

PTFE-Faser

20

Stützfaser

21

Harzmatrix

Claims (8)

1. Radsatzlager für Schienenfahrzeuge, bei dem eine mit einem Schienenrad verbundene Radsatzwelle (1) über wenigstens ein Wälzlager in einem Ge­ häuse (8) aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Wälzlager und der Radsatzwelle (1) ein elastisches Dämpfungselement (18) angeordnet ist.

2. Radsatzlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (18) eine Buchse ist.

3. Radsatzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (18) auf der Basis von einem Polytetrafluorethylen- Material (PTFE) besteht.

4. Radsatzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das PTFE- Material als ein Gewebe ausgebildet ist, bei dem PTFE-Fasern (19) durch Stützfasern (20) verstärkt und beide in einer Harzmatrix (21) eingebettet sind.

5. Radsatzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stütz­ fasern (20) als Polytetrafluorethylen- (PTFE), Polyamid- (PA), Polyesther- (PE), Baumwoll- oder Glas-Fasern ausgebildet sind.

6. Radsatzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Harz­ matrix (21) ein Phenol- oder ein Epoxidharz ist.

7. Radsatzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (18) eine Stärke im Bereich von 0,5 bis 2 mm aufweist.

8. Radsatzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager ein doppelreihiges Zylinderrollenlager (5) oder ein doppelreihi­ ges Pendelrollenlager ist.