DE102010033811B4 - Hydraulically damping hydraulic bearings for axle guide bearings - Google Patents

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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.Elastomeric hydraulic bearings for double-sided use in axle pivot bearings for rail vehicles, consisting of a metallic inner bolt (1) coated with an elastomer (3), which in turn is surrounded by a vulcanized two-part intermediate sleeve (2) in a half-shell shape so that due to the shape of the Elastomers (3) between this and the inside of the intermediate sleeve (2) form two symmetrical, diametrically opposed chambers (11, 12), which are connected to the internally connected by throttle channels (13) and adjustable throttle elements (6), which contain serve the hydraulic damping fluid, as well as an outer sleeve (4) drawn over the intermediate sleeve (2) for filling with hydraulic damping fluid, the outer sleeve (4) having a defined fit of the inner diameter and flanging on both sides and thus a relative radial displacement of the inner bolt (1) to the outer sleeve (4) and depending nac h characteristic curve, the movement is influenced as a function of the damping or rigidity, characterized in that the hydraulic fluid components between the chambers (11, 12) can be displaced by the throttle channels (13) controlled by adjustable throttle elements (6) so that a Change in the dynamic spring rate by means of the resulting resonance with phase shift.

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.The invention relates to elastomeric hydraulic bearings (bushings) with internal and / or external hydraulic damping for use in wishbone bearings. Axle steering bearings as hydraulic hydraulic bearings are known from the automotive sector and are also described for use in rail vehicles including the associated hydraulic bearings, for. B. in EP 1 457 706 B1 . US 5 170 999 A . DE 31 23 858 A1 and EP 2 353 961 A1 , In the case of rail vehicles, ie in the management of rail vehicle axles, there are considerable tasks and requirements for the structure, the stability and the variable responsiveness of such axle guide bearings and the hydraulic bearings used, in addition to this prior art. On the one hand, a high longitudinal stiffness is required for high driving speeds, on the other hand, the longitudinal stiffness should be as low as possible when driving slowly, especially when cornering, in order to reduce the abrasion of the wheels and to ensure a long, low-wear and low-maintenance life of the rails. Variable, frequency-dependent damping is therefore necessary in order to bridge the antagonism of driving stability through high longitudinal stiffness on the one hand and driving comfort and long service life in the curve due to low longitudinal stiffness on the other, which previously required a complex construction.
In addition, it is desirable to reliably seal the hydraulic chamber system of these hydraulic bearings permanently in view of the enormous, changing loads in rail traffic due to temperature fluctuations and extreme impact and pressure effects, in order to prevent the damping fluid from escaping and the harmful penetration of air due to the diesel effect prevent.
The object of the invention is therefore to provide hydraulic bearings for axle steering bearings for rail vehicles with a long service life, which are inexpensive to manufacture and easy to assemble, maintain and repair and which protect both against leakage of damping fluid and against the possible penetration of air in all operating states are securely protected so that leakage monitoring and display devices are also superfluous.
This is achieved by the hydraulic bearing according to the invention with internal and / or external hydraulic damping in the two-chamber principle. These consist of a metallic inner bolt ( 1 ), from 2 symmetrically arranged chambers ( 11 . 12 ), formed by an elastomer surrounding this bolt ( 3 ), and two vulcanized metal half-shells or a two-part intermediate sleeve ( 2 ) over which an outer sleeve ( 4 ) with a defined fit of the inside diameter and with flanges on both sides for filling with hydraulic damping fluid. The liquid chambers ( 11 . 12 ) both via internal (13) and external throttle channels ( 14 . 15 ) get connected.

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.Due to the elastomer ( 3 ) and the chambers filled with hydraulic fluid ( 11 . 12 ) a relative radial displacement of the inner bolt ( 1 ) to the outer sleeve ( 4 ) enables, ie depending on the characteristic, the movement is influenced - usually progressively - depending on the damping or stiffness. The hydraulic fluid components from the first chamber ( 11 ) through the internal or external throttle channels ( 13 respectively 14 . 15 ) in the second chamber ( 12 ) or pressed into the chambers of the other hydraulic bearing. The change in the dynamic spring rate is thus effected by means of the resonance with phase shift caused thereby.

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.Furthermore, the variable, radially displaceable inner bolts via the internal throttle channels ( 13 ) enables both damping with adjustable throttle element and predetermined dynamic damping or dynamic characteristics. Alternatively, external throttle channels ( 14 . 15 ) the two hydraulic bearings are coupled to each other in the inner bolt on each side of the axle guide bearing and / or their dynamic behavior can be adapted over a wide range via externally controllable valves depending on the load requirements.

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.Compared to the already known hydraulic bearings, the present bearing is very variable in its modular structure. Various requirements described in more detail above can be adapted.

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.In particular, the division of the vulcanized half-shells or intermediate sleeves ( 2 ) a defined pre-tension of the elastomer using the given inner diameter of the outer sleeve ( 3 ) can be achieved, which influences the course of stiffness in the desired manner. In addition, when designing the hydraulic bearing according to the invention, it is absolutely necessary to ensure that no hydraulic damping fluid can escape or that no air can enter, so that the bearings remain tight for the required service life, taking into account the extreme loads mentioned.
In addition, sealing lips ( 5 ) made of elastomer on the two chambers between the outer ( 4 ) and intermediate sleeve ( 2 ) vulcanized in order to prevent a short-term deformation of the sleeves due to temperature fluctuations, high sudden loads and other negative influences and that liquid can escape through the gaps or leaks that may occur and / or create a vacuum in the chambers compared to the ambient pressure can cause the danger that air will penetrate into the damping agent chambers when the hydraulic damping fluid is absorbed, which can have the consequence that at high frequencies and loads the strong compression of one or more air cushions thus created causes a diesel effect which causes the function of the Component can affect.
The vulcanized sealing lips ( 5 ) are to be carried out in a special, in any case raised contour, preferably in the form of a bead, and after assembly of the hydraulic bearing, they are subjected to a further defined calibration or adjustment, which leads to a reduction in the inner diameter of the outer sleeve and thus an increase in pressure to the Sealing lips ( 5 ) and thus reliably seals the hydraulic fluid chambers ( 11 . 12 ) against each other and towards the environment.
Due to the modular structure of the hydraulic bearing, the chambers (depending on requirements) can be made differently sized or shaped in the vulcanizing tool. 11 . 12 ) can be easily changed in size and contour in order to achieve the desired preload of the elastomer ( 3 ) and the appropriate size and shape of the chambers ( 11 . 12 ) to achieve and on the other hand to achieve a cost-effective production of hydraulic bearings for the various areas of application, especially for rail vehicles.

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).
The structure and the exemplary embodiments are illustrated below with reference to the accompanying drawings.
  • 1 shows the structure of the hydraulic bearing consisting of the inner bolt ( 1 ), the intermediate sleeve ( 2 ) and the elastomer ( 3 ) and the sealing lips ( 5 ).
  • 2 shows the assembly of the complete hydraulic bearing with the outer sleeve ( 4 ), the one-way flow control valve or one-way flow control valve ( 6 ), the sealing rings ( 7 . 8th ) and the filling and closing valve ( 9 ) another sealing ring ( 10 ) and one of the damping fluid chambers ( 11 ).
  • 3 shows a sectional view of the hydraulic bearing with internal throttle channels, the two damping fluid chambers ( 11 . 12 ) connected by internal throttle channels ( 13 ) and a one-way or one-way flow control valve ( 6 ) and the filling and closing valve ( 9 ).
  • 4 shows in cross section in contrast to 3 a hydro bearing with throttle channels for external connections ( 14 . 15 ) with screw plugs only necessary for delivery ( 16 ).

BezugszeichenlisteReference list

InnenbolzenInner bolt (1)(1) ZwischenhülseIntermediate sleeve (2)(2) ElastomerElastomer (3)(3) AußenhülseOuter sleeve (4)(4) DichtlippeSealing lip (5)(5) Drosselrückschlag-EinbauventilOne-way flow control valve (6)(6) DichtringSealing ring (7)(7) DichtringSealing ring (8)(8th) Befüll- und VerschlussventilFilling and closure valve (9)(9) DichtringSealing ring (10)(10) DämpfungsflüssigkeitskammerDamping fluid chamber (11)(11) DämpfungsflüssigkeitskammerDamping fluid chamber (12)(12) Interne Drossel-KanäleInternal choke channels (13)(13) Externe Drossel-KanäleExternal throttle channels (14,15)(14.15) VerschlussschraubeScrew (16)(16)

Claims (2)

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.Elastomeric hydraulic bearings for double-sided use in axle steering bearings for rail vehicles, consisting of a metallic inner bolt (1) covered with an elastomer (3), which in turn is surrounded by a vulcanized two-part intermediate sleeve (2) in half-shell shape so that due to the Shape of the elastomer (3) between this and the inside of the intermediate sleeve (2) form two symmetrical, diametrically opposed chambers (11, 12) which are connected to internally connected throttle channels (13) and adjustable throttle elements (6) located therein serve to hold the hydraulic damping fluid, as well as an outer sleeve (4) drawn over the intermediate sleeve (2) for filling with hydraulic damping fluid, the outer sleeve (4) having a defined fit of the inner diameter and flanging on both sides and thus a relative radial displacement of the inner bolt ( 1) towards the outer sleeve (4) and, depending on the characteristic, the movement is influenced as a function of the damping or rigidity, characterized in that the hydraulic fluid components between the chambers (11, 12) are controlled by the throttle elements controlled by adjustable throttle elements (6). Channels (13) can be shifted so that a change change in the dynamic spring rate by means of the resonance caused thereby with phase shift. 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.Elastomeric hydraulic bearings for double-sided use in axle bearings Claim 1 , characterized in that the hydraulic fluid components between each two chambers (11, 12) of the two hydraulic bearings mounted on both sides of an axle steering bearing are connected to one another by external throttle channels (14, 15) with externally adjustable throttle elements (16), so that the two Hydraulic bearings are coupled to each other on each side of the axle linkage and their dynamic behavior can be adapted in a wide range depending on the load requirements via the externally controllable valves.
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