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Dokumentenidentifikation DE69517368T3 12.05.2005
EP-Veröffentlichungsnummer 0000697533
Titel Kompaktlager und versteifter Lagerzapfen
Anmelder The Timken Co., Canton, Ohio, US
Erfinder Davidson, Rickie L., Massillon, Ohio 44646, US;
Williams, Samuel R., Canton, Ohio 44708, US
Vertreter derzeit kein Vertreter bestellt
DE-Aktenzeichen 69517368
Vertragsstaaten DE, FR, GB, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 17.08.1995
EP-Aktenzeichen 956300966
EP-Offenlegungsdatum 21.02.1996
EP date of grant 07.06.2000
EPO date of publication of amended patent 15.09.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.05.2005
IPC-Hauptklasse F16C 19/38
IPC-Nebenklasse F16C 35/06   F16C 33/76   

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lager- und Lagerzapfenkombination, mit: einer Achse, die um eine Mittellinie dreht und einen Lagerzapfen aufweist, der in einen grösseren Teil der Achse an einer Ausrundung übergeht, wobei die Ausrundung eine Spannungsanhäufung in dem Lagerzapfen erzeugt wo die Ausrundung sich aus dem Lagerzapfen erhebt; einem Stützring, der auf dem Lagerzapfen an der Ausrundung sitzt und eine erste Anlagefläche aufweist, die von der Ausrundung wegweist; einem Endstück, das an dem Lagerzapfen befestigt ist und eine zweite Anlagefläche aufweist, die in Richtung zu der ersten Anlagefläche weist; und einem Lager, das den Lagerzapfen zwischen dem Stützring und dem Endstück umgibt, wobei das Lager einen Aussenring aufweist mit nach innen zur Achse weisenden Laufbahnen, mindestens einen Innenring, der in dem Aussenring liegt und den Lagerzapfen umgibt, wobei ein Festsitz zwischen dem Innenring und dem Lagerzapfen vorgesehen ist und der Lagerzapfen einen gleichförmigen Durchmesser unter dem Innenring hat, und eine Spannungsanhäufung in dem Lagerzapfen an den Enden des Festsitzes vorliegt, und der Innenring Laufbahnen aufweist, die nach aussen zu den Laufbahnen des Aussenringes weisen, damit ein Ringraum zwischen den Ringen freibleibt, und der Innenring auch mit Endflächen versehen ist, welche an den Anlageflächen des Stützringes und des Endstückes anliegen, und der Innenring eine Schubrippe aufweist zwischen seiner Laufbahn am Ende des Lagers auf der Seite des Stützringes und der Endfläche, die an der Anlagefläche des Stützringes anliegt, und Wälzkörper, die in mindestens zwei Reihen angeordnet sind zwischen den Laufbahnen des Innen- und Aussenringes; und Abdichtungen zum Verschliessen der Enden des Ringraumes zwischen den Ringen des Lagers, wobei die erste Anlagefläche des Stützringes sich am kleinen Ende der Ausrundung befindet, damit die Endfläche des Innenringes, die an der ersten Anlagefläche des Stützringes anliegt sich an der Stelle befindet wo die Ausrundung beginnt.

Die meisten Eisenbahnwagen haben Wälzlager zur Verminderung der Reibung, um die zum Bewegen der Wagen benötigte Antriebskraft herabzusetzen. Üblicherweise sitzen die Räder der Eisenbahnwagen auf Achsen, mit welchen sie drehen. Jede Achse besitzt Lagerzapfen, die sich über die Räder hinaus erstrecken und einen kleineren Durchmesser als der übrige Teil der Achse aufweisen. Die Lager sind mit einem Festsitz über den Lagerzapfen und in Gehäusen aufgenommen, die sich ihrerseits in Seitenrahmen eines Fahrgestells befinden. Nachdem die Lagerzapfen die dünnsten Teile der Achse sind und sich an Stellen befinden wo das Gewicht des Eisenbahnwagens auf die Achse übertragen wird, sind die Lagerzapfen bestrebt sich zu verbiegen wenn der Eisenbahnwagen über die Schienen läuft, mindestens wenn er schwer belastet ist.

Die Durchbiegung ist wahrscheinlich am stärksten am inneren Ende eines jeden Lagers. Hier ist der übliche Lagerzapfen mit einem verlängerten Abdichtungs- und Verschleissring versehen (gemäss der DE-A-15 30 101, der sich zwischen dem Innenring des Lagers und einem Stützring erstreckt, der eine Ausrundung überbrückt an der Stelle wo der Lagerzapfen sich mit einem angrenzenden Teil grösseren Durchmessers der Achse vereinigt, der öfters als Staubschutzteil bezeichnet wird. Der Verschleissring hat eine zylindrische Fläche, die von einer Dichtung umgeben ist zum Zurückhalten des Schmiermittels innerhalb des Lagers und um den Eintritt von Verunreinigungen zu verhindern. Eine ähnliche Lagerzapfen- und Lagerkombination mit einem von dem Stützring getrennten Verschleissring zeigt die US-A-4,819,949. Sowohl der Lagerinnenring sowie auch der Verschleissring, mindestens wo der Verschleissring am Lagerinnenring anliegt, sind mit einem Festsitz auf dem Lagerzapfen aufgenommen. Infolge der Durchbiegung des Lagerzapfens erfolgt eine Reibkorrosion zwischen dem Lager einerseits und dem Lagerinnenring und dem inneren Verschleissring andererseits.

Die Reibkorrosion erodiert den Lagerzapfen und verursacht dementsprechend einen loseren Sitz zwischen dem Lagerzapfen und dem Lagerinnenring sowie dem Verschleissring. Dieser lose Sitz verstärkt die Reibkorrosion und in schweren Fällen kann die Reibkorrosion zur Überhitzung und einem Lagerausfall führen. Darüber hinaus wird die Achse geschwächt und die Wirksamkeit der Abdichtung herabgesetzt, da der Verschleissring, der von der Dichtung umgeben ist nicht konzentrisch mit dem Lagerzapfen bleibt.

Andere haben sich schon mit dem Problem der Reibkorrosion an dem Lagerzapfen von Eisenbahnwagenachsen befasst. Dabei wurde vorgeschlagen die Oberflächenhärte der Lagerzapfen zu erhöhen, die Flächenberührung zwischen dem Verschleissring und dem Lagerzapfen zu vergrössern oder sogar den Verschleissring vollständig von der Oberfläche des Zapfens zu trennen durch Heranziehen des Stützringes, um den Verschleissring in Bezug auf den Lagerzapfen zu zentrieren, anstelle des Lagerzapfens selbst. Sämtliche Vorschläge erhöhen aber die Kosten des Lagers oder den Einbau desselben.

Gemäss der DE-A-41 04 611 sitzt der Innenring eines Lagers auf dem Zapfen einer Achse, wobei die hintere Fläche des Innenringes unmittelbar an einer radialen Fläche der Achse anliegt. Die Kante zwischen der Innenfläche des Innenringes und der hinteren Fläche desselben ist hinterschnitten, insbesondere abgerundet, und die Ecke zwischen dem Lagerzapfen und der radialen Fläche der Achse hat eine entsprechende Aussparung.

Eine ähnliche Lagerzapfen- und Lagerkombination zeigt auch die US-A-4,422,698, wobei auch ein Innenring des Lagers unmittelbar an einer radialen Fläche der Achse anliegt.

Eine Lager- und Lagerzapfenkombination gemäss dem Teil vor dem kennzeichnenden Teil des unabhängigen Anspruches 1, zeigt der Katalog "FAG Radsatzlager für Schienenfahrzeuge", Veröffentlichungs-Nr. WL 07153 DA, veröffentlicht im Juli 1990. Die Lager- und Lagerzapfenkombination, Bestell-Nr. 517897 auf Seite 13 dieses Kataloges liegt mit dem inneren Lagerring an dem Stützring an dem kleinen Ende der Zapfenausrundung an, wodurch ein kürzerer und steiferer Zapfen erreicht wird. Der Festsitz zwischen dem inneren Lagerring und dem Zapfen erstreckt sich fast bis zum kleinen Ende der Ausrundung mit Ausnahme einer kleinen Abschrägung oder Abrundung an dem Ende des inneren Lagerrings.

In dem Katalog "How To Reconcile Cost And Ecology Management: SFK sealed 4-row taper roller bearings", Dd 7552-91E sind Kegelrollenlager dargestellt mit inneren Lagerringen, die mit einer Spielpassung anzubringen sind und schraubenförmige Schmiernuten aufweisen, welche mit ringförmigen Hinterschneidungen an den Enden der inneren Lagerringe in Verbindung stehen.

Aufgabe der Erfindung ist es eine Lager- und Lagerzapfenkombination der erwähnten Bauform zu schaffen, die im Betrieb weniger Reibkorrosion erfährt und die. Dauerfestigkeit des Zapfens verbessert.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Lager- und Lagerzapfenkombination entsprechend dem Teil vor dem kennzeichnenden Teil des unabhängigen Anspruches 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring in dem Bereich seiner Endfläche, die an der ersten Anlagefläche des Stützringes anliegt eine zylindrische Hinterschneidung aufweist damit der Festsitz nicht bis zur Endfläche ragt und die durch das innere Ende des Festsitzes hervorgerufene Spannungsanhäufung von der durch die Ausrundung erzeugten Spannungsanhäufung getrennt ist, wobei die Hinterschneidung auf den Bereich der Schubrippe beschränkt ist und sich nicht unter irgendwelche Laufbahn des Innenringes erstreckt.

Dementsprechend wir die Erfindung in der Kombination eines Lagers und eines Lagerzapfens gesehen, die der Reibkorrosion des Lagerzapfens entgegenwirkt. Durch Ausschalten des verlängerten oder separaten Verschleissringes wird der Lagerzapfen verkürzt, wodurch er steifer wird. Mit dem kürzeren, steiferen Zapfen befindet sich der innere Lagerring wo die Zapfenausrundung beginnt, nämlich in einem sehr steifen Bereich des Zapfens wo die Durchbiegung minimal ist, aber wo die Reibkorrosion erfahrungsgemäss am grössten ist. Durch Hinterschneiden des Lagerringes erstreckt sich der Festsitz nicht bis zu der Endfläche und erzeugt keine Spannungskonzentration in dem Zapfen wo die Ausrundung beginnt, wodurch die Reibkorrosion herabgesetzt und die Dauerfestigkeit des Zapfen verbessert wird. Die Dichtungen, welche die Enden des Lagers verschliessen sitzen vorzugsweise auf den Laufringen des Lagers. Vorteilhafte Ausführungsformen der Lagerzapfen und Lagerkombinationen sind in den abhängigen Ansprüchen 2–8 gekennzeichnet.

Beschreibung der Zeichnungen

In den zugehörigen Zeichnungen, welche Teil dieser Beschreibung sind und wobei gleiche Bezugszeichen sich überall auf gleiche Bauteile beziehen, zeigen:

1 eine Schnittansicht eines bekannten Lagers, das auf einem Lagerzapfen sitzt, und wobei die Stelle gekennzeichnet ist wo Reibkorrosion auftritt; und

2 eine Schnittansicht einer Achse und eines Lagers mit den zugehörigen Bauteilen gemäss der vorliegenden Erfindung.

Ausführliche Beschreibung

Bezugnehmend nun auf die Zeichnungen (2) eine Achse A dreht in einem Wälzlager B um eine Mittellinie X. Das Lager B sitzt seinerseits in einem Gehäuse C. Diese Baugruppe ist Teil eines Eisenbahnwagens, wobei die Achse A mit Rädern versehen ist und das Gehäuse C an einem Fahrgestell oder anderen Einrichtung vorgesehen ist, welche Teil des Aufhängesystems eines Eisenbahnwagens ist. Die Achse A, infolge der Konstruktion des Lagers B, hat eine wesentlich geringere Durchbiegung als bekannte Eisenbahnwagenachsen, und dementsprechend ist die Reibkorrosion der Achse A weniger wahrscheinlich.

Die Achse A hat einen Hauptabschnitt 2, der sich zwischen den Rädern und über diese hinaus erstreckt. An jedem Ende hat die Achse einem Zwischenabschnitt 4 mit kleinerem Durchmesser, manchmal als Staubschutzteil bezeichnet, und ein Lagerzapfen 6 befindet sich an der Aussenseite des Zwischenabschnittes 4. Der Hauptabschnitt 2 geht in den Zwischenabschnitt 4 über an einer Ausrundung 8 und der Zwischenabschnitt 4 vereinigt sich mit dem Lagerzapfen 6 an einer anderen Ausrundung 10, wobei beide Ausrundungen 8 und 10 im Wesentlichen den gleichen Krümmungsradius aufweisen. Der Lagerzapfen 6 hat an seinem gegenüberliegenden Ende eine Endfläche 12 die senkrecht ist in Bezug auf die Mittellinie X. Hier hat der Lagerzapfen 6 Gewindebohrungen 14 welche um die Mittellinie X der Achse angeordnet und parallel zu dieser sind. Der Hauptabschnitt 2, der Zwischenabschnitt 4 und der Lagerzapfen 6 sind alle im Wesentlichen zylindrisch und konzentrisch und sie haben alle die gemeinsame Mittellinie X. Der Lagerzapfen 6 hat eine langgestreckte zylindrische Fläche 16, die sich zwischen seiner Ausrundung 10 und einer geringfügig abgeschrägten Fläche 18 befindet, die bis zu der Endfläche 12 der Achse A verläuft. Der Hauptabschnitt 2 hat einen Durchmesser d, der Zwischenabschnitt a einen Durchmesser e und die langgestreckte Fläche 16 des Lagerzapfens hat einen Durchmesser f. Der Zwischenabschnitt 4 hat eine Länge m, und längs des Lagerzapfens 6 liegt ein Abstand n vor zwischen dem Ende des Zwischenabschnittes 4 und dem Mittelpunkt des Lagers B. Die Ausrundung 10 am Ende des Lagerzapfens 6 hat eine Länge p. Der folgende Zusammenhang gilt für die Achsstange A: e > 0.84d f > 0.81e n < 0.78f d > e > f

Grundsätzlich ist der Durchmesser e des Zwischenabschnittes 4 mit kleinerem Durchmesser mindestens so gross wie sein Gegenstück in herkömmlichen Achsstangen aber seine Länge m ist grösser. Auf der anderen Seite ist der Abstand n zwischen dem Mittelpunkt des Lagers B und dem Innenende des Lagerzapfens 6 kürzer als der entsprechende Abstand in herkömmlichen Lagern. Die Veränderungen in den Abmessung zwischen dem Lager A und den herkömmlichen Achsen dienen zum Versteifen des Endes der Achse A, insbesondere des Lagerzapfens 6 und dementsprechend zur Verringerung der Durchbiegung während dem Betrieb. Dadurch wird die Reibkorrosion herabgesetzt.

An dem Innenende des Lagers 6 liegt ein Stützring 20 an der kleinen Ausrundung 10 an. Der Stützring 20 umgibt das Ende des Zwischenabschnittes 4 mit verringertem Durchmesser und erstreckt sich weiter axial längs der Ausrundung 10, um die ganze Ausrundung 10 zu überdecken, jedoch wenig, oder überhaupt nichts von der angrenzenden zylindrischen Fläche 16. Der Stützring 20 endet an einer Anlagefläche 22, die senkrecht ist in Bezug auf die Mittellinie X und sich im Wesentlichen an der Stelle befindet wo die Ausrundung 10 sich aus der zylindrischen Fläche 16 erhebt. In anderen Worten, der Stützring 20 erstreckt sich längs der Ausrundung 10 im Wesentlichen längs der Länge p der Ausrundung 10, und seine Anlagefläche 22 befindet sich im Wesentlichen im Abstand p von dem anderen Ende der Ausrundung 10.

Am Aussenende des Lagers 6 greift eine Endkappe 24 über die leicht abgeschrägte Fläche 18 und erstreckt sich über das Ende der Achse A. Die Kappe endet an einer Anlagefläche 26, welche die verlängerte zylindrische Fläche 16 umgibt und zu der Anlagefläche 22 des Stützringes 20 hinweist. Wie die Anlagefläche 22 ist die Anlagefläche 26 senkrecht in Bezug auf die Mittellinie X. Die Endkappe 24 ist am Lagerzapfen zurückgehalten durch Kopfschrauben 28, welche durch die Endkappe 24 hindurchragen und in die Gewindebohrungen 14 eingeschraubt sind. Die Endkappe 24 und die Schrauben 28 halten das Lager B auf dem Lagerzapfen 6 zurück.

Das Lager B umgibt den Lagerzapfen 6 zwischen der Endkappe 24 und dem Stützring 20. Es hat einen äusseren Laufring in Form einer Doppelschale 30, einen Innenlaufring in Form von zwei Kegeln 32, und Schrägrollen 34, die in zwei ringförmigen Reihen zwischen der Schale 30 und den beiden Kegeln 32 angeordnet sind. Die Rollen 34 befinden sich in einem Ringraum S zwischen der Schale 30 und den beiden Kegeln 32 – ein Raum, der das Innere des Lagers B darstellt. Der Raum S ist an seinen beiden Enden verschlossen durch Dichtungen 36, die in die Schale 30 und auf die Kegel 32 gepresst sind. Die Dichtungen 36 bilden eine dynamische Fluidsperre zwischen der Schale 30 und den Kegeln 32 und erlauben dementsprechend eine Rotation der Kegel 32 in der Schale 30 und verschliessen dabei die Enden des Ringraumes.

Zur ausführlicheren Beschreibung des Lagers B ist festzuhalten, dass seine Schale 30 Endbohrungen 40 hat, die an den Enden der Schale offen sind, sowie schräg gestellte Laufbahnen 42 aufweisen, die nach innen zu der Mittellinie X weisen und von den Endbohrungen 40 schräg nach unten zu dem Mittelpunkt des Lagers B verlaufen. Die Laufbahnen 42 umgeben die beiden Kegel 32, wobei sich ein separater Kegel 32 innerhalb jeder Laufbahn 42 befindet.

Jeder Kegel 32 hat eine Durchgangsbohrung 44, durch die der Zapfen 6 ragt, wobei der Durchmesser der Bohrung 44 geringfügig kleiner ist als der Durchmesser f der zylindrischen Fläche 16 der Lagerzapfens 6, damit ein Presssitz vorliegt zwischen dem Kegel 32 und dem Lagerzapfen 6. Jeder Kegel 32 hat auch eine Laufbahn 46, die nach aussen von der Mittellinie X weg weist und in Richtung zu einer der Laufbahnen 42 der Schale 30 gewandt ist. Wie die Schalenlaufbahnen 42 zu welchen sie hinweisen sind die Kegellaufbahnen 46 nach unten geneigt in Richtung zu dem Mittelpunkt des Lagers B. Am kleinen Ende seiner Laufbahn 46 hat jeder Kegel 32 eine Zurückhalterippe 48, während der Kegel 32 am grossen Ende seiner Laufbahn 46 eine Schubrippe 50 aufweist. Die beiden Rippen 48 und 50 stehen nach aussen vor von den jeweiligen Enden der Laufbahnen 46. Während herkömmliche Schrägrollenlager auch Schubrippen haben, ist die Schubrippe 50 jedes Kegels 32 des Lagers B verlängert, damit sie eine zylindrische Montagefläche 52 von vorbestimmter Länge aufweist, die in der Endbohrung 40 des zugeordneten Endes der Schale 30 liegt. Die Fläche 52 erstreckt sich bis zur Endfläche 54, die senkrecht steht in Bezug auf die Mittellinie X und das Ende des Kegels 32 darstellt – d.h. auch ein Ende des Lagers B. Die Bohrung 44 jedes Kegels 32 öffnet in eine Hinterschneidung 56 in dem Bereich der Endfläche 54 des Kegels. Die Länge der Hinterschneidung 56 ist nicht grösser als die Länge der Schubrippe 50, damit die Hinterschneidung 56, die sich längs der Schubrippe 50 erstreckt, nicht bis unter die Laufbahn 46 ragt. Die Hinterschneidung 56 vereinigt sich mit der Bohrung 40 über eine Schrägfläche, die auch Teil der Hinterschneidung 56 ist.

Die Schrägrollen 34 befinden sich zwischen den gegenüberliegenden Laufbahnen 42 und 46 der Schale 30 bzw. der Kegel 32, wobei ihre Kegelseitenflächen in Berührung sind mit den Laufbahnen 42 und 46 und ihre grossen Endflächen an den Schubrippen 50 anliegen. Infolge der kegelförmigen Form, führen radial gerichtete Belastungen, welche vom Lager B übertragen werden, zu kleinen Axialkraftkomponenten, die die Rollen 34 aus dem Ringraum S zwischen der Schale 30 und den Kegeln 32 herausdrücken würden, wenn die Schubrippen 50 der Kegel 32 nicht vorgesehen wären.

Der Innenkegel 32 hat seine Endfläche 54 in Anlage mit dem Stützring 20 längs seiner Anlagefläche 22. Die Endfläche 54 des Aussenkegels 32 drückt demgegenüber gegen die Anlagefläche 26 der Endkappe 24, welche durch die Kopfschrauben 28 gegen den Aussenkegel 32 gedrückt wird, so dass die beiden Kegel 32 zwischen der Endkappe 24 und dem Stützring 20 eingeklemmt sind. Die Kopfschrauben 28 bestimmen aber nicht die Einstellung des Lagers B. Hierzu sind die beiden Kegel 32 durch ein Abstandsstück 58 voneinander getrennt, das zwischen den Rückhalterippen 48 sitzt und bemessen ist, um das Lager mit der erwünschten Einstellung zu versehen, d.h. entweder ein Endspiel oder eine Vorbelastung, wenn die beiden Kegel 32 mit ihren Zurückhalterippen 48 am Abstandsstück 58 anliegen.

Die Konturänderung, wo die Ausrundung 10 sich aus der langgestreckten zylindrischen Fläche 16 des Lagerzapfens 6 erhebt, erzeugt eine Spannungsanhäufung in dem Lagerzapfen 6. Spannungsanhäufungen liegen auch vor an den Enden eines Presssitzes und der Presssitz zwischen dem Lagerzapfen 6 und dem Innenkegel 32 ist keine Ausnahme. Dabei fällt aber die durch den Presssitz hervorgerufene Spannungskonzentration nicht mit der durch die Ausrundung 10 bedingten Spannungskonzentration zusammen, bedingt durch die Hinterschneidung 56 des Innenkegels 32. Die gegenseitige Verlagerung der beiden Spannungsanhäufungen erhöhen die Dauerfestigkeit des Lagerzapfens 6. Die Hinterschneidung 56 in dem Aussenkegel 32 dient zwar nicht zur Trennung von Spannungsanhäufungen, erlaubt aber das Vertauschen der beiden Kegel 32 und lässt einen umgekehrten Einbau zu. Die Hinterschneidung 56 der Kegel 32 ist beschränkt auf den Bereich der Schubrippe 50 der Kegel und erstreckt sich nicht bis unter die Laufbahn 46, und somit wird die Fähigkeit des Kegels 32 zur Übertragung der radialen Kräfte nicht vermindert.

Die Dichtungen 36 sitzen in den Endbohrungen 40 der Schale 30 und umgeben die zylindrischen Flächen 52 der Schubrippen 50 der beiden Kegel 32 und verschliessen dementsprechend die Enden des Ringraumes S in dem sich die Rollen 34 befinden. Jede Dichtung 36 hat ein Gehäuse 60, das in eine der Endbohrungen 40 der Schale 30 gepresst ist und ein Schild 62, das auf die zylindrische Fläche 52 der Schubrippe 50 des Kegels 32 an dem zugeordneten Ende des Lagers B gepresst ist. Sowohl das Gehäuse 60 als auch das Schild 62 sind verhältnismässig steif, da sie vorzugsweise aus Metallstanzstücken bestehen. Die Presssitze zwischen dem Gehäuse 60 und der Fläche der Endbohrung 40 und zwischen dem Schild 62 und der zylindrischen Fläche 52 der Schubrippe 50 erzeugen statische Fluidsperren an diesen Stellen. Ausserdem hat jede Dichtung 36 ein Elastomerdichtungselement 64, das mit dem Gehäuse 60 verbunden ist und sich zu Flächen des Schildes 62 erstreckt, mit welchen es dynamische Fluidsperren bildet. Die Dichtungen 36 können ähnlich ausgeführt sein wie in der US-A-4,819,949 mit dem Titel „Abgeschirmte Dichtungsbaugruppe" beschrieben ist.

Die vom Lager B übertragene Last wird von den Rollen 34 der beiden Reihen aufgenommen und wird dabei gleichförmig auf diese Reihen verteilt. Demgemäss ist die Last als resultierender Vektor R dargestellt, die in der Mitte zwischen den beiden Reihen der Rollen 34 angreift. Der Abstand zwischen der Resultierenden R und der Ausrundung 8 wo der Zwischenabschnitt 4 mit kleinerem Durchmesser der Achse A sich mit dem Hauptabschnitt 2 vereinigt, bleibt im Wesentlichen der gleiche wie der entsprechende Abschnitt bei herkömmlichen Achsen. In anderen Worten, die kombinierte Abmessung m + n verändert sich nicht. Die Länge m des Zwischenabschnittes 4 mit kleinerem Durchmesser der Achse A ist aber grösser als die entsprechende Abmessung in herkömmlichen Achsen, währenddem der Abstand n zwischen der Resultierenden R und dem grossen Ende der Ausrundung 10 geringer ist als der entsprechende Abstand bei herkömmlichen Achsen. Die Verlängerung des dickeren Zwischenabschnittes 4 und die Verkürzung des Lagerzapfens 6 macht das Ende der Achse A steifer als bei herkömmlichen Achsen. Demzufolge erfährt der Lagerzapfen 6 eine geringere Durchbiegung in dem Bereich der Endfläche 54 des Innenkegels 32. In der Tat ist der Abstand p zwischen der Endfläche 54 dieses Kegels 32 und dem Innenende des Lagerzapfens 6 sehr kurz, und entspricht im Wesentlichen nur der Länge des Stützringes 20, da in diesem Bereich kein Verschleissring vorliegt, der eine grössere Länge des Lagerzapfens 6 verlangen würde. Ungeachtet dessen bleibt das Lager eine im Voraus zusammengebaute und geschmierte Einheit, die als solche auf den Lagerzapfen 6 aufgesetzt wird. Bedingt durch die Abwesenheit der Dichtungs- und Verschleissringe hat das Lager B weniger Bauteile als herkömmliche Achslager für Eisenbahnwagen, und ist natürlich kürzer. Die Dichtungen 36 dienen zum Zusammenhalten des Lagers B bei seiner Handhabung und verhindern das Herausfallen der Kegel 32 und des Abstandsstückes 56 aus der Schale 30.

Anders gestaltete Dichtungen können verwendet werden zum Verschliessen der Enden des Ringraumes S zwischen der Schale 30 und den Kegeln 32. So kann z.B. eine geeignete Dichtung ein Dichtungsgehäuse aufweisen, das in eine der Endbohrungen der Schale 30 eingepresst ist, und ein Elastomerdichtungselement haben, das mit dem Gehäuse verbunden ist und eine Fluidsperre bildet zusammen mit der zylindrischen Fläche 52 an der Schubrippe 30 des Kegels 32 an dem zugeordneten Ende der Schale 30.

Die Erfindung soll alle Abänderungen und Modifikationen des Ausführungsbeispieles der Erfindung schützen, das für den Zweck dieser Beschreibung ausgewählt wurde, welche den Schutzumfang der Ansprüche nicht verlassen.


Anspruch[de]
  1. Lager und Lagerzapfenkombination mit: einer Achse (A), die um eine Mittellinie (X) dreht und einen Lagerzapfen (6) aufweist, der in einen grösseren Teil (4) der Achse (A) an einer Ausrundung (10) übergeht, wobei die Ausrundung (10) eine Spannungsanhäufung in dem Lagerzapfen (6) erzeugt wo die Ausrundung (10) sich aus dem Lagerzapfen (6) erhebt; einem Stützring (20), der auf dem Lagerzapfen (6) an der Ausrundung (10) sitzt und eine erste Anlagefläche (22) aufweist, die von der Ausrundung (10) wegweist; einem Endstück (24), das an dem Lagerzapfen (6) befestigt ist und eine zweite Anlagefläche (26) aufweist, die in Richtung zu der ersten Anlagefläche (22) weist; und einem Lager (B), das den Lagerzapfen (6) zwischen dem Stützring (20) und dem Endstück (24) umgibt, wobei das Lager (B) einen Aussenring (30) aufweist mit nach innen zur Achse (X) weisenden Laufbahnen, mindestens einen Innenring (32), der in dem Aussenring (30) liegt und den Lagerzapfen (6) umgibt, wobei ein Festsitz zwischen dem Innenring (32) und dem Lagerzapfen (6) vorgesehen ist und der Lagerzapfen (6) einen gleichförmigen Durchmesser unter dem Innenring (32) hat, und eine Spannungsanhäufung in dem Lagerzapfen an den Enden des Festsitzes vorliegt, und der Innenring (32) Laufbahnen aufweist, die nach aussen zu den Laufbahnen des Aussenringes (30) weisen, damit ein Ringraum (S) zwischen den Ringen freibleibt, und der Innenring auch mit Endflächen (54, 54) versehen ist, welche an den Anlageflächen (22, 26) des Stützringes (20) und des Endstückes (24) anliegen, und der Innenring (32) eine Schubrippe (50) aufweist zwischen seiner Laufbahn am Ende des Lagers auf der Seite des Stützringes (20) und der Endfläche (54), die an der Anlagefläche (22) des Stützringes (20) anliegt, und Wälzkörper (34, 34), die in mindestens zwei Reihen angeordnet sind zwischen den Laufbahnen des Innen- und Aussenringes (30, 32); und Abdichtungen (36, 36) zum Verschliessen der Enden des Ringraumes (S) zwischen den Ringen des Lagers (B), wobei die erste Anlagefläche (22) des Stützringes (20) sich am kleinen Ende der Ausrundung (10) befindet, damit die Endfläche (54) des Innenringes (32), die an der ersten Anlagefläche (22) des Stützringes (20) anliegt sich an der Stelle befindet wo die Ausrundung (10) beginnt, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (32) in dem Bereich seiner Endfläche (54), die an der ersten Anlagefläche (22) des Stützringes (20) anliegt eine zylindrische Hinterschneidung (56) aufweist damit der Festsitz nicht bis zur Endfläche (54) ragt und die durch das innere Ende des Festsitzes hervorgerufene Spannungsanhäufung von der durch die Ausrundung (10) erzeugten Spannungsanhäufung getrennt ist, wobei die Hinterschneidung auf den Bereich der Schubrippe (50) beschränkt ist und sich nicht unter irgendwelche Laufbahn (46) des Innenringes (32) erstreckt.
  2. Kombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichtungen (36, 36) auf mindestens einem der Ringe (30, 32) sitzen und mit dem anderen Ring zusammenwirken.
  3. Kombination nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet dass der Innenring (32) aus zwei Teilen (32, 32) besteht, wobei jeder Teil mit einer der Laufbahnen und einer der Endflächen (54, 54) versehen ist; und dass die Endfläche (54) des einen Ringteiles an der ersten Anlagefläche (22) des Stützringes (20) anliegt und die Endfläche (54) des anderen Ringteiles an der zweiten Anlagefläche des Endstückes (24) anliegt.
  4. Kombination nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Teil (32, 32) des Innenringes (32) eine zylindrische Fläche (52) aufweist zwischen seiner Endfläche (54) und seiner Laufbahn, und dass die Abdichtungen (36, 36) um die zylindrischen Flächen (52) der Ringteile angeordnet sind.
  5. Kombination nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass n < 0.78f worin

    n der Abstand ist zwischen dem grossen Ende der Ausrundung (10) am Ende des Lagerzapfens (6) und einer Ebene, die sich in der Mitte zwischen den Wälzkörpern (34, 34) der beiden Reihen befindet, und

    f der Durchmesser des Lagerzapfens (6) ist.
  6. Kombination nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der grössere Teil der Achse (A) einen Zwischenabschnitt (4) aufweist von dem der Lagerzapfen (6) sich an der Ausrundung (10) erstreckt und einen Hauptabschnitt (2) aufweist von dem der Zwischenabschnitt (4) sich erstreckt.
  7. Kombination nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass d > e > f worin

    d der Durchmesser des Hauptabschnittes (2),

    e der Durchmesser des Zwischenabschnittes (4),

    und

    f der Durchmesser des Lagerzapfens (6) sind.
  8. Kombination nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Teil (32, 32) des Innenringes (32) eine Hinterschneidung (56) aufweist, die in seine Endfläche (54) mündet, damit das Lager (B) auf dem Lagerzapfen (6) gewendet werden kann.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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