AT407136B - Fahrzeug, insbesondere schienenfahrzeug - Google Patents

Description

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   Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, mit zumindest einem einen Fahrgastraum enthaltenden Wagenkasten, der auf zumindest einem Laufwerk, vorzugsweise zumindest einem Drehgestell, abgestützt Ist, wobei zwischen dem Fahrgastraum und/oder dem Wagenkasten und dem Laufwerk zumindest ein   schalldämmendes   Material vorgesehen ist
Um den   Innenlärmpegel   des Wagenkastens speziell im Laufwerksbereich zu senken, welcher durch den nahezu ungehinderten Übergang des vom Lauf des Rades angeregten Körperschalls und der Eigenschwingungen diverser im und um das Laufwerk angeordneter Bauteile über das Laufwerk in den Wagenkasten verursacht wird, wurde in der DD 132 956 A vorgeschlagen,

   dass an den Stellen der vertikalen und horizontalen Abstützung zwischen Laufwerk und Wagenkasten zwei oder mehrere   schalldämmende   Schichten mit unterschiedlichen Durchlassfrequenzen angeordnet sind Damit sollte sich eine Verringerung des übertragenen Körperschalles über den gesamten Hörbereich des menschlichen Ohres erzielen lassen
Der Nachteil dieser vorgeschlagenen Lösung besteht darin, dass bei der   herkömmlichen   Konstruktion der Abstützung unter Verwendung schalldämmender Schichten eine sehr hohe Flächenpressung auftritt und die Materialien damit im progressiven Bereich Ihrer Federkennlinie arbeiten müssen Dies bedeutet aber wieder eine hohe Steifigkeit,

   geringe innere Dämpfung und damit eine gute Körperschallübertragung über die eigentlich zur   Schalldämpfung   vorgesehenen Schichten Die gleichen Nachteile ergeben sich aus den selben Gründen bei Konstruktionen, wie in der US 2 728 305 A beschneben, bei weichen eine Gummischichtfederung als Tertiärfederung vorgesehen Ist, da Gummi ein inkompressibler Werkstoff ist. 



   Eine Aufgabe der gegenständlichen Erfindung war daher die Schaffung eines Fahrzeuges, insbesondere eines Schienenfahrzeuges, bei dem der vom Lauf des Rades angeregte Körperschall sowie die Eigenschwingungen diverser Bauteile nicht oder zumindest weitestgehend geschwächt in den Wagenkasten geleitet wird
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäss zumindest der Fahrgastraum des Wagenkastens, allenfalls der Wagenkasten selbst, über zumindest eine Schichte eines Federwerkstoffes der Sekundärfederstufe abgestützt, wobei das Verhältnis von Volumen des Federwerkstoffes in Litern zur darauf abgestützten Masse des Fahrgastraumes bzw des Wagenkastens In Tonnen   grösser   als   0, 251,   vorzugsweise zwischen    0, 8-1, 2-1 ist.   



   Gemäss dem Stand der Technik wird ein System mit bedeutend geringerem Volumen als bei der gegenständlichen Erfindung verwendet, sodass diese Schichten mit einer hohen Flächenpressung beaufschlagt sind, was zu einer hohen Steifigkeit des Materials und fehlender innerer Dämpfung führt und daher die   Körperschallübertragung   bzw. Übertragung von Schwingungen nicht ausreichend verhindern kann. Die vorteilhafte Wirkung wird erfindungsgemäss bereits mit einer einzigen Schicht des Federwerkstoffes erzielt, wohingegen gemäss dem Stand der Technik unbedingt zumindest zwei Schichten mit gegeneinander verstimmten Durchlassfrequenzen nötig sind, da die Dämmwirkung nicht wie bei der vorliegenden Erfindung über die innere Dämpfung des Federwerkstoffes und dessen Isolierwirkung bewirkt wird. 



   Das oben erwähnte erfindungsgemässe Verhältnis von Volumen des Federwerkstoffes in Litern zur darauf abgestützten Masse des Fahrgastraumes bzw. des Wagenkastens in Tonnen erlaubt In optimaler Weise die Ausnutzung der inneren Dämpfung des Federwerkstoffes zur Verhinderung der   Körperschall-bzw   Schwingungsübertragung Nachdem die   erfindungsgemässe   Lösung nicht durch ein gegeneinander verstimmtes System sondern durch die innere Dämpfung des zur Schalldämmung vorgesehenen Materials wirksam wird, ist das nötige Volumen für den flächigen Federwerkstoff in Abhängigkeit von der erforderlichen Dämpfungsarbeit zu wählen.

   Mit den derzeit realisierbaren Werkstoffen sind Volumina von bis zu Minimatwerten von   0, 251   pro Tonne Belastung möglich, das bedeutet für einen auf zwei Laufwerken, beispielsweise Drehgestellen, abgestützten Wagenkasten mit 40 t Gewicht - d. h. je 20 t pro Drehgestell - ein Volumen von mindestens   5 I   Federwerkstoff pro Drehgestell
Die DE 708 811 C oder die FR 825 549 A beschreiben die Lagerung eines Wagenkastens auf einem Drehgestell unter Zwischenschaltung einer relativ grossflächigen und dünnen Schicht eines Federwerkstoffes Dabei ist aber dieser Federwerkstoff, speziell Gummi, noch hoher Flächenpressung unterworfen, sodass damit eine relativ progressive Abstutzung und keine gute Schalldämmung zwischen Laufwerk und Wagenkasten erreicht wird. 



   Es ist ein Verdienst der Erfindung, dass bei den   erfindungsgemässen   Werten für das Verhältnis 

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 von Volumen des Federwerkstoffes In Litern zur darauf abgestützten Masse des Fahrgastraumes bzw. des Wagenkastens eine geringe Flächenpressung des Federwerkstoffes zwischen Wagenkasten und Sekundärfederstufe erzielt werden kann, die fur die optimale   Schalldämmung   zwischen Laufwerk und Wagenkasteninneren notwendig ist
Dieser Wertebereich ist dem Stand der Technik nicht zu entnehmen und folgt auch nicht in naheliegende Weise aus ihm, da die der Erfindung zugrundeliegende Problemstellung bis jetzt nicht gelöst werden konnte, und Schritte erheblicher erfinderischer Tätigkeit notwendig waren, um zur erfindungsgemässen Lösung zu kommen. 



   Vorteilhafterweise liegt, um konstruktiv günstige Bauhöhen der Abstützung bei guter Dämpfung der Körperschall-bzw. Schwingungsübertragung zu erzielen, die Höhe der oder jeder Schichte des Federwerkstoffes 8 zwischen 0, 5 und 20 cm, vorzugsweise zwischen 1 und 10 cm, und dessen Fläche zwischen 0, 5 und 10m2, vorzugsweise zwischen 1 und 5m2
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung ist bzw. sind ein oder mehrere Bauteile zwischen der Sekundärfederstufe und dem Fahrgastraum des Wagenkastens in einer Weise geteilt ausgeführt, dass ein Teil des Bauteils lediglich mit der Sekundarfederstufe in   körperschallüber-   tragender Verbindung steht, und dass zwischen den besagten Teilen   grossflächig,   vorzugsweise vollflächig, zumindest eine Schichte aus dem Federwerkstoff vorgesehen ist.

   Diese Merkmale 
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 und SchwIngungsdämpfungVorteilhafterweise sind die durch den Federwerkstoff voneinander getrennten Bauteile der Abstützung des Fahrgastraumes oder des Wagenkastens auf dem Laufwerk frei von jeglichen, an sich bekannten, zusätzlichen und   körperschallübertragenden   Verbindungen, insbesondere von metallischen Verbindungen
Gemäss einem weiteren Erfindungsmerkmal ist der Querschnitt und/oder die Dicke und/oder die Steifigkeit des flächigen Federwerkstoffes an verschiedenen Stellen unterschiedlich gross Damit ist   zusätzlich   zur Abstimmung des Federwerkstoffes als Ganzes in Form, Dicke und Steifigkeit des Werkstoffes an die auftretenden Kräfte und geforderten Steifigkeiten noch die Feinabstimmung für die ganz spezielle Konstruktion des Fahrzeuges möglich,

   wobei allenfalls noch besser auf die unterschiedlichen Richtungen und Grössen der Kräfte während aller denkbaren Betriebszustände Rücksicht genommen werden kann als dies   durch-ebenfalls mögliche-reine Formänderung   der Schicht bei sonst   überall gleichen   Eigenschaften erzielbar wäre
Bei einer ersten bevorzugten Variante des erfindungsgemässen Fahrzeugs ist oberhalb der Sekundärfederstufe eine den Wagenkasten tragende Traverse vorgesehen und zumindest eine Schichte des flächigen Federwerkstoffes zwischen Traverse und Wagenkasten vorgesehen Der Wagenkasten liegt auf einer Traverse uber dem Fahrwerk sehr grossflachig auf, sodass sich hierbei eine sehr grosse Fläche und damit eine niedrige Flächenpressung für den flächigen Federwerkstoff erzielen lässt. 



   Konstruktiv einfach ist eine Variante bei der die Traverse horizontal zumindest einmal geteilt und zumindest eine Schichte des flächigen Federwerkstoffes zwischen jeweils zwei Teilen der Traverse vorgesehen ist. Die Bauteile mit Ausnahme der Traverse müssen dabei nicht verändert werden, was sowohl die Umrüstung bestehender Fahrzeuge als auch die Neukonstruktion unter Verwendung bestehender Komponenten erleichtert. 



   Bei einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemässen Fahrzeugs ist oberhalb der Sekundärfederstufe eine den Wagenkasten tragende Drehgestellwiege vorgesehen und zwischen der Drehgestellwiege und dem Wagenkasten zumindest eine Schicht des flächigen Federwerkstoffes vorgesehen. 



   Auch hier ist es unter Erleichterung der Umrüstung bestehender Fahrzeuge als auch der Neukonstruktion unter Verwendung bestehender Komponenten möglich, dass die tragenden Elemente der   Drehgesteltwiege   horizontal zumindest einmal geteilt sind und zumindest eine Schicht des flächigen Federwerkstoffes zwischen jeweils zwei Teilen dieser tragenden Elemente vorgesehen ist
Es könnte aber auch mit den gleichen, wie bisher   angefuhrten   Vorteilen eine Konstruktion verwirklicht sein, bei der oberhalb der Sekundärfederstufe ein den Fahrgastraum tragender Wagenkastenquerträger vorgesehen und zwischen dem Wagenkasten und dem Wagenkastenquertr ger zumindest eine Schichte des flächigen Federwerkstoffes vorgesehen ist. 

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   Als Variante davon wäre möglich, dass der Wagenkastenquerträger horizontal zumindest einmal geteilt und zumindest eine Schichte des flachigen Federwerkstoffes zwischen jeweils zwei Teilen des Wagenkastenquerträgers vorgesehen ist. 



   Als Federwerkstoff kommen erfindungsgemäss Schaumstoffe, vorzugsweise geschäumt Polymere zur Anwendung Die erfindungsgemäss verwendeten Schaumstoffe sind relativ einfach und kostengünstig erhältlich und sind aufgrund der luft- oder gasgefüllten Kammern elastisch komprimierbar, was deren   grossflächige   Anordnung unter Beibehaltung der Dämpfungswirkung gestattet Gummi hingegen wäre aufgrund seiner fehlenden Komprimierbarkeit bei   grossflächiger   Anwendung überaus steif und daher nicht in der erfindungsgemässen Art und Weise zur Körperschalldämpfung geeignet.

   Konstruktionen mit auf Schub beanspruchten Gummi als Federwerkstoff wären   prinzipiell - trotz komplizierterem   Aufbau und Anordnung der Bautelle denkbar
In der nachfolgenden Beschreibung soll unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnungsfigur ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert werden
Die Zeichnungsfigur zeigt eine Seitenansicht eines Teiles eines Eisenbahnwaggons im Bereich eines zweiachsigen Drehgestells
Auf den Achsen 1 der Laufrader 2 ist über eine Primärfederung aus Schraubenfedem 3 der offene oder geschlossene Trägerrahmen 4 gelagert Zwischen diesem   Tragerrahmen   4 und dem Wagenkasten 5 ist eine weitere Federstufe, die im dargestellten Beispiel aus   Luftfederbalgen   6 bestehende Sekundärfederung 6 ist auf dieser Traverse 7 abgestützt,

   die den Wagenkasten 5 trägt
Zwischen der Traverse 7 und dem eigentlichen Aufbau des Wagenkastens 5 ist   grossflächig   zumindest eine-gegenüber der Flachenausdehnung - relativ dünne Schichte aus Federwerkstoff 8 angeordnet Diese Schichte 8 weist im dargestellten Beispiel drei im wesentlichen ebene Abschnitte Ba und 8b auf Der grösste Anteil der Gesamtflache des Federwerkstoffes 8 aus vorzugsweise geschäumten Kunststoffmaterial ist im wesentlichen horizontal liegend vorgesehen und trägt zum überwiegenden Teil das Gewicht des Wagenkastens und der Beladung. 



   Am vorderen und hinteren Rand der Traverse 7 ist der Federwerkstoff in den Abschnitten 8b um einen bestimmten Winkel gegenüber dem Abschnitt 8a geknickt nach unten gezogen, und diese Abschnitte 8b liegen quer zur Längsachse des Wagenkastens 5, aber gegenüber der Horizontalen etwas geneigt Durch die Abschnitte 8b sind auch Längskräfte übertragbar, ohne dass eine   Körperschallübertragung   oder Übertragung von Bauteilschwingungen stattfindet. 



   Je nach Gegebenheit und abgestimmt auf die auftretenden Kräfte ist die Dämpfungswirkung durch das Volumen des Federwerkstoffes 8, d h durch die Fläche und Dicke der Abschnitte 8a, 8b, aber auch durch die Materialsteifigkeit und die Ausrichtung der Abschnitte 8a, 8b In verschiedenen Richtungen unterschiedlich-oder auch gleich - auslegbar. So wird die Abstimmung quer zur Längsachse des Wagenkastens 5 meist weicher sein als in Längsrichtung, in der die   Brems- und Beschleunigungskräfte   zu übertragen sind.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE : 1 Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, mit zumindest einem einen Fahrgastraum enthaltenden Wagenkasten, der auf zumindest einem Laufwerk, vorzugsweise zumindest einem Drehgestell, abgestützt ist, wobei zwischen dem Fahrgastraum und/oder dem Wagenkasten und dem Laufwerk zumindest ein schalldämmendes Material vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Fahrgastraum des Wagenkastens (5), allenfalls der Wagenkasten (5) selbst, über zumindest eine Schichte eines Federwerk- stoffes (8) der Sekundärfederstufe (6) abgestützt ist, wobei das Verhältnis von Volumen des Federwerkstoffes (8) in Litern zur darauf abgestützten Masse des Fahrgastraumes bzw des Wagenkastens (5) in Tonnen grösser als 0, 25 1, vorzugsweise zwischen 0, 8-1, 2'1 ist 2 Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   dass die Höhe der oder jeder Schichte des Federwerkstoffes (8) zwischen 0, 5 und 20 cm, vorzugsweise zwischen 1 und 10 cm, und dessen Fläche zwischen 0, 5 und 10m2, vorzugsweise zwischen 1 und 5m2 <Desc/Clms Page number 4> liegt 3 Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Bauteile zwischen der Sekundarfederstufe (6) und dem Fahrgastraum des Wagenkastens (5) in einer Weise geteilt ausgeführt sind, dass ein Teil des Bauteils lediglich mit der Sekundär- federstufe (6) in korperschallübertragender Verbinduf19 steht, und dass zwischen den besagten Teilen grossflächig, vorzugsweise vollflächig, zumindest eine Schichte aus dem Federwerkstoff (8) vorgesehen ist.

   4. Fahrzeug nach einem der Anspruche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die durch den Federwerkstoff (8) voneinander getrennten Bauteile der Abstützung des Fahrgastraumes oder des Wagenkastens auf dem Laufwerk frei von jeglichen, an sich bekannten, zusätzlichen und körperschallübertragenden Verbindungen, insbesondere von metallischen Verbindungen, sind 5 Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Quer- schnitt und/oder die Dicke und/oder die Steifigkeit des flächigen Federwerkstoffes (8) an verschiedenen Stellen unterschiedlich gross ist.

   6. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb der Sekundärfederstufe (6) eine den Wagenkasten (5) tragende Traverse (7) vorgesehen und zumindest eine Schichte des flächigen Federwerkstoffes (8) zwischen Traverse (7) und Wagenkasten (5) vorgesehen ist 7. Fahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Traverse (7) honzontal zumindest einmal geteilt und zumindest eine Schichte des flächigen Federwerkstoffes (8) zwischen jeweils zwei Teilen der Traverse (7) vorgesehen ist.

   8 Fahrzeug nach einem der Anspruche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb der Sekundärfederstufe (6) eine den Wagenkasten (5) tragende Drehgestellwiege vorgesehen und zwischen der Drehgestellwiege und dem Wagenkasten (5) zumindest eine Schichte des flächigen Federwerkstoffes (8) vorgesehen ist 9. Fahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die tragenden Elemente der Drehgestellwiege horizontal zumindest einmal geteilt sind und zumindest eine Schichte des flächigen Federwerkstoffes (8) zwischen jeweils zwei Teilen dieser tragenden Elemente vorgesehen ist 10.

   Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb der Sekundärfederstufe (6) ein den Fahrgastraum tragender Wagenkastenquerträger vor- gesehen und zwischen dem Wagenkasten (5) und dem Wagenkastenquerträger zumindest eine Schichte des flächigen Federwerkstoffes (8) vorgesehen ist.

   11. Fahrzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Wagenkasten- querträger horizontal zumindest einmal geteilt und zumindest eine Schichte des flächigen Federwerkstoffes (8) zwischen jeweils zwei Teilen des Wagenkastenquerträgers vorge- sehen ist.

   12 Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Feder- werkstoff (8) Schaumstoffe, vorzugsweise geschäumte Polymere, zur Anwendung kommen