CN109515060A - 用于铁路车辆车轮及相关铁路车辆车轮的噪声吸收装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于铁路车辆车轮及相关铁路车辆车轮的噪声吸收装置，其中用于铁路车辆车轮的噪声吸收装置(1)包括：至少一个条带(13A，13B)，所述条带从能够固定到车轮(3)的外围的连接端(15A，15B)径向延伸到自由端(17A，17B)；至少一个阻尼块(19A，19B，19C)，所述阻尼块固定在条带的自由端(17A，17B)的表面上，远离连接端(15A，15B)。条带(13A，13B)包括至少两个金属或复合层以及夹在所述两个或复合金属层之间的至少一个粘弹性材料层。

Description

用于铁路车辆车轮及相关铁路车辆车轮的噪声吸收装置

技术领域

本发明涉及一种用于铁路车辆车轮的噪声吸收装置，该装置包括：至少一个条带，该条带从能够紧固到车轮的外围的连接端径向延伸到自由端；以及至少一个阻尼块，该阻尼块固定在条带的自由端远离连接端的表面上。

背景技术

在现有技术中，这种装置是已知的动态吸收器或动态谐振器。该装置使用通常为环形的条带紧固在铁路车辆车轮上。动态谐振器用作谐振器，该谐振器具有可基于动态谐振器的刚度和质量以特定频率振动的尺寸。动态谐振器能够在吱吱声源处衰减特定于车轮的轴向振动模式的频率。

该装置具有缺点，因为它可以仅在以动态谐振器的谐振频率为中心的非常窄的频带上减少由车轮产生的吱吱声。

因此，即使增加动态谐振器的数量，也只有少数车轮振动模式被衰减。除了为其调节的振动模式之外，动态共振器不能阻尼车轮的振动模式。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提出一种用于铁路车辆车轮的噪声吸收装置，该噪声吸收装置能够减小在低振动模式的频率以及对应于高阶振动模式的较高频率内容周围的宽频率范围内的吱吱声。

为此，本发明涉及一种前述类型的用于铁路车辆车轮的噪声吸收装置，其特征在于，所述条带包括至少两个金属或复合层以及夹在所述两个金属层或复合层之间的至少一个粘弹性材料。

根据具体实施例，该噪声吸收装置还具有单独考虑或根据所有技术上可能的组合考虑的以下一个或多个特征：

所述条带或每个条带包括至少一个在条带的自由端上延伸的径向狭缝，所述狭缝或每个狭缝限定多个径向分支，每个径向分支承载至少一个紧固在其自由端上的阻尼块；

每个径向分支的所述阻尼块或每个阻尼块彼此具有不同的质量和/或在条带的自由端上的位置彼此不同；

该装置包括在其连接端彼此固定的两个平行条带，每个条带包括至少两个平行的金属或复合层和夹在两个金属或复合层之间的至少一个粘弹性材料层；

该装置呈扇环形；

粘弹性层的厚度在0.05mm和2mm之间；

阻尼块远离条带的连接端紧固，释放环形空间以使条带自由移动。

本发明还涉及一种铁路车辆车轮，该车轮包括至少一个如上所述的噪声吸收装置。

根据具体实施例，该车轮还具有单独考虑或根据所有技术上可能的组合考虑的以下一个或多个特征，：

该车轮包括多个如上所述的噪声吸收装置，并且至少一个噪声吸收装置的条带的厚度不同于另一个噪声吸收装置；

该车轮包括多个如上所述的噪声吸收装置，该多个噪声吸收装置分布在车轮的外围；

在噪声吸收装置之间保留至少一个通道，用于通过转轨线缆。

附图说明

参考附图，本发明的其他特征和优点将在下文中进行详细描述，一下描述仅供参考并非限制性的，在附图中：

图1是根据本发明的铁路车辆车轮的透视图，该车轮包括四个噪声吸收装置。

图2是图1的一个噪声吸收装置的透视图。

图3是根据图2的本发明的装置的示意性径向截面图。

具体实施方式

图1示出了紧固在铁路车辆车轮3上的四个噪声吸收装置1，也称为防吱吱声装置。

铁路车辆例如是地铁、电车或载有乘客或货物的在轨道上的任何其他车辆。

具有轴线XX的车轮3包括轮胎5和侧凸缘9，轮胎限定与轨道的上表面(未示出)接触的胎面7，侧凸缘在支承在轨道的侧面上的同时引导车轮3。侧凸缘9径向突出并且朝向轨道的内侧定向。车轮3还包括轮毂11并通过设置或通过螺栓(未示出)固定到轴或主轴上。

如图2所示，噪声吸收装置1呈扇环形。

噪声吸收装置1包括外条带13A和内条带13B，外条带和内条带从紧固到车轮3的外围的连接端15A、15B径向延伸到朝向车轮中心定向的自由端17A、17B。

条带13A、13B在车轮的平面中延伸，即垂直于车轮3的轴线XX。它们呈扇环形并彼此平行。

每个条带13A、13B包括内表面和外表面，条带13A的内表面位于条带13B的外表面的对面。

装置1还包括阻尼块19A、19B、19C，该阻尼块紧固在条带13A、13B的自由端17A、17B远离连接端15A、15B的内外表面上。

更具体地，装置1包括固定在自由端17A的外表面上的第一阻尼块19A，夹持在自由端17A的内表面和自由端17B的外表面之间的第二阻尼块19B，以及紧固在自由端17B的内表面上第三阻尼块19B。

如图1所示，以环形部分形式呈现的紧固凸缘23通过胶合或通过螺栓或通过铆钉24紧固在条带13A、13B的连接端15A、15B上。

紧固凸缘23包括两个侧紧固板25和中间紧固板29，条带13A、13B的连接端15A、15B夹持在这两个侧紧固板之间。

中间紧固板29使得可以在两个条带13A、13B之间并且特别是在条带13A、13B的连接端15A、15B之间保持恒定的间隔。

紧固凸缘23包括用于将连接螺钉31收容到车轮3的穿孔。

条带13A、13B的自由端17A、17B朝向车轮3的中心径向延伸。它例如向上延伸到车轮3的轮毂11，但不与车轮3接触。

如图3所示，每个条带13A、13B包括至少两个彼此平行的金属或复合层33和至少一个布置在所述金属或复合层33之间的由粘弹性材料35制成的层。

两个金属或复合层33以其整个表面粘附到粘弹性材料层35上。

层33通常由钢、铝、钛或甚至复合材料制成。

层33的厚度取决于噪声吸收装置的动态共振部分的所需刚度。

粘弹性材料是在弹性固体和粘性液体之间具有中间流变性质的材料。这种材料的性状取决于与约束相关的特征时间或施加在材料上的变形。因此，在短时间内，例如在撞击时，材料的性状是弹性的。相反，在很长一段时间内，例如当材料受到恒定的应力(蠕变)时，材料的性状是粘性的。

粘弹性材料层35例如由聚合物制成。

有利地，粘弹性层35的厚度在0.05mm和2mm之间，优选地在0.5mm和1.5mm之间，通常等于0.5mm。

条带13A、13B包括至少一个径向狭缝37，在图1中可见，该径向狭缝沿所述条带13A、13B的自由端17A、17B延伸。然后，每个条带13A、13B在所述径向狭缝37的任一侧限定两个径向分支39。

或者，条带13A、13B没有径向狭缝37。

在图1的示例中，条带13A、13B包括限定四个径向分支39的三个径向狭缝37。

或者，径向分支的数量大于或小于四。

阻尼块19A、19B、19C例如具有扇环形状并且覆盖由径向狭缝37限定的条带的自由端的整个表面，或者覆盖由径向狭缝37限定的条带的自由端的至少50％的表面。

更一般地，有利地，对于每个条带，与阻尼块接触的条带的径向表面大于与紧固板接触的条带的径向表面以及环形空间43的径向表面。

阻尼块19A、19B、19C例如由金属制成，通常是钢。

多个紧固构件41总是穿过阻尼块19A、19B、19C和条带13A、13B以将它们组装在一起。

或者，阻尼块19A、19B、19C胶合在条带13A、13B上。

通常，中间块19C和中间紧固板29的厚度相同。

每个径向分支39的阻尼块19A、19B、19C有利地具有不同的质量。

有利地，每个径向分支39的阻尼块19A、19B、19C在条带13A、13B的自由端17A、17B上的位置彼此不同。

阻尼块19A、19B、19C远离条带13A、13B的连接端15A、15B和紧固凸缘23紧固，从而释放环形空间43以使条带13A、13B自由移动。

因此，环形空间43包括分别朝向外侧和内侧开放并且在外块19A和内块19B与紧固凸缘23之间限定的两个外凹槽43A和内凹槽43B。

外条带13A、内条带13B、中间紧固板29和中间块19B限定中空环形空间45。

用于自由移动的环形空间43的径向宽度在5mm和15mm之间。

外凹槽43A和内凹槽43B的宽度例如相同。

根据未示出的一个实施例，外凹槽43A和内凹槽43B的宽度是不同的。

如图1所示，噪声吸收装置1有利地分布在车轮3的外围，使得在噪声吸收装置1之间可以预留至少一个通道47，用于使将车轮3的轮胎5连接到车轮3的轮轴的转轨线缆49通过。

这里的车轮3包括四个噪声吸收装置1和四个转轨线缆49。

噪声吸收装置1通常根据径向对称的规则外围分布固定在车轮3上。

有利地，车轮3的每个噪声吸收装置1的条带13A、13B的厚度都不相同。

同样有利的是，噪声吸收装置1以径向对称对方式彼此相同。

图1中所示的转轨线缆49和噪声吸收装置1的数量仅作为示例提供。

或者，车轮3例如包括单个噪声吸收装置1，例如形成闭合环。

根据另一替代方案，车轮3包括一个或多个转轨线缆49，所述转轨线缆布置在车轮3的与容纳噪声吸收装置1的面相对的面上。

根据另一替代方案，转轨线缆49的数量小于或大于4，并且例如为零。

根据另一替代方案，噪声吸收装置1定位在车轮3的内表面上而不是在车轮3的外表面上，如图1所示。

根据另一替代方案，噪声吸收装置1既位于车轮3的内表面上又位于车轮3的外表面上。

根据另一替代方案，吸收装置1包括单个条带或多于两个条带，然后根据条带的数量调整阻尼块的数量。

根据另一替代方案，条带13A和13B彼此并排，并且噪声吸收装置1不具有中间紧固板29，并且有利地还不具有第二阻尼块19B。

现在将描述根据本发明的噪声吸收装置1的操作。

在轨道上、尤其是在半径小的曲线上滚动产生的力的作用下，车轮3振动并发出吱吱声。

根据本发明的噪声吸收装置1用作动态谐振器或动态吸收器，其被调节为以特定频率振动，该特定频率对应于车轮3的轴向振动模式特有的频率。

动态谐振器的振动频率与动态谐振器的刚度K和由阻尼块19A、19B、19C形成的质量M之间的比率的平方根成比例，动态谐振器的刚度与弹簧类似地起作用。

根据本发明的装置1的刚度K特别取决于每个条带13A、13B的刚度、两个条带13A、13B之间的距离以及用于自由移动的环形空间43的宽度，即，阻尼块19A、19B、19C在每个条带13A、13B的自由端17A、17B上的位置。

因此，噪声吸收装置1的每个径向分支39用作独立的动态谐振器，并且可以抑制车轮吱吱声的特定频率。

因此，装置1减小了与受曲线上的吱吱声影响最大的车轮3的模式的量级相关的特定频率。

与较高车轮模式(较高频率)相关联的频率由结构阻尼处理。固定在条带13A、13B上的阻尼块19A、19B、19C相对于彼此径向振动并且剪切条带13A、13B的粘弹性材料层35，使得可以耗散能量。

因此，根据本发明的噪声吸收装置1是特别有利的，因为它使得可以减少车轮3的吱吱声。实际上，它通过耦合动态谐振器产生的阻尼以及剪切粘弹性层产生的阻尼的优点而作用于宽频率范围。

根据本发明的装置1还具有能够安装在现有设备上并且基于特定车轮模式确定尺寸的优点。

在未示出的一个实施例中，噪声吸收装置包括单个条带。然后，紧固凸缘仅包括将条带固定到车轮3的轮胎5上的外紧固板和内紧固板。

条带包括与先前描述的结构相同的结构，然后该装置包括固定在条带的自由端的每个面上的两个阻尼块。

上面考虑的实施例和替代方案可以彼此组合以创建本发明的新实施例。

Claims (11)

1.一种用于铁路车辆车轮的噪音吸收装置(1)，包括：

至少一个条带(13A，13B)，所述条带从能够紧固到车轮(3)的外围的连接端(15A，15B)径向延伸到自由端(17A，17B)，

至少一个阻尼块(19A，19B，19C)，所述阻尼块紧固在所述条带的所述自由端(17A，17B)远离所述连接端(15A，15B)的表面上，

其特征在于，所述条带(13A，13B)包括至少两个金属或复合层(33)和夹在所述两个金属或复合层(33)之间的至少一个粘弹性材料层(35)。

2.根据权利要求1所述的噪声吸收装置(1)，其特征在于，所述条带或每个条带(13A，13B)包括至少一个在所述条带(13A，13B)的所述自由端(17A，17B)上方延伸的径向狭缝(37)，所述或每个径向狭缝(37)限定多个径向分支(39)，每个径向分支(39)承载紧固在其自由端(17A，17B)上的至少一个阻尼块(19A，19B，19C)。

3.根据权利要求2所述的噪声吸收装置(1)，其特征在于，每个径向分支(39)的所述阻尼块或每个阻尼块(19A，19B，19C)彼此具有不同的质量和/或在所述条带(13A，13B)的所述自由端(17A，17B)上的位置彼此不同。

4.根据权利要求1所述的噪声吸收装置(1)，其特征在于，所述装置(1)包括在其连接端(15A，15B)处彼此紧固的两个平行条带(13A，13B)，每个条带(13A，13B)包括至少两个平行的金属或复合层(33)和夹在所述两个金属或复合层(33)之间的至少一个粘弹性材料层(35)。

5.根据权利要求1所述的噪声吸收装置(1)，其特征在于，所述装置(1)呈扇环形。

6.根据权利要求1所述的噪声吸收装置(1)，其特征在于，所述粘弹性层(35)的厚度介于0.05mm和2mm之间。

7.根据权利要求1所述的噪声吸收装置(1)，其特征在于，所述阻尼块(19A，19B，19C)远离所述条带(13A，13B)的所述连接端(15A，15B)紧固，释放环形空间(43)以使所述条带(13A，13B)自由移动。

8.一种用于铁路车辆的车轮(3)，包括至少一个根据权利要求1所述的噪音吸收装置(1)。

9.根据权利要求8所述的用于铁路车辆的车轮(3)，其特征在于，所述车轮包括多个根据权利要求1所述的噪声吸收装置(1)，并且至少一个所述噪声吸收装置(1)的所述条带(13A，13B)的厚度与另一个所述噪声吸收装置(1)不同。

10.根据权利要求8所述的用于铁路车辆的车轮(3)，其特征在于，所述车轮包括多个根据权利要求1所述的噪声吸收装置(1)，所述噪声吸收装置分布在所述车轮(3)的外围。

11.根据权利要求10所述的用于铁路车辆的车轮(3)，其特征在于，在所述噪声吸收装置(1)之间预留至少一个通道(47)，用于通过转轨线缆(49)。