DE2750743C3 - Schwingungsgedämpftes Schienenrad - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein schwingungsgedämpftes Schienenrad mit mehreren über dessen Umfang verteilt am Radkranz bzw. Radreifen bzw. Radfelge angeordneten, aus Masse und Dämpfungsmaterial bestehenden Resonanzabsorbern, von denen jeder aus mehreren parallel zueinander auf derselben Basis angeordneten und durch Zwischenlagen aus Dämpfungsmaterial voneinander getrennten, auf verschiedene Eigenfrequenzen des Rades abgestimmten Zungen besteht.

Ein solches Schienenrad ist Gegenstand des Hauptpatentes 27 20 333.

Es ist bekannt, daß beim Befahren von Schienen, insbesondere in Kurven, Fahrgeräusche entstehen. Für die kreischenden Fahrgeräusche sind axiale Schwingungen verantwortlich, während für das Rollgeräusch radiale Schwingungen verantwortlich sind. Radiale Schwingungen beeinflussen ferner die Haftung zwischen Rad und Schiene. Seit langem versucht man, die Fahrgeräusche durch am Rad angeordnete Teile zu dämpfen. Für den Augenblick, aber nicht auf die Dauer, befriedigende Ergebnisse hat man mit Resonanzabsorbern erreicht, die jeweils aus einem zylindrischen Gummipuffer bestehen, auf dessen Stirnflächen zwei Metallscheiben mit eingelassenen Schraubenbolzen aufvulkanisiert sind. Mehrere solcher Resonanzabsorber, die auf die verschiedenen Eigenfrequenzen des Rades abgestimmt sind, hat man am Rad befestigt. Es wurde festgestellt, daß nach etwa einem Jahr Betriebszeit die Wirksamkeit dieser Resonanzabsorber verlorenging und sie erneut nachgestimmt werden mußten (VDl-Zeitschrift, Band 96, Nr. 2, vom 21.02. 1954, Seite 171-175).

Eine andere bekannte grundsätzlich andere Methode zur Geräuschverminderung von Schienenrädern besteht darin, den Radreifen in Umfangsrichtung mit Ringnuten zu versehen. Dieser Maßnahme liegt die Überlegung zugrunde, die Eigenfrequenz des Radreifens in einen Bereich zu verlegen, der bei der Fahrt nicht in gleichem Maß angeregt wird. Eine Dämpfung der Eigenschwingung wird also bei diesem bekannten Rad

nicht vorgenommen (Zeitschrift »Glaser Annalen«, 1951,Seite247u.248).

Durch die Merkmale nach der Hauptanmeldung wird sowohl eine wirksamere Dämpfung der Schwingungen des Rades erreicht ais auch vor allem eine längere Standzeit, ohne daß eine Nachstimmung der Resonanzabsorber erforderlich ist Da nämlich in jedem Umfangsabschnitt des Rades verschiedene Eigenfrequenzen auftreten, können diese durch Abstimmung der verschiedenen Zungen desselben Resonanzabsorbers ι ο unterdrückt werden. Eine Veränderung der Eigenfrequenzen des Rades während des Betriebes, z. B. infolge der Abnutzung der Radlauffläche, wirkt sich praktisch nicht negativ auf die Gesamtdämpfung des Rades aus, da jeder Resonanzabsorber wegen der auf verschiedene Eigenfrequenzen abgestimmten Zungen und der Zwischenlagen aus Dämpfungsmaterial Verschiebungen der Resonanzfrequenzen überdeckt

Beim Ausführungsbeispiel gemäß der Hiuptanmeldung sind die einzelnen Resonanzabsorber dadurch erhalten worden, daß die Radfelge mit umlaufenden Ringnuten versehen wurde und radial im Bereich der Ringnuten geschlitzt wurde. Dadurch entstanden die einzelnen Zungen. Die Nuten und Einschnitte wurden mit schwingungsdämpfendem Material ausgefüllt

Solche Schwingungsabsorber lassen sich jedoch nur bei neuen Rädern verwirklichen. Darüber hinaus ist man für die Zungen an das Material der Felge gebunden, so daß nicht immer die für eine optimale Dämpfung günstigen Materialien für die Zunge gewählt werden können.

Gegenstand des ersten Zusatzpatentes 27 25 177 ist ein Schienenrad der eingangs genannten Art, bei dem zusätzlich die Resonanzabsorber in der Konstruktion dadurch vereinfacht sind, daß die auf derselben Basis angeordneten Zungen jeweils einen Block bilden und die über den Radumfang gleichmäßig verteilten Blöcke einzeln am Radkranz bzw. Radreifen bzw. Radfelge befestigt sind. Bei einem derart verbesserten schwingungsgedämpften Schienenrad läßt sich das Material der Zungen der Resonanzabsorber unabhängig vom Material des Rades nach den Anforderungen der Dämpfung verbessern. Auch läßt sich mit diesen Merkmalen ein herkömmliches Schienenrad in ein schwingungsgedämpftes Schienenrad umrüsten.

Aufgabe der vorliegenden Zusatzanmeldung ist es, die Konstruktion der Resonanzabsorber noch weiter zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß nach einer ersten Alternative dadurch gelöst, daß jeder Resonanzabsorber aus Platten als Zungen und Distanzplatten aufgebaut ist, wobei die Distanzplatten entweder mit den Enden oder den mittleren Bereichen eines Plattensatzes ein als Basis dienendes, mit dem Radkranz bzw. der Radfelge bzw. dem Radreifen starr verbundenes, kompaktes Paket bilden. Vorzugsweise können die als Zungen dienenden Platten und die Distanzplatten durch Verschweißung, insbesondere durch über die Außenseiten des Paketes gezogenen Schweißraupen, miteinander verbunden sein.

Nach einer zweiten alternativen Lösung kann jeder Resonanzabsorber aber auch aus Stäben unterschiedlicher Abmessung, insbesondere unterschiedlichen Durchmessers als Zungen und einem Block als Basis aufgebaut sein, an dem bzw. in den die Stäbe eingeschweißt bzw. eingesteckt sind. Bei dieser Lösung können die Stäbe als Hohlstäbe mit unterschiedlichen Abmessungen, insbesondere unterschiedlichen Durchmesser, und/oder unterschiedlicher Wandstärke ausgebildet sein, und mindestens teilweise koaxial zueinander und mit Abstand voneinander angeordnet sein, wobei der innere Stab entweder ein Vollstab oder ein mit Dämpfungsmaterial ausgefüllter Hohlstab ist

Beide Lösungen beruhen auf demselben Grundgedanken, nämlich aus herkömmlichem Stab- oder Plattenmaterial Stäbe und Platten unterschiedlicher Stärke abzulängen und entsprechend den Forderungen nach Abstimmung auf Eigenfrequenz des Rades zu einem Satz zusammenzustellen. Bei beiden Lösungen wird also nicht mehr wie beim Ausführungsbeispiel nach dem Zusatzpatent der Resonanzabsorber aus dem vollen Material gearbeitet, sondern aus Einzelteilen zusammengesetzt

Nach einer weiteren Ausgestaltung kann auf jeder Seite des Radkranzes bzw. des Radreifens bzw. der Radfelge eine Ringnut mit darin angeordneten ringsegmentartig ausgebildeten Resonanzabsorbern vorgesehen sein. Die Anordnung der Absorber in den Ringnuten ergibt nicht nur einen kompakten Aufbau, sondern ermöglicht auch auf einfache Weise eine für die Ableitung der Radschwingungen günstige Kopplung zwischen Radkranz. Radreifen oder Radfelge und Resonanzabsorbern. Die für die Ausdehnung der Ringnuten e/forderlichen zusätzlichen Herstellungskosten fallen kaum ins Gewicht, weil das Rad ohnehin zum Zwecke des Überdrehens der Außenkontur in eine Drehbank eingespannt werden muß. Die Nuten gewährleisten auch, daß die Resonanzabsorber im Betrieb vor äußeren Einwirkungen weitgehend geschützt sind; sie können dem Resonanzabsorber außerdem einen guten Halt geben, so daß zu dessen Befestigung z. B. nur ein einziger mittiger Schraubenbolzen vorgesehen zu sein braucht. Endlich erzeugen die in den Nuten eingebetteten Resonanzabsorber wegen dieser Anordnung auch keine Eigengeräusche, wie Windgeräusche. Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigt

F i g. 1 ein Schienenrad in der Seitenansicht von der Spurkranzseite,

F i g. 2 ein Teil des Schienenrades gemäß F i g. 1 im Axialschnitt nach Linie 1-1 der F i g. 1 und

F i g. 3 einen Resonanzabsorber oben in der Ansicht, unten links im Schnitt nach Linie H-II und unten rechts im Schnitt nach Linie HI-III.

Das in Fig. 1 und 2 dargestellte, aus Radnabe 1, Radscheibe 2 und Radkranz 3 bestehende Schienenrad weist im Radkranz 3 auf beiden gegenüberliegenden Seiten 2a und 3a jeweils eine Ringnut 4a bzw. 5a auf. In den Ringnuten 4a und 5a sind hintereinander eine Vielzahl von Resonanzabsorbern angeordnet. Jeder Resonanzabsorber 6 besteht aus mehreren als Zungen ausgebildete ringsegmentartige Platten 6a bis 6e gleicher Form aber unterschiedlicher Dicke. Die Platten 6a bis 6e werden in der Mitte durch Distanzplatten 6Λ auf Abstand gehalten. Die Platten 6a bis 6e und die Distanzplatten 6Λ bilden ein kompaktes Paket und werden von über die Außenränder gezogenen Schweißraupen 6/ zusammengehalten. Auf diese Weise bilden die Mittelabschnitte der Platten 6a bis 6e mit den Distanzplatten 6Λ die Basis für die sonst freien Platten 6a bis 6e. also für die Zuneen der Resonanzabsorber.

Um die derart aufgebauten Resonanzabsorber am Schienenrad zu befestigen, weisen sie eine zentrale Bohrung 6A: auf.

Um mit einer einzigen Schraube 19 die gegenüberliegenden Resonanzabsorber verbinden zu können, weist der Radkranz 3 im Bereich der Ringnuten 4a und 5a verteilt angeordnete axiale Bohrungen 10a auf. Mit seiner äußeren Distanzplatte 6Λ liegt jeder Resonanzabsorber unmittelbar auf dem Nutengrund, so daß sich durch Verspannen der Schraube i9 eine starre !O Verbindung zwischen dem Sockel der Resonanzabsorber und dem Radkranz 3 ergibt. Wie aus F i g. 1 ersichtlich, liegen die hintereinander angeordneten Resonanzabsorber auf Lücke. Sowohl zwischen dem Nutengrund und den Zungen als auch zwischen den Seitenwänden der Ringnuten 4a und 5a und den Resonanzabsorbern ist Abstand gelassen. Sobald die Resonanzabsorber mit der Schraube 19 verspannt sind, werden die Ringnuten 4a und 5a mit Dämpfungsmaterial 18 ausgegossen, das durch die Abstandslücken fließen kann und die Zwischenräume zwischen den einzelnen Platten 6a bis 6eund alle weiteren Hohlräume in den Nuten 4a und 5a ausfüllt, so daß sich endlich die Platten 6a bis 6e und die Resonanzabsorber völlig eingebettet in Dämpfungsmaterial befinden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

40 45 50 55 60

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Schwingungsgedämpftes Schienenrad mit mehreren über dessen Umfang verteilt am Radkranz bzw. Radreifen bzw. Radfelge angeordneten, aus Masse und Dämpfungsmaterial bestehenden Resonanzabsorbern, von denen jeder aus mehreren parallel zueinander auf derselben Basis angeordneten und durch Zwischenlagen aus Dämpfungsmaterial voneinander getrennten, auf verschiedene Eigenfrequenzen des Rades abgestimmten Zungen besteht, wobei die auf derselben Basis angeordneten Zungen jeweils einen Block bilden und die über den Radumfang gleichmäßig verteilten Blöcke einzeln am Radkranz bzw. Radreifen bzw. Radfelge befestigt sind nach Patent 27 20 333 und erstem Zusatzpatent 2725 177, dadurch gekennzeichne t, da ß jeder Resonanzabsorber (6) aus Platten (6a bis 6ejals Zungen und Distanzplatten (6h) aufgebaut ist, wobei die Distanzplatten (6h) entweder mit den Enden oder den mittleren Bereichen eines Plattensatzes ein als Basis dienendes, mit dem Radkranz (3) bzw. der Radfelge bzw. dem Radreifen starr verbundenes, kompaktes Paket bilden.

2. Schienenrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die als Zungen dienenden Platten (6a bis 6e) und die Distanzplatten (6A^ durch Verschweißung, insbesondere durch über die Außenseiten gezogenen Schweißraupen (6i), miteinander verbunden sind.

3. Schwingungsgedämpftes Schienenrad mit mehreren über dessen Umfang verteilt am Radkranz bzw. Radreifen bzw. Radfeige angeordneten, aus Masse und Dämpfungsmaterial bestehenden Resonanzabsorbern, von denen jeder aus mehreren parallel zueinander auf derselben Basis angeordneten und durch Zwischenlagen aus Dämpfungsmaterial voneinander getrennten, auf verschiedene Eigenfrequenzen des Rades abgestimmten Zungen besteht, wobei die auf derselben Basis angeordneten Zungen jeweils einen Block bilden und die über den Radumfang gleichmäßig verteilten Blöcke einzeln am Radkranz bzw. Radreifen bzw. Radfelge befestigt sind, nach Zusatzpatent 27 25 177, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Resonanzabsorber (6) aus Stäben unterschiedlicher Abmessung, insbesondere unterschiedlichen Durchmessers, als Zungen und einem Block als Basis aufgebaut ist, an dem bzw. in dem dieStäbeeingeschweißt odereingesteckt sind.

4. Schienenrad nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe als Hohlstäbe mit unterschiedlicher Abmessung, insbesondere unterschiedlichem Durchmesser und/oder unterschiedlicher Wandstärke ausgebildet sind, und mindestens teilweise koaxial zueinander und mit Abstand voneinander angeordnet sind, wobei der innere Stab entweder ein Vollstab oder ein mit Dämpfungsmaterial ausgefüllter Hohlstab ist.

5. Schienenrad nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (6a—6e) bzw. die Stäbe gekrümmt sind.

6. Schienenrad nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Seite des Radkranzes (3) bzw. des Radreifens bzw. der Radfelge eine Ringnut (4a bzw. Sa) mit darin angeordneten ringsegmentartig ausgebildeten Resonanzabsorbern vorgesehen ist.

7. Schienenrad nach den Ansprüchen 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnuten (4a und 5a) mit den darin angeordneten Resonanzabsorbern mit dem Dämpfungsmaterial ausgegossen sind.

8. Schienenrad nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei im oder ata Radkranz (3) angeordneten Resonanzabsorbern der Radkranz (3) über eine Gummieinlage mit der Radfelge verbunden ist

9. Verfahren zum Herstellen eines Schienenrades nach den Ansprüchen 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß nach Befestigen der Resonanzabsorber an dem Radkranz (3) bzw. dem Radreifen bzw. der Radfelge die verbleibenden Zwischenräume einerseits zwischen den Platten (6a bis 6e) und andererseits zwischen den Platten (6a bis 6^ und den Nutenseiten sowie dem Nutengrund mit Dämpfungsmaterial ausgegossen werden.

10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Dämpfungsmaterial eine vor dem Aushärten fließfähige Masse verwendet wird, die nach dem Aushärten eine plastische Masse mit einer Shore-Härte von 20 bis 60 Shore und hoher innerer Dämpfung ergibt, wie etwa Silikon-Kautschuk.