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Geräuschgedämpftes Schienenrad
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Die Erfindung betrifft ein geräuschgedämpftes Schienenrad mit mindestens
einem am Radkranz bzw. der Radfelge angeordneten ringförmigen Dämpfungsglied aus
konzentrisch zueinander angeordneten Elementen, die abwechselnd aus Metall und Kunststoffmaterial
bestehen.
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Schienenräder dieser Art sind an sich bereits bekannt (DE-PS 1 605
832). Das ringförmige Dämpfungsglied besteht aus einem Metallring, der auf seiner
äußeren Mantelfläche eine Kunststoffschicht aufweist und mittels dieser Kunststoffschicht
in eine ringförmige Aussparung auf der Innenseite des Radreifens geklebt ist. Der
Metallring kann in sich geschlossen, er kann auch geschlitzt sein. Die Kunststoffschicht
besteht aus einem Zweikomponentenmaterial auf der Basis eines gefüllten Kunstharzes
und weist eine hohe Steifigkeit auf, so daß er unter dem Einfluß der Schallschwingungen
keine nennenswerte Formänderungen erleidet. Durch die Kombination dieses Kunststoffmaterials
mit dem Metallring ergibt sich überraschenderweise eine gute Geräuschdämpfung. Der
Metallring steht hierbei mit der einen Stirnfläche gegen die Radscheibe an und ist
folglich akustisch kurzgeschlossen.
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Es ist'weiterhin bekannt (DE-AS 29 22 585) das ringförmige Dämpfungsglied
aus kreisbogenförmig gekrümmten Metallplatten aufzubauen, die im Bereich eines sie
durchsetzenden
Schraubboliens-durch Unterlagscheiben miteinander
verbunden sind. In die Zwischenräume zwischen den hierdurch kammartig angeordneten
Metallplatten sind Platten aus Dämpfungsmaterial eingesetzt. Über die Schraubbolzen
sind diese Dämpfungsglieder mit dem Schienenrad verschraubt.
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Die Metallplatten sind über die Unterlagscheiben untereinander und
über die Unterlagscheiben und den Schraubbolzen mit dem Schienenrad- akustisch kurzgeschlossen.
Diese Dämpfunqsglieder bzw. Schwingungsabsorber dienen zur påmpfung der Resonanzschwingungen
von Schienenrädern.
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Es sind-weiterhin ringförmige Dämpfungsglieder für Schienenräder bekannt
(Seminar Umwelt spurgeführter Fernverkehr, Rad/Schiene-Technik, Kassel, Oktober
1979), die abwechselnd aus konzentrisch zueinander angeordneten Metallringen und
Ringen aus Kunststoffmaterial bestehen. Die Metallringe sind-ohne gegenseitige Berührung
zwischen den Ringen aus Kunststoffmaterial angeordnet. Diese Dämpfungsglieder weisen
ein Dämpfungsverhalten auf, das in etwa den eingangs erwähnten Dämpfungsgliedern
<DE-PS 1 605 822) entspricht.
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Es zeigte sich überraschenderweise, daß ein breitbandiges Dämpfungsglied
geschaffen ist, wenn zusätzlich auf die Ringe eine im wesentlichen radial gerichtete
Vor spannung ausgeübt wird.
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Der Erfindung liegt demnach die-Aufgabe zugrunde, geräuschgedämpfte
Schienenräder mit mindestens einem am Radkranz bzw. Felgenring angeordneten ringförmigen
Dämpfungsglied aus konzentrisch zueinander angeordneten Elementen, die abwechselnd
aus Metall und Kunststoffmaterial bestehen, derart auszubilden, daß eine breitbandige
Geräuschdämpfung erfolgt.
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Unter ringförmigen Dämpfungsgliedern aus konzentrisch zueinander angeordneten
Elementen sind im Sinne der Erfindung zum einen in sich geschlossene hohlzylinderförmige
Elemente zu verstehen, zum anderen auch hohlzylinderförmige Elemente, die geschlitzt
sind, so daß sie leicht aus Bandmaterial hergestellt werden können, wobei nach dem
Zusammenbau die Schlitze in den einzelnen Lagen zueinander versetzt angeordnet sind.
Unter derartigen Elementen sind auch kreissegmentartige Ausschnitte aus diesen hohlzylinderförmigen
Elementen zu verstehen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichnungsteil des
Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Gemäß einem ersten Ausfrrungsprinzip ist das ringförmige Dämpfungsglied
in den Radkranz bzw. die Radfelge eingesetzt. Die im wesentlichen radiale Vorspannung
kann erfindungsgemäß durch einen in das ringförmige Dämpfungsglied eingesetzten
Spannring bzw. Spreizring erzeugt werden.
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Hierbei kann in der Weise vorgegangen werden, daß zunächst das Dämpfungsglied
aus den einzelnen Elementen aufgebaut wird und dann als Baueinheit in den Radkranz
bzw. die Radfelge eingesetzt wird und daß abschließend in das ringförmige Dämpfungsglied
der Spannring koaxial eingesetzt wird.
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Erfindungsgemäß kann die radiale Vorspannung auch in der Weise aufgebracht
werden, indem Schrauben radial durch das ringförmige Dämpfung sgl ied in entsprechende
Sackbohrungen des Radkranzes bzw. der Radfelge eingedreht werden. Der Spannring
kann-hierbei in sich geschlossen sein, wobei er elastisch sein muß, so daß er durch
die Schrauben in radialer Richtung geweitet wird.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besteht der Spreizring
aus segmentartigen Abschnitten, die durch Gewindebolzen verbunden sind.
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Gemäß einer noch weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Radkranz
einen Haltsing auf, zwischen dem und dem.Spannring das Dämpfungsglied angeordnet
ist und der Spannring mit demHalising durch radial gerichtete Schrauben verspannt
ist.
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Um einen akustischen Kurzschluß der aus Metall bestehenden Elemente
durch die Schrauben zu verhindern, ist erfindungsgemäß entweder der Durchmesser
der Bohrlöcher der aus Metall bestehenden Elemente größer als der Durchmesser der
Schrauben, wobei einer gegenseitigen Verschiebung der Elemente im Betrieb durch
die entsprechende Bemessung des Durchmessers der Bohrlöcher Rechnung zu tragen ist,
es können auch erfindungsgemäß in die Bohrlöcher Kunststoffhülsen eingesetzt sein,
die zur Aufnahme der radial gerichteten Schrauben dienen, so daß hierdurch von vornherein
ein akustischer Kurzschluß vermieden ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Dämpfungsglied
zwischen zwei Spannringen mittels Schrauben verspannt, wobei der zweite Spannring
mit dem Haltering lösbar verbunden ist. Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß
das ringförmige Dämpfungsglied vor der Montage vorgespannt werden kann.
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Gemäß einem zweiten Ausführungsprinzip besteht das ringförmige Dämpfungsglied
aus konzentrisch zueinander angeordneten Kunststoffhülsen und Metallhülsen, wobei
das Dämpfungsglied auf einer am Radkranz (der Radfelge)
befestigten
Halteplatte angeordnet ist, und daß'das Dämpfnngsqlied mittels einer Spannscheibe
verspannt ist. Zur Erzeugung der Vorspannung weisen die Hülsen aus Kunststoffmaterial
im unverspannten Zustand eine größere Länge auf als die Hülsen aus Metall. Durch
diese Maßnahmen wird erreicht, daß beim Spannen der Spannscheibe in axialer Richtung
der koaxial ineinander angeordneten Elemente Kunststoffmaterial in radialer Richtung
verdrängt wird und hierdurch die im wesentlichen radiale Spannung erzeugt wird.
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Es zeigte sich, daß überraschend gute Dämpfungseigenschaften durch
die Verwendung nicht dauerelastischer Thermoplaste erzielt werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die
Elemente aus Kunststoffmaterial und aus Metall durch einen Klebstoff miteinander
verbunden-, so daß generell der Aufbau von Baueinheiten vor der Montage am Schienenrad
möglich ist.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen
erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein Schienenrad im Ausschnitt
mit einem ersten Ausfdhrungsbeispiel nach dem ersten AusfUhrungsprinzip; Fig. 2a,
2b zeigt einen Spreizring; Fig. 3 eine entsprechende Darstellung wie Fig. 1 mit
einem zweiten Ausführungsbeispiel;
Fig. 4 eine entsprechende Darstellung
wie in Fig. 1 bzw. 3 mit einem dritten Ausführungsbeispiel; Fig. 5 eine den vorhergehenden
Figuren entsprechende Darstellung eines Schienenrades mit einem Ausführungsbeispiel
gemäB-dem zweiten Ausführungsprinzip und Fig. 6 eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel
in Fig. 5.
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Fig. 1 zeigt einen axialen Schnitt eines Schienenrades in Teilansicht.
Mit 1 ist der Radkranz bezeichnet, der in Richtung zur Radscheibe 2 auf beiden Seiten
eine umlaufende Ausnehmung bzw. Ausdrehung 3 mit einer Schulter 4 hat.
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In diese Ausdrehung ist ein Dämpfungsglied 5 gemäß dem ersten Ausführungsprinzip
eingesetzt. Es besteht aus den abwechselnd aufeinanderfolgenden Ringen 6 aus Kunststoffmaterial
und den Metallringen 7, wobei jeder Metallring 7 beidseitig zwischen zwei Ringen
aus Kunststoffmaterial angeordnet ist. Die Ausbildung ist derart getroffen, daß
die Breite der Ringe aus Kunststoffmaterial größer ist als die Breite der Metallringe.
Durch diese Maßnahmen ist ein akustischer Kurzschluß einerseits der Metallringe
miteinander sowie ein akustischer Kurzschluß einzelner bzw. aller Metallringe mit
dem Schienenrad sicher vermieden. Jeder Ring besteht aus einem hohlzylinderförmig
gebogenen Materialbahnabschnitt, so daß die aufeinanderfolgenden Ringe ohne weiteres
in die umlaufende Ausnehmung 3 eingelegt werden können. Nach dem jeweiligen Einlegen
eines derartigen geschlitzten Ringes wird seine freie Fläche mit einem nicht dargestellten
Klebematerial versehen und der nächste Ring eingelegt. Durch das Klebematerial sind
die einzelnen
Ringe in ihrer Lage zueinander und auch zum Radkranz
fixiert. Hierbei wird die Anordnung so getroffen, daß die gegeneinander anstehenden
Stoßkanten der geschlitzten Ringe bzw. die eventuell auf geringfügigem Abstand stehenden
Stoßkanten der Ringe in Umfangsrichtung zueinander versetzt sind. Abschließend wird
der mit 8 bezifferte Spannring eingesetzt, der z. B. aus Federstahl besteht, so
daß er nach Art einer Schnappverbindung über die Schulter 4 des Radkranzes geschoben
werden kann und anschließend die Ringe des erfindungsgemäßen Dämpfungsgliedes in
radialer Richtung zusammenpresst, so daß hierdurch die im wesentlichen radiale Vorspannung
erzeugt wird. Nach dem Aushärten der Klebstoffschichten ist aus den einzelnen Ringen
das erfindungsgemäße Dämpfungsglied als Baueinheit ausgebildet, wobei die Baueinheit
zusätzlich durch eine ebenfalls nicht dargestellte Klebstoffschicht mit dem Spannring
verbunden ist. Der Spannring kann in sich geschlossen sein. - Er kann auch nach
Art eines Sprengringes geschlitzt sein.
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Fig. 2a zeigt einen Spreizring 9 in Draufsicht. Er besteht aus segmentartigen
Abschnitten 10,11 und 12 die jeweils in Richtung zur Radachse zeigend an ihren Enden
Gewindehülsen 13, 14 tragen. In die benachbarten Gewindehülsen der aufeinanderfolgenden
segmentartigen Abschnitte sind Gewindebolzen 15 eingeschraubt, die durch entsprechendes
Verdrehen den Spreizring auf einen größeren Durchmesser bringen.
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Der Spreizring kann anstelle des Spannringes in das Dämpfungsglied
eingesetzt und mit diesem verspannt werden.
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Fig. 3 zeigt eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung mit einem zweiten
Ausführungsbeispiel. Das Dämpfungsglied besteht ebenfalls aus aufeinanderfolgenden
koaxial zueinander angeordneten, gegebenenfalls geschlitzten Ringen 16 bzw. 17
aus
Kunststoffmaterial bzw. aus Metall. Der Spannring ist mit 18 bezeichnet. Weiterhin
ist ein in den Radkranz eingesetzter Halting 19 vorgesehen. Sämtliche Ringe weisen
in radialer Richtung verlaufende Bohrungen auf, die zu Gruppen zusamineng,efaßt
sind. Die Bohrungen jedcr Gruppe fluchten miteinander. Die Bohrungen desIlaltings
19 weisen jeweils ein Innengewinde für Schrauben 20 auf, mit denen die im wesentlichen
radiale Vorspannung des Dämpfungsgliedes erzeugt wird. Zur Vermeidung von akustischen
Kurzschlüssen zwischen den Metallringen untereinander sind die Bohrungen der Metallringe
größer dimensioniert als der Außendurchmesser der Schrauben 2Q Zur Vermeidung eines
akustischen Kurzschlusses können auch in die größer dimensionierten Bohrungen Hülsen
21 eingesetzt sein, durch die die Schrauben 20 mit dem Tragring 19 verschraubt sind.
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Die Schraubverbindung hat den Vorteil, daß die radiale Vorspannung
von Zeit zu Zeit nachgestellt werden kann. Darüber hinaus ist ein Auswechseln des
erfindungsgemäßen Dämpfungsgliedes sehr. leicht zu bewerkstelligen.
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Fig. 4 zeigt eine den vorhergehenden Figuren entsprechende Darstellung
eines weiteren Ausführungsbeispiels. Mit der Fig. 3 übereinstimmende Teile sind
mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Zusätzlich ist ein zweiter Spannring 22 vorgesehen,
zwischen dem und dem Spannring 18 das Dämpfungsglied verspannt ist. Der zweite Spannring
hat eine um' laufende Schulter 23 mit Bohrungen 24 für Befestigungsschrauben 25.
Diese Befestigungsschrauben verbinden den zweiten Spannring mit dem mit 26 bezeichneten
Tragring; der entsprechende Gewindebohrungen aufweist. Durch diese Maßnahmen ist
ebenfalls eine Baueinheit geschaffen, die den Vorteil hat, daß vor dem Einbau des
Dämpfungsgliedes in das Schienenrad die Vorspannung des Dämpfungsgliedes eingestellt
werden kann.
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Fig. 5 zeigt in entsprechender Darstellung der vorhergehunden Figuren
das zweite Ausführungsprtinzip des erfindungsgemäßen Dämpfungsgliedes anhand eines
Ausführungsbeispiels, während Fig. 6 eine Draufsicht in Richtung des Pfeiles der
Fig. 5 zeigt. Mit den vorhergehenden Figuren übereinstimmende Teile sind mit gleichen
Bezugszeichen beziffert. Das Dämpfungsglied 27 besteht aus koaxial angeordneten
Kunststoffhülsen 28 und Metallhülsen 29. Der Radkranz 1 weist in Richtung zur Radnabe
Halteplatten 30, die jeweils mittels zweier Schraubbolzen 31 am Radkranz befestigt
sind, auf. Die Halteplatten weisen jeweils einen Spannbolzen 32 auf, auf den die
Hülsen 28 und 29 aufgeschoben und von einer Spannscheibe 33 überdeckt sind. Das
Dämpfungsglied sitzt zwischen den beiden Isolierscheiben 34 und 35, damit akustische
Kurzschlüsse zwischen den Metallhülsen untereinander und den Metallhülsen und dem
Schienenrad unterbunden sind. Zur Erzeugung der im wesentlichen radialen Vorspannung
des Dämpfungsgliedes haben die Hülsen aus Kunststoffmaterial eine etwas größere
Länge als die Metallhülsen.
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Fig. 6 zeigt eine Stirnansicht in Richtung des Pfeiles der Fig. 5.
Der besondere Vorteil dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform besteht darin, daß
das Dämpfungsglied einerseits vor seiner Montage abgestimmt werden kann und daß
es andererseits auch gleichzeitig zum Ausgleich der Unwucht herangezogen werden
kann. Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, daß die Halteplatten für die Schraubbolzen
in Umfangsrichtung verlaufende Langlöcher aufweisen, so daß die gebildeten Baueinheiten
zum Ausgleich der Unwucht geringfugig in Umfangsrichtung während des Anschraubens
verschoben werden können.
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Geräuschgedämpftes Schienenrad vtí Bezugszeichenliste 1 - Radkranz
2 - Radscheibe 3 - Ausdrehung 4 - Schulter 5 - Dämpfungsglied 6 - Ring aus Kunststoffmaterial
7 - Metallring 8. - Spannring 9 - Spreizring 10 - segmentartiger Abschnitt 11 -
segmentartiger Abschnitt 12 - segmentartiger Abschnitt 13 - Gewindehülse 14 - Gewindehülse
15 - Gewindebolzen 16 - Kunststoffring 17 - Metallring 18 - Spannring 19 - Haltering
20 - Schraube 21 - Hülse 22 - zweiter Spannring 23 - umlaufende Schulter 24 - Bohrung
25 - Befestigungsschraube 26 - Haltering 27 - Dämpfungsglied 28 - Kunststoffhülse
29 - Metallhülse 30 - Halteplatte 31 - Schraubbolzen 32 - Spannbolzen 33 - Spannscheibe
34 - Isolierscheibe 35 - Isolierscheibe