DE60013033T2

DE60013033T2 - Schienenfahrzeug

Info

Publication number: DE60013033T2
Application number: DE60013033T
Authority: DE
Inventors: Michio Kudamatsu-shi Sebata; Toshiaki Kudamatsu-shi Makino; Motomi Kudamatsu-shi Hiraishi; Minoru Kudamatsu-shi Nakamura
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-05-20
Filing date: 2000-05-22
Publication date: 2004-12-30
Anticipated expiration: 2020-05-23
Also published as: KR20040099236A; CN1106962C; AU747471B2; CN1274660A; DE60013033D1; EP1060970A1; TW472010B; US6401628B1; JP3863333B2; EP1431156A1; EP1060970B1; JP2001158349A; KR20000077333A; AU3530800A

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbindungselement für ein Schienenfahrzeug und insbesondere ein Drehgestell-Schienenfahrzeug. Die Erfindung betrifft auch ein Schienenfahrzeug oder ein Drehgestell mit einem solchen Verbindungselement.
Hintergrund der Erfindung
Wie in der japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung Sho 58-1406 erwähnt wurde, sind der Drehgestellrahmen und der Wagenkörper eines Drehgestellfahrzeugs durch eine Zugverbindung (nachstehend als ein "Verbindungsglied" bezeichnet) verbunden. An beiden Enden des Verbindungsglieds, insbesondere in Vorwärts- und in Rückwärtsrichtung, ist eine Gummibuchse angeordnet. Die Gummibuchse ist dafür ausgelegt, der Kompressionsbelastung Widerstand entgegenzusetzen, die manchmal in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung auftritt. Die Gummibuchse dient auch der Fahrtstabilität. Weiterhin sind das Drehgestell und der Wagenkörper durch einen Gierdämpfer miteinander verbunden.
In US-A-5 690 034 ist auch ein Verbindungselement zwischen einem Drehgestell und einem Wagenkörper dargestellt. Eine Schallabschirmungsplatte unter Verwendung geformter Teilchen ist in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Hei 10-266388 beschrieben. Bei dieser Platte sind in einem Boden eines Wagenkörpers unter Verwendung einer Aluminium-Bienenwabenplatte in einem Innenteil der Platte Pulver mit einer Teilchengröße von 30 bis 1000 μm aufgenommen. Es wird dadurch eine Dämpfung des Bodens des Wagenkörpers in Aufwärts- und in Abwärtsrichtung erreicht.
Vibrationen in Vorwärts- und in Rückwärtsrichtung (in Fahrtrichtung des Fahrzeugs), die in dem Drehgestell erzeugt werden, werden auf die beiden Gummibuchsen und das Verbindungsglied und über einen Verbindungsabschnitt des Gierdämpfers übertragen. Aus diesem Grund können Geräusche in dem Wagen stark werden. Insbesondere wird eine Festkörper-Ausbreitungsschwingung mit einer Rotationsfrequenzkomponente im 80- bis 300-Hz-Band vom Drehgestell übertragen, und diese Vibrationen können den Boden in Schwingung versetzen. Dementsprechend tritt das Problem einer Verstärkung der Geräusche in dem Wagen auf.
Bei den von einem Rotationsungleichgewicht in einem Antriebssystem erzeugten Vibrationen ist eine Komponente mit einer Größe von weniger als 10 m/s² vom Einfachen bis zum Dreifachen der Rotationsvibrationskomponente f1 einer Elektromotorwelle merklich. Diese Rotationsvibrationskomponenten f1–3f1 werden als eine Festkörper-Ausbreitungsschwingung über das Verbindungsglied auf den Wagenkörper übertragen, so daß sie zu Aufwärts- und Abwärtsvibrationen des Bodens des Wagenkörpers werden und als Geräusche in dem Wagen erscheinen.
Während der Beschleunigung des Wagens bei der Fahrt wird die Zweifachkomponente (2f1) in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung, in der Richtung nach rechts und der Richtung nach links und in der Aufwärts- und Abwärtsrichtung erzeugt. Insbesondere neigen die Vibrationen in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung dazu, die Geräusche in dem Wagen zu verstärken. Weiterhin ist die Erhöhung der Vorwärts- und der Rückwärtsvibrationen der Einfachkomponente (f1) in bezug auf die Dreifachkomponente (3f1) während der Verzögerung und der Leerlauffahrt erheblich. Wenn beispielsweise f1 80 Hz ist, ist 2f1 160 Hz und 3f1 240 Hz. Es ist daher erforderlich, die Vibrationen auf etwas mehr als 100 Hz zu reduzieren.
US-A-5 775 049 zeigt ein gedämpftes Strukturelement in Form eines Vibrationen absorbierende lose Teilchen enthaltenden Kastenträgers, das auf Eisenbahnwagen angewendet werden kann. Die Teilchen bestehen aus Glas oder Polyethylen geringer Dichte.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Geräusche in einem Schienenwagen durch eine einfache Konstruktion zu verringern.
Die vorstehend erwähnte Aufgabe kann durch ein Verbindungselement nach Anspruch 1 gelöst werden. Das Verbindungselement kann eine Zugverbindung, ein Gierdämpfer, ein Rechts- und Zinksbewegungsdämpfer zwischen Wagenkörpern, ein Wiegeanker usw. sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die im Verbindungselement erzeugte Vibrationsenergie durch Kollisionen der Teilchen in kinetische Energie umgewandelt, und die Vibrationen am Verbindungselement werden verringert. Aus diesem Grund kann die Übertragung der Vibrationen auf den Wagenkörper beschränkt werden und können Geräusche im Wagen verringert werden.
Geräusche im Wagen werden durch die Vibrationen der Bodenfläche des Wagenkörpers erzeugt. Eine Vibrationsquelle ist ein Rotationsungleichgewicht eines Antriebssystems des Wagenkörpers. Das Verbindungselement gemäß der Erfindung ist zwischen der Vibrationsquelle und der Bodenfläche des Wagenkörpers angeordnet und vibriert hauptsächlich in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung. Die Teilchen des Verbindungselements bewegen sich in Vorwärts- und in Rückwärtsrichtung. Weil es nicht erforderlich ist, daß eine Vibration von 10 m/s² vorhanden ist, die der Schwerkraft entgegenwirkt, bewegt sich die Substanz aus diesem Grunde aktiv ansprechend auf eine kleine Erregungskraft. Dementsprechend können die Vibrationen der Bodenfläche des Wagenkörpers beschränkt werden und können Geräusche im Wagen verringert werden.
Weil das Verbindungselement ein verhältnismäßig geringes Gewicht aufweisen kann, können die Vibrationen durch eine einfache Vorrichtung beschränkt werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
1 ist eine Seitenansicht, in der eine Zugverbindung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt ist,
2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts von 1,
3 ist eine Draufsicht des Verbindungsglieds aus 2,
4 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie IV–IV aus 2,
5 ist eine Draufsicht, in der ein Drehgestell dargestellt ist, an dem eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung installiert ist,
6 ist eine erklärende Ansicht, in der eine Vibrationskennlinie des Drehgestellwagens dargestellt ist,
7 ist eine Graphik, in der die Wirkung einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt ist,
8 ist eine Graphik, in der die Wirkung einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt ist,
9 ist eine Graphik, in der die Wirkung einer dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt ist,
10 ist eine Graphik, in der die Wirkung einer vierten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt ist,
11 ist eine Graphik, in der die Wirkung einer fünften Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt ist,
12 ist eine Längsschnittansicht, in der eine Dämpfungsvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt ist,
13 ist eine Längsschnittansicht, in der eine Dämpfungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt ist,
14 ist eine Graphik, in der eine Beziehung zwischen einer Dämpfungswirkung und einer Masse zusammenfassend dargestellt ist,
15 ist eine Seitenansicht, in der eine Zugverbindung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt ist, und
16 ist eine zentrale Längsschnittansicht von 28.
Beschreibung der Ausführungsformen
Eine Ausführungsform eines Drehgestell-Schienenwagens gemäß der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die 1 bis 5 erklärt. Ein Drehgestellrahmen 11 (5) des Drehgestellwagens wird von zwei Wagenachsen 13 mit Laufrädern 12 gehalten und trägt einen Antrieb, der einen Elektromotor 14 zum Antreiben der Achsen 13 und ein Untersetzungsgetriebe aufweist. Der Drehgestellrahmen 11 hält den Wagenkörper 20 durch Luftfederelemente 15.
Ein Verbindungselement 25 (der im allgemeinen als "Mittelstift" bezeichnet wird) steht von einer unteren Fläche des Wagenkörpers nach unten vor. Dieses Element 25 verbindet den Körper und den Drehgestellrahmen 11 durch eine Zugverbindung 30 (hier als "Verbindungsglied" bezeichnet). Das Verbindungsglied 30 überträgt eine vorwärts und eine rückwärts gerichtete Kraft und ist in Fahrtrichtung horizontal angeordnet.
Endabschnitte auf der rechten und der linken Seite des Drehgestellrahmens 11 sind durch Gierdämpfer 28 mit dem Wagenkörper 20 verbunden. Die Endabschnitte jedes Gierdämpfers 28 sind durch Gummibuchsen ähnlich dem Verbindungsglied 30 mit dem Drehgestellrahmen 11 und dem Wagenkörper 20 verbunden. Der Gierdämpfer 28 verhindert eine schlingernde Bewegung während der Fahrt. Weiterhin sind ein rechter und ein linker Bewegungsdämpfer (in der Figur nicht dargestellt) zum Verhindern von Vibrationen des Wagenkörpers 20 nach rechts und nach links zwischen dem Wagenkörper 20 und dem Drehgestell 11 installiert.
Beide Endabschnitte des Verbindungsglieds 30 sind mit dem Drehgestell 11 und dem Verbindungselement 25 durch eine Gummibuchse 35 und einen Stift 36 usw. verbunden. Das Verbindungselement 25 ist geneigt angeordnet, um eine Verbindung zwischen dem Wagenkörper 20 und dem Verbindungsglied 30 herzustellen. Der Querschnitt eines unteren Endabschnitts des Verbindungselements 25 ist umgekehrt U-förmig. Der geneigte Abschnitt erstreckt sich in Fahrtrichtung des Wagenkörpers 20. Das Verbindungsglied 30 ist in Fahrtrichtung des Wagenkörpers horizontal angeordnet und durchdringt den U-förmigen Abschnitt. Ein Mittelabschnitt des Verbindungsglieds 30 ist ein zylindrischer Abschnitt 31.
Weil die Vibrationen eines Antriebssystems des Elektromotors 14, seines Untersetzungsgetriebes und einer Wellenkopplung über das Verbindungsglied 30 auf den Wagenkörper 20 übertragen werden, wird nachstehend ein Beispiel erklärt, bei dem eine Gegenmaßnahme gegen die Vibrationen an dem Verbindungsglied 30 vorgesehen ist.
An einem Außenbereich des zylindrischen Abschnitts 31 des Verbindungsglieds 30 neben der Verbindung zum Drehgestell-Wagenrahmen 11 ist eine Dämpfungsvorrichtung installiert. An der Verbindung zum Verbindungselement 25 ist eine solche Dämpfungsvorrichtung nicht installiert.
Die Dämpfungsvorrichtung weist ein Gefäß 40 auf, das Teilchen 41 aufnimmt. Das Gefäß 40 ist an einem oberen und einem unteren Abschnitt in zwei Gefäße 42 unterteilt. Die unterteilten Gefäße 42 am oberen Abschnitt und am unteren Abschnitt weisen äußere Seitenplatten 43 mit einem halbkreisförmigen Querschnitt und innere Seitenplatten 44 mit einem halbkreisförmigen Querschnitt auf. Die innere Seitenplatte 44 umgibt den zylindrischen Abschnitt 31. Nachdem die Teilchen 41 eingeführt wurden, werden die vier Seiten der Plattenpaare 43 und 44 an horizontalen Flanschen 43b und 44b punktgeschweißt, um ein einheitliches Gefäß 40 zu bilden. An der Verbindung zwischen den Platten 43 und 44 wird ein Dichtungsmittel aufgebracht, um vor Wasser zu schützen. Die Platten 43 und 44 werden durch Preßverarbeiten usw. hergestellt.
An Stelle des Punktschweißens wird die ganze Peripherie geschweißt, und das Dichtungsmittel kann fortgelassen werden. Ein Einführungsloch kann bereitgestellt werden, um zu ermöglichen, daß das teilchenförmige Element 41 von außen eingeführt wird.
An eine bogenförmige Innenfläche der inneren Seitenplatte 44 ist eine Gummilage 46 angeklebt. Die Flansche 43b und 44b, die in Achsenrichtung des Verbindungsglieds 30 verlaufen, sind mit einem Bolzen 47 verbunden und an einer Außenfläche des Verbindungsglieds 30 befestigt. Die Außenfläche des Verbindungsglieds 30 ist kreisförmig. Die Halbkreisform einer Innenseite der inneren Seitenplatte 44 wird anhand des Durchmessers des Verbindungsglieds 30 bestimmt.
An der äußeren Seitenplatte (des Gefäßes) 43 wird die innere Seitenplatte 44 in einem Zustand, in dem die Teilchen 41 mit einem vorgegebenen Gewicht eingeführt worden sind, überlappt und bedeckt, und die Flansche 43b und 44b werden durch das Punktschweißen verbunden.
Endabschnitte 44c auf der Seite des Drehgestellrahmens 11 der inneren Seitenplatte 44 stehen vor, so daß sie einem flachen Abschnitt der Kopplung 32 des Endabschnitts des Verbindungsglieds 30 gegenüberstehen. Ein Endabschnitt des Verbindungsglieds 30 hat einen großen Durchmesser zum Aufnehmen der Gummibuchse 35. Eine Endfläche der Kopplung 32 hat in Einführrichtung (Achsenrichtung) der Gummibuchse 35 und des Stifts 36 eine ebene Fläche. Die Vorsprünge 44c überlappen die ebene Fläche. Aus diesem Grund wird die Dämpfungsvorrichtung 40 selbst dann nicht gedreht, wenn die Befestigungskraft des Bolzens 47 klein ist.
Weiterhin ist zum Verhindern einer Bewegung in Achsenrichtung des Verbindungsglieds 30 ein Befestigungschip 39 an die Außenfläche des zylindrischen Abschnitts 31 angeschweißt.
Ein Basisabschnitt der Vorsprünge 44c ist in der Umgebung der Kopplung 32 positioniert, und eine seitliche Bewegung der Kopplung 32 ist verhindert.
Jedes Teilchen 41 ist ein kugelförmiger Körper aus einem Material auf Eisen- oder auf Bleibasis. Die Teilchengröße liegt im Bereich von 0,1 bis 10 mm. Wenn die Fülldichte der Teilchen 41 gering ist, ist die Dämpfungswirkung gering. Wenn die Fülldichte hoch ist, wird die Bewegung der Teilchen 41 schlecht, und die Schwingungsdämpfungswirkung kann verringert werden. Eine Fülldichte von 70–95% ist bevorzugt.
Die Fülldichte wird erklärt. Wenn beispielsweise Teilchen 41 mit einem Teilchendurchmesser von 1 mm verwendet werden, werden diese Teilchen vollständig in das Gefäß eingefüllt, und ihr Gewicht wird gemessen. Diese Bedingung entspricht der Fülldichte 100%. Die Fülldichte 70% bezieht sich auf diese Fülldichte von 100% für die gleichen Teilchen hinsichtlich des Gewichts.
Weiterhin kann zum Bewirken einer Rostverhinderung und einer Korrosionsverhinderung oder einer Abriebverhinderung ein Absorptionsmaterial (beispielsweise Rotocker) eingeschlossen werden.
In dem Maße, wie das Gewichtsverhältnis der Teilchen 41 groß wird und die Dämpfungswirkung groß wird, ist es bevorzugt, Teilchen 41 mit einem hohen spezifischen Gewicht zu verwenden. Es ist beispielsweise bevorzugt, das Material auf Bleibasis zu verwenden, das verhältnismäßig kostengünstig ist. Wenn das spezifische Gewicht groß ist, kann die Größe des Gefäßes zum Aufnehmen der Teilchen 41 gering sein. Weil ein kleiner Durchmesser der Teilchen 41 weiterhin hohe Kosten nach sich zieht, ist im allgemeinen ein Durchmesser von 1 mm oder darüber bevorzugt. Wenn der Durchmesser der Teilchen 41 gering ist, wird die Fülldichte hoch, und es ist möglich, das Gefäß klein zu machen.
Wenn bei diesem Aufbau das Verbindungsglied 30 entsprechend der Vibration des Antriebssystems schwingt, schwingen die Teilchen 41, und es tritt infolge der Kollisionen der Teilchen 41 miteinander und mit den Platten 43 und 44 (weil die Platten als ein Körper mit dem Verbindungsglied 30 ausgebildet sind) ein Reibungs- oder Dämpfungswiderstand in den Teilchen 41 auf. Aus diesem Grund werden die Vibrationen in der Dämpfungsvorrichtung 40 verringert und die Vibrationen in dem Verbindungsglied 30 absorbiert. Weiterhin wird die Vibrationsenergie des Verbindungsglieds 30 proportional zur Erhöhung des spezifischen Gewichts mit einem guten Wirkungsgrad durch die Kollisionen in kinetische Energie der Teilchen 41 umgewandelt.
Auf diese Weise wird die Vibrationsenergie gering, und die Vibrationen des Verbindungsglieds 30 können verringert werden. Insbesondere ist es wegen der geringen Erregungskraft, die aktiviert werden kann, entsprechend der Vibration des Antriebssystems nicht erforderlich, der Bewegung in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung der Teilchen 41 im Inneren der Dämpfungsvorrichtung 40 Widerstand entgegenzusetzen (es ist nicht nötig, daß die Vibrationen größer als 10 m/s² sind). Aus diesem Grund können die Vibrationen in Vorwärts- und in Rückwärtsrichtung, die vom Verbindungsglied 30 auf die Wagenkörperseite übertragen wird, verringert werden. Dementsprechend werden die Vibrationen in Aufwärts- und in Abwärtsrichtung an der Bodenfläche des Wagenkörpers verringert, und das Geräusch im Wagen, das sich von der Bodenfläche ausbreitet, kann verringert werden.
Insbesondere machen die Teilchen 41 durch die Vorwärts- und Rückwärtsvibrationen, die sich durch das Verbindungsglied 30 ausbreiten, wiederholt kurzreichweitige Kollisionen durch, wodurch die 2f1-Vibrationskomponente absorbiert wird, die während der Beschleunigung verhältnismäßig stark ist. Aus diesem Grund wird die im Verbindungsglied 30 erzeugte Vibrationsenergie in kinetische Energie umgewandelt. Durch den Reibungswiderstand der Teilchen werden die Vibrationen verringert. Dementsprechend können die Vibrationen am Verbindungsglied 30 verringert werden.
Verglichen mit dem bekannten Fall, in dem das pulverförmige Element in der Bodenfläche des Wagenkörpers 20 installiert ist, hat die Verringerung der Vibrationen in Vorwärts- und in Rückwärtsrichtung des Verbindungsglieds 30, die auftreten, bevor die Vibration zur Bodenfläche des Wagenkörpers 20 diffundiert wird, eine große Wirkung. Selbst unter Berücksichtigung der kleinen Erregungskraft bewegen sich die Teilchen 41 gegen die Vibrationen in Vorwärts- und in Rückwärtsrichtung (es ist nicht erforderlich, Vibrationen von mehr als 10 m/s² zu haben, welche der Schwerkraft widerstehen). Weil die Vorwärts- und die Rückwärtsvibrationen am Verbindungsglied 30 dementsprechend beschränkt sind, kann die Erhöhung der Aufwärts- und Abwärtsvibrationen an der Bodenfläche des Wagenkörpers 20 beschränkt werden, und das Geräusch im Wagen kann verringert werden. Weil das Verbindungsglied 30 weiterhin ein verhältnismäßig niedriges Gewicht hat, können die Vibrationen durch eine leichtgewichtige Vorrichtung reduziert werden.
Weiterhin kann die Dämpfungswirkung während der Beschleunigung und Verzögerung und des Fahrens im Leerlauf weiter bemerkenswert verringert werden, weil die Vibrationen in Vorwärts- und in Rückwärtsrichtung an dem Verbindungsglied 30 weiter zunehmen. Die Bewegung der Teilchen 41 ist in diesem Fall gegen die große Erregungskraft aktiv größer, so daß die Dämpfungswirkung erhöht werden kann.
Die Dämpfungswirkung der Teilchen 41 bei einem Test ist in den 7 bis 11 dargestellt. Bei diesem Test wurden die Stifte 36 an den beiden Enden des Verbindungsglieds 30 an einem Werkzeug befestigt, wobei der Stift 36 an einem Ende durch einen dynamoelektrischen Vibrationserreger erregt wurde und die Vibrationsübertragung im zylindrischen Abschnitt 31 des Verbindungsglieds 30 gemessen wurde. Das Verbindungsglied 30 ist ein Verbindungsglied, das bei einem tatsächlichen Produkt verwendet wird und an beiden Enden des Verbindungsglieds 30 die Stifte 36 aufweist, die durch die Gummibuchsen 35 verlaufen. Der Stift 36 wurde an einem Ende mit dem dynamoelektrischen Vibrationserreger verbunden. Eine Vibrationsmeßeinrichtung wurde mit einem Ausgangsabschnitt des dynamoelektrischen Vibrationserregers und dem zylindrischen Abschnitt 31 des Verbindungsglieds 30 verbunden. Die Vibrationsübertragung ist ein Verhältnis zwischen der Vibrationsbeschleunigung des Verbindungsglieds 30 und der Vibrationsbeschleunigung am Vibrationserreger.
In den 7 bis 11 ist "Erregung (klein)" ein Fall, in dem die Erregungsvibrationen 0,1 m/s² betragen, "Erregung (mittel)" ein Fall, in dem die Erregungsvibrationen 0,25 m/s² betragen, und "Erregung (groß)" ein Fall, in dem die Erregungsvibrationen 0,5 m/s² betragen. "Erregung (klein)", "Erregung (mittel)" und "Erregung (groß)" waren Fälle, in denen die Dämpfungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung installiert war. "Verbindungsglied (nur)" ist ein Fall, in dem das Verbindungsglied 30 aus dem Stand der Technik vorhanden ist und die Erregungsvibrationen 0,5 m/s² betragen. Im Fall des Verbindungsglieds 30 aus dem Stand der Technik werden die Erregungsvibrationen zu dem vorstehend erwähnten Fall "Erregung (mittel)" geändert, und in dem vorstehend erwähnten Fall "Erregung (groß)" ist die Vibrationsübertragungscharakteristik ähnlich derjenigen bei 0,5 m/s².
Die Teilchen 41 der Dämpfungsvorrichtung 40 bestanden aus einem Material auf Bleibasis, und die Teilchengröße betrug 1 mm. Ihr Gewichtsverhältnis in bezug auf das Verbindungsglied 30 (die Gummibuchse und der Stift sind eingeschlossen) beträgt 28%, und die Fülldichte beträgt etwa 95%.
In den 7 und 8 ist die Dämpfungsvorrichtung 40 am äußeren Randabschnitt des Verbindungsglieds 30 bereitgestellt, die Gummilage 46 ist jedoch nicht bereitgestellt.
Wenn in 7 die Erregungsvibrationen klein sind, wird die Spitzenfrequenz des Verbindungsglieds 30 durch die Gewichtserhöhung des Teilchenformelements 41 usw. um etwa 40 Hz verringert. Wenn die Erregungsvibrationen erhöht werden, nähert sich die Spitzenfrequenz einer ursprünglichen Frequenz, das Vibrationsübertragungsverhältnis wird jedoch verringert. Die Dämpfungswirkung oberhalb des 200-Hz-Bands kann etwa –6 dB betragen, wenn die Erregungsvibrationsbreite groß ist.
8 zeigt einen Fall, in dem zusätzlich zur Dämpfungsvorrichtung, die an dem in 7 dargestellten Außenseitenabschnitt installiert ist, Teilchen 41 im zylindrischen Abschnitt 31 des Verbindungsglieds 30 eingeschlossen sind. Die Kopplung 32 zum Befestigen der Gummibuchsen 35 an beiden Enden des zylindrischen Abschnitts 31 ist an das Verbindungsglied 30 angeschweißt. Der zylindrische Abschnitt 31, insbesondere das Verbindungsglied 30, bildet das Gefäß. Die Teilchen 41 ähneln jenen aus dem in 7 dargestellten Fall. Die Fülldichte ähnelt derjenigen des in 7 dargestellten Falls. Das Gewichtsverhältnis der inneren und der äußeren Teilchen 41 in bezug auf das Verbindungsglied 30 beträgt 44%. Bei dieser Konstruktion nimmt das Gewichtsverhältnis der Teilchen 41 umso mehr zu, je mehr die Dämpfungswirkung zunimmt.
Als nächstes wird anhand der 9 und 10 die Wirkung der Gummilage 46 erklärt. Weil die Gefäße 42 der Dämpfungsvorrichtung 40 durch die Gummilage 46 an dem Verbindungsglied 30 befestigt sind, wirken die Gefäße 42 als dynamische Absorber, und die Dämpfungswirkung des Verbindungsglieds 30 ist erhöht.
9 zeigt einen Fall, in dem die Dicke der Gummilage 46 3 mm beträgt, und 10 zeigt einen Fall, in dem die Dicke der Gummilage 46 1 mm beträgt. In beiden Fällen ähnelt der Aufbau der Dämpfungsvorrichtung demjenigen, der in 7 dargestellt ist. Bei diesem Aufbau kann bei einer Dicke der Gummilage 45 von 3 mm eine Dämpfungswirkung von etwa –7 dB erhalten werden und bei einer Dicke der Gummilage 45 von 1 mm eine Dämpfungswirkung von etwa –9 dB erhalten werden.
Anhand 11 wird die Wirkung der Befestigungskraft der Gummilage 46 erklärt. In diesem Fall ist die Befestigungskraft des Bolzens 47, verglichen mit dem in 10 dargestellten Fall, entfernt. Die Dämpfungsvorrichtung bewegt sich jedoch nicht leicht in Drehrichtung und in Achsenrichtung. Die Dicke der Gummilage 46 beträgt 1 mm. Bei diesem Aufbau ist das Vibrationsübertragungsverhältnis in einem Bereich, in dem die Frequenz etwa 175 Hz bis etwa 270 Hz beträgt, verringert. Dies liegt daran, daß an der Außenfläche der zwischenstehend angeordneten Gummilage 46 ein Reibungswiderstand erzeugt wird und die Dämpfungswirkung entsprechend der Reibung zunimmt.
Es ist bevorzugt, mehrere Schichten der Gummilage 46 zu bilden. Wenn die Gummilage 46 beispielsweise aus drei Schichten besteht, kann im Fall von 9 eine Dämpfungswirkung von –2 dB erhalten werden.
Es wird eine in 12 dargestellte Ausführungsform erklärt. Bei der Ausführungsform ist der von den Teilchen 41 belegte Raum durch die Trennplatte 49 unterteilt. Die Trennplatte 49 ist an der inneren Seitenplatte 44 befestigt. Bei diesem Aufbau nimmt durch das Bereitstellen der Trennplatte 49 die Kollisionsfläche mit den Teilchen 41 zu, und es kann eine weitere Dämpfungswirkung erhalten werden.
Es wird eine in 13 dargestellte Ausführungsform erklärt. Ein Gefäß 42b ist nur an einer unteren Fläche des Verbindungsglieds 30 installiert. Der zylindrische Abschnitt 31 ist durch eine Platte, die der inneren Seitenplatte 44 des oberen Gefäßes 42 entspricht, und das untere Gefäß 42b sandwichförmig eingeschlossen.
Die Dämpfungswirkung für das Verbindungsglied in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen in bezug auf das Gewichtsverhältnis der Teilchen ist in 14 zusammengefaßt und dargestellt. Es ist verständlich, daß die Dämpfungswirkung eine lineare Beziehung gegenüber dem Gewichtsverhältnis hat. Wenn das Gewichtsverhältnis des teilchenförmigen Elements gegenüber dem Verbindungsglied 50 beträgt, kann eine Dämpfungswirkung von etwa 10 dB erhalten werden.
Es ist bevorzugt, Teilchen mit mehreren Formen in ein Gefäß zu mischen. Hierdurch kann entsprechend der Erhöhung des Gewichtsverhältnisses und der Erhöhung der Reibungskraft die Dämpfungswirkung verbessert werden. Die Formen können in diesem Fall in bezug auf den Teilchendurchmesser und das Profil abweichen. Es ist nicht erforderlich, Kugelformen zu verwenden. Es können beispielsweise eine Kürbisflaschenform, eine mehrwinklige Form und eine Form mit einem vertieften Abschnitt und einem erhöhten Abschnitt an einer Oberfläche verwendet werden.
Wenn sich der vertiefte Abschnitt und der erhöhte Abschnitt an der Oberfläche befinden, nimmt die Kontaktfläche zwischen den Teilchen zu, und die Dämpfungswirkung nimmt zu. Die Teilchen mit dem vertieften Abschnitt und dem erhöhten Abschnitt an der Oberfläche können beispielsweise durch Rühren der kugelförmigen Teilchen auf Bleibasis unter Verwendung einer Mischmaschine erhalten werden.
Anhand der Experimente unter Verwendung von diesen ergibt sich, daß die Dämpfungswirkung bei Teilchen mit einer modifizierten Form größer ist als bei den kugelförmigen Teilchen. Es wird davon ausgegangen, daß die Abstoßung während der Kollision der Teilchen gering ist. Weiterhin wird davon ausgegangen, daß die Teilchen 41 aus einem Pulver bestehen können, wenn die Dämpfungswirkung durch das Gewichtsverhältnis gegeben ist.
Es wird eine in den 15 und 16 dargestellte Ausführungsform erklärt. Eine Dämpfungsvorrichtung 71, bei der die Teilchen 41 eingeschlossen sind, ist mit der Außenfläche des zylindrischen Abschnitts 31 des Verbindungsglieds 30 durch Bolzen 72a und 72b verbunden. Diese Dämpfungsvorrichtung 71 kann leicht entfernt werden, und es ist leicht möglich, die Vorrichtung auszutauschen. Es ist weiterhin leicht möglich, die optimale Anordnung der Dämpfungsvorrichtung 71 zu erhalten.

Claims

Schienenfahrzeug-Verbindungselement (30) zum Verbinden eines Schienenwagenkörpers (20) mit einem zweiten Wagenkörper oder einem Drehgestellrahmen (11), dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (30) einen außen an dem Verbindungselement (30) befestigten Behälter (40) aufweist, der eine Menge Teilchen (41) enthält, die in Kontakt zueinander stehen und relativ zu dem Verbindungselement (30) bewegbar sind, um Vibrationen durch Kollisionen zu absorbieren, wodurch eine Vibrationsübertragung auf den Wagenkörper (20) unterbunden wird, wobei die Teilchen (41, 62) ein spezifisches Gewicht aufweisen, das wenigstens so hoch ist wie das von Eisen.
Schienenfahrzeug-Verbindungselement nach Anspruch 1, wobei die Teilchen (41) dazu angeordnet sind, sich in dem Behälter (40) in Gebrauch rück- und vorwärts in der Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs zu bewegen.
Schienenfahrzeug-Verbindungselement nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Teilchen aus einem Blei-basierten Material bestehen.
Schienenfahrzeug-Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Teilchen (41) mehrere unterschiedliche Formen haben.
Schienenfahrzeug-Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine elastomere Auflage (46) zwischen dem Behälter (40) und dem Verbindungselement (30) vorgesehen ist.
Schienenfahrzeug-Verbindungselement nach Anspruch 5, wobei die elastomere Auflage (46) mehrere Schichten Elastomermaterial aufweist.
Schienenfahrzeug mit einem Wagenkörper (20) und einem Verbindungselement (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Verbindungselement (30) eine Zugverbindung, eine Dämpfung oder ein Wiegeanker ist.
Schienenfahrzeug-Drehgestell mit einem Verbindungselement (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zum Verbinden mit einem Wagenkörper (20), wobei das Verbindungselement (30) den die bewegbaren Teilchen (41) enthaltenden Behälter (40) trägt.