DE19617684A1

DE19617684A1 - Schallgedämpftes Schienenrad

Info

Publication number: DE19617684A1
Application number: DE19617684A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Hesselmann; Andreas Klug; Wilfried Schubert
Original assignee: Gutehoffnungshutte Oberhausen AG; Gutehoffnungshutte Radsatz GmbH
Current assignee: Gutehoffnungshutte Oberhausen AG; Gutehoffnungshutte Radsatz GmbH
Priority date: 1995-05-11
Filing date: 1996-05-03
Publication date: 1996-12-12

Description

Die Erfindung betrifft ein schallgedämpftes Schienenrad mit an dem Steg zwischen Nabe und Radkranz lösbar befestigter Radbremsscheibe oder schallgedämpftes Schienenrad ohne Radbremsscheibe, wobei an den Unterseiten des Radkranzes beidseitig vom Steg umlaufende Aussparungen zum Einlegen von Dämpfungsringen eingearbeitet sind und zwischen Aussparungen und Dämpfungsringen ein Dämpfungsmaterial eingebracht ist.

Bei der Fortbewegung von Schienenfahrzeugen im Gleis treten Geräusche auf, die in den Berührungsflächen zwischen Rädern und Schienen entstehen. Die Geräusche resultieren im wesentlichen aus einer Überlagerung von Roll- und Gleitvorgängen und aus Rotationsschwingungen. Die derart entstandenen Geräusche werden einmal als Luftschall von dem System Rad - Schiene abgestrahlt, zum anderen werden sie als Körperschall von der Ursprungsstelle durch die Schiene und das Rad weitergeleitet.

Bekannt sind schallgedämpfte Schienenräder, bei denen auf die Radscheibe eine Kunststoffschicht aufgetragen ist, die von der Nabe über das Scheibenblatt bis in den inneren Rand des Felgenkranzes reicht. Auf diese Kunststoffschicht ist ein den gleichen Bereich abdeckendes Deckblech aufgesetzt, das durch die Klebewirkung des Kunststoffes gehalten wird.

Aus der DE 26 52 874 B2 ist eine Einrichtung zur Schalldämmung an einem Schienenrad mittels eines den Körperschall absorbierenden Schirmes bekannt, der an mindestens einer Seite der Radscheibe unter Bildung eines Zwischenraumes zur Radscheibe angeordnet und mit dem Schienenrad kraftschlüssig verbunden ist. Der Schirm wird aus in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten Schwingungsdämpfern in Form von Hornteilen gebildet.

Aus der DE 31 19 497 C2 ist ein Körperschalldämpfer für ein Laufrad, insbesondere für ein Schienenrad, bekannt, der aus in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten Wellenleitern in Form von Hornteilen, welche an der Basisfläche mit dem Laufrad kraftschlüssig verbunden sind und zumindest teilweise mit einer Dämpfungsmasse bedeckt sind. Die Wellenleiter bilden eine Kreisringscheibe und sind derart ausgebildet, daß zumindest je eine Seite eines Wellenleiters tangential an den Innenradius der Kreisringscheibe hin verläuft.

Aus der EP 0 541 494 A1 ist ein Dämpfungssystem für Schienenräder von Untergrundbahnen bekannt, bei dem eine Gegenplatte an der äußeren Seite des Radkranzes angeordnet ist. Zwischen Radkranz und der Gegenplatte ist eine viskoelastische und eine wärmeisolierende Zwischenlage angeordnet.

Ein weiteres Dämpfungssystem für Schienenräder von Untergrundbahnen ist aus der EP 0 559 999 A1 bekannt, bei dem die Dämpfungseinrichtung aus zwei metallischen Halbringen besteht, die einen winkelförmigen Querschnitt aufweisen. Die Halbringe sind mit der äußeren Seite des Radkranzes verklebt, wobei zwischen Radkranz und Halbring eine Lage aus viskoelastischem Material eingelegt ist. Das andere Ende des Halbringes ist mittels Befestigungselementen in der gekrümmten Radscheibe lösbar befestigt.

Die bekannten Dämpfungsvorrichtungen mit in Umfangsrichtung angeordneten Schwingungsdämpfern in Form von Hornteilen und viskoelastischen Zwischenlagen am inneren oder äußeren Teil des Radkranzes sind nur bei Schienenrädern ohne Radbremsscheiben möglich.

In der DE 31 20 068 A1 ist darüber hinaus ein geräuschgedämpftes Schienenrad beschrieben, bei dem das Dämpfungsglied aus ringförmigen koaxial ineinander angeordneten Elementen aus Metall und Kunststoffmaterial besteht und die ringförmigen Metallelemente weder untereinander noch mit dem Rad akustisch kurzgeschlossen sind. Das Dämpfungsglied steht hierbei unter einer im wesentlichen radialen Vorspannung. Über die Eigenschaft des Kunststoffmaterials ist hierbei nichts näher ausgesagt.

Die EP 0 050 567 A1 zeigt schließlich eine Vorrichtung zur Schalldämpfung eines Eisenbahnrades, wobei ein Schalldämpfungsring aus einem kreisförmigen metallischen Band außen mit einer Isolierschicht überzogen ist und die Isolierschicht sich nach dem Einbau zwischen dem Ring und dem Radkranz befindet. Die Isolierschicht soll danach aus einem elastischen Material bestehen, das mit dem Radkranz und dem Ring verklebt wird. Die näheren Eigenschaften und insbesondere Abmessungen der Isolierschicht sind in dieser Schrift nicht angegeben.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Schalldämpfungsvorrichtungen für Schienenräder, die mit oder auch ohne Radbremsscheiben ausgerüstet sind, zu schaffen, die den heutigen Anforderungen in bezug auf Geräuschdämmung, Temperaturbeständigkeit und Laufruhe, vor allem bei Hochgeschwindigkeits zügen, gerecht werden.

Die Aufgabe wird in der Weise gelöst, wie es im Anspruch 1 angegeben ist. Die Unteransprüche dienen der vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung.

Das schallgedämpfte Schienenrad weist einerseits beidseitig am Steg zwischen Nabe und Radkranz lösbar befestigte Radbremsscheiben auf, andererseits können auch Schienenräder ohne Radbremsscheiben verwendet werden.

Erfindungsgemäß besteht das Dämpfungsmaterial aus einem selbstklebenden viskoelastischen temperaturbeständigen Material, das im eingebauten Zustand nur eine maximale Dicke von 1 mm vorzugsweise nur eine Dicke von 0,1 bis 0,5 mm besitzt. Es hat sich gezeigt, daß mit diesen sehr dünnen Schichten eine optimale Schalldämmung erreicht werden kann. Dazu wird vor der Montage des metallischen Dämpfungsringes nur eine dünne Folie oder ein homogener Klebstoff in ein oder mehreren Schichten in den Radkranz eingebracht. Es kann auch ein Zweikomponentenklebstoff in die Aussparung im Radkranz eingebracht werden. Zur Gewährleistung einer späteren gleichmäßigen Dicke des Dämpfungsmaterials können in den noch weichen Zweikomponentenklebstoff gleichmäßig am Umfang verteilt Abstandshalter mit einer Dicke von maximal 1 mm eingedrückt werden.

Die Dämpfungsringe weisen in Querschnittsrichtung eine Teilung auf, damit diese während des Einbaus gleichmäßig gegen Dämpfungsmaterial und Abstandshalter in die Aussparungen des Radkranzes gedrückt werden können.

Befestigt werden die geteilten Dämpfungsringe durch über den Teilquerschnitt verteilte Schweißpunkte.

Die Dämpfungsringe können einen rechteckigen, runden oder quadratischen Querschnitt aufweisen. Auch dreieckige oder ovale Querschnitte sind grundsätzlich einsetzbar.

Die Radbremsscheiben werden nach der Anbringung der Dämpfungsringe mittels Befestigungselementen auf dem Steg des Schienenrades lösbar befestigt. Es hat sich darüber hinaus als günstig erwiesen, als Dämpfungsmaterial eine Folie zu verwenden. Außerdem sollte das Dämpfungsmaterial eine Temperaturbeständigkeit von mindestens 200°C besitzen.

Die Erfindung wird anhand von schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Hälfte eines schallgedämpften Schienenrades, das für die Anbringung einer Radbremsscheibe vorbereitet ist

Fig. 2 einen weiteren Schnitt durch das gesamte schallgedämpfte Schienenrad einschließlich Radbremsscheibe

Fig. 3 eine Seitenansicht des schallgedämpften Schienenrades einschließlich Radbremsscheibe

Fig. 4 einen Schnitt durch eine Hälfte eines schallgedämpften Schienenrades ohne Radbremsscheibe

Fig. 5 Diagramm der mittleren Restamplitudenerhöhung bei einem Schienenrad, einem Schienenrad mit Radbremsscheibe und einem Schienenrad mit Radbremsscheibe und Dämpfungsring.

Die Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine Hälfte eines schallgedämpften Schienenrades, das aus den Grundelementen Nabe (4), Steg (3) mit Bohrung (6) zur Befestigung von nicht dargestellten Radbremsscheiben und Radkranz (1) mit einem äußeren umlaufenden Spurkranz (2) besteht. An der Unterseite des Radkranzes (1) sind beidseitig vom Steg (3) Aussparungen (9) eingearbeitet.

In die beidseitigen Aussparungen (9) werden an der Innenseite des Radkranzes (1) zunächst das Dämpfungsmaterial (8) und die Abstandshalter (13) eingebracht. Danach werden geteilte Dämpfungsringe (7) eingedrückt, die an der Teilung (11) mittels Schweißpunkten (12) zusammengeheftet werden. Ein seitlich in der Nabe (4) angeordneter Hydraulikanschluß (14) und eine umlaufende Nut (18) in der Bohrung (15) dienen dazu, um das gesamte Schienenrad in bekannter Weise hydraulisch von der Radsatzwelle (16) zu lösen.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt und Fig. 3 eine Seitenansicht durch das gesamte schallgedämpfte Schienenrad nach Einlegen der Dämpfungsringe (7) und nach Befestigung der Radbremsscheiben (5) mittels Befestigungselementen (17) am Steg (3) des schallgedämpften Schienenrades. In der Nabe (4) befindet sich eine Bohrung (15), in die die Welle des Radsatzes eingebracht wird.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch eine Hälfte eines schallgedämpften Schienenrades entsprechend Fig. 1, das ohne Radbremsscheibe verwendet wird. Auch dieses Schienenrad besteht aus den Grundelementen Nabe (4), Steg (3), Radkranz (1) und Spurkranz (2). Auch hier werden in die beiderseitigen Aussparungen (9) zunächst Dämpfungsmaterial (8) und Abstandshalter (13) eingebracht, danach werden geteilte Dämpfungsringe (7) eingebracht, die an der Teilung (11) mittels Schweißpunkten (12) zusammengeheftet werden.

Fig. 5 zeigt einen Vergleich von Messeauswertungen der mittleren Restamplitudenerhöhung eines Schienenrades ohne Dämpfungsringe und ohne Radbremsscheibe, eines Schienenrades mit Radbremsscheibe und eines Schienenrades mit Radbremsscheibe und Dämpfungsringen.

Die Meßwerte beziehen sich insbesondere auf die Amplituden der energiereichsten unteren Eigenfrequenzen und zeigen, daß bei schallgedämpften Schienenrädern mit Radbremsscheibe eine Verbesserung von ca. 30% der Restamplitudenerhöhung gegenüber einem nicht schallgedämpften Schienenrad mit Radbremsscheibe erzielt wurde.

Bezugszeichenliste

1 Radkranz
2 Spurkranz
3 Steg
4 Nabe
5 Radbremsscheibe
6 Bohrung in 3
7 Dämpfungsring
8 Dämpfungsmaterial
9 Aussparung an 1
11 Teilung des Dämpfungsringes
12 Schweißpunkte
13 Abstandshalter
14 Stutzen für Ölpreßverfahren
15 Bohrung in 4
16 Radsatzwelle
17 Befestigungselemente
18 Umlaufende Nut.

Claims

1. Schallgedämpftes Schienenrad mit am Steg zwischen Nabe und Radkranz lösbar befestigter Radbremsscheibe oder schallgedämpftes Schienenrad ohne Radbremsscheibe, wobei an den Unterseiten des Radkranzes beidseitig vom Steg umlaufende Aussparungen zum Einlegen von Dämpfungsringen eingearbeitet sind und zwischen Aussparungen und Dämpfungsringen ein Dämpfungsmaterial eingebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsmaterial (8) aus einem selbstklebenden, viskoelastischen, temperaturbeständigen Material besteht, das im eingebauten Zustand eine Dicke von max. 1 mm, vorzugsweise 0,1 bis 0,5 mm besitzt.

2. Schallgedämpftes Schienenrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Dämpfungsring (7) und Aussparung (8) Abstandshalter (13) eingelegt sind.

3. Schallgedämpftes Schienenrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsringe (7) mit einer Teilung (11) ausgebildet sind und nach Einbau durch Schweißpunkte (12) verbunden werden.

4. Schallgedämpftes Schienenrad nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsmaterial (8) ausschließlich aus einem homogenen Klebstoff besteht.

5. Schallgedämpftes Schienenrad nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsmaterial (8) ausschließlich aus einem Zweikomponenten Klebstoff besteht.

6. Schallgedämpftes Schienenrad nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsmaterial (8) aus einer Folie besteht.

7. Schallgedämpftes Schienenrad nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsmaterial (8) eine Temperaturbeständigkeit von mindestens 200°C besitzt.