<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung betrifft ein Schallgedämpftes Schienenrad mit einem Steg zwischen einer Nabe und einem Radkranz, wobei am Steg fallweise eine Radbremsscheibe lösbar befestigt ist und an der Unterseite des Radkranzes beidseitig vom Steg umlaufende Aussparungen zum Einlegen von mit einer Teilung ausgebildeten Dämpfungsringen eingearbeitet sind und zwischen den Ausspa- rungen und den Dämpfungsringen zusätzlich ein aus einem selbstklebenden, viskoelastischen, temperaturbeständigen Material bestehendes Dämpfungsmaterial eingebracht ist.
Bei der Fortbewegung von Schienenfahrzeugen im Gleis treten Geräusche auf, die in den Be- rührungsflächen zwischen Rädern und Schienen entstehen. Die Geräusche resultieren im wesent- lichen aus einer Oberlagerung 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 Rad- scheibe 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 mit- tels eines den Körperschall absorbierenden Schirmes bekannt, der an mindestens einer Seite der Radscheibe unter Bildung eines Zwischenraumes zur Radscheibe angeordnet und mit dem Schie- nenrad 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 Wellen leitern 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. Zwi- schen Radkranz und der Gegenplatte ist eine viskoelastische und eine wärmeisolierende Zwi- schenlage 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 Schwingungs- dämpfern 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 Eisenbahn- rades, 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 Anfor- derungen in' bezug auf Geräuschdämmung, Temperaturbeständigkeit und Laufruhe, vor allem bei Hochgeschwindigkeitszügen, gerecht werden.
<Desc/Clms Page number 2>
Die Aufgabe wird bei einem schallgedämpften Schienenrad der eingangs genannten Art erfin- dungsgemäss dadurch gelöst, dass das Dämpfungsmaterial im eingebauten Zustand eine Dicke von maximal 1 mm, vorzugsweise 0,1bis 0,5 mm, besitzt, dass jeweils zwischen dem Dämpfungs- ring und der Aussparung über den Umfang gleichmässig verteilt Abstandshalter eingelegt sind, und dass die Dämpfungsringe im Bereich der Teilung nach dem Einbau durch Schweisspunkte verbun- den sind, wobei das Dämpfungsmaterial ausschliesslich aus einem homogenen Klebstoff oder aus einem Zweikomponenten Klebstoff oder aus einer Folie besteht.
Erfindungsgemäss besteht das Dämpfungsmaterial aus einem selbstklebenden viskoelasti- schen 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 Zweikomponenten- klebstoff in die Aussparung im Radkranz eingebracht werden. Zur Gewährleistung einer späteren gleichmässigen Dicke des Dämpfungsmaterials können in den noch weichen Zweikomponenten- klebstoff 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 auf- weisen. Auch dreieckige oder ovale Querschnitte sind grundsätzlich einsetzbar.
Die Radbremsscheiben werden nach der Anbringung der Dämpfungsringe mittels Befesti- gungselementen auf dem Steg des Schienenrades lösbar befestigt. Es hat sich darüber hinaus als günstig erwiesen, als Dämpfungsmaterial eine Folie zu verwenden. Ausserdem sollte das Dämp- fungsmaterial eine Temperaturbeständigkeit von mindestens 200 C besitzen.
Die Erfindung wird anhand von schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen : 1 einen Schnitt durch eine Hälfte eines schallgedämpften Schienenrades, das für die Anbringung einer Radbremsscheibe vorbereitet ist ; 2 einen weiteren Schnitt durch das gesamte schallge- dämpfte Schienenrad einschliesslich Radbremsscheibe ; Fig. 3 eine Seitenansicht des schallge- dämpften Schienenrades einschliesslich Radbremsscheibe ; Fig. 4 einen Schnitt durch eine Hälfte eines schallgedämpften Schienenrades ohne Radbremsscheibe, und Fig. 5 ein Diagramm der mittleren Restamplitudenerhöhung bei einem Schienenrad, einem Schienenrad mit Radbrems- scheibe und einem Schienenrad mit Radbremsscheibe und Dämpfungsring.
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 Rad- bremsscheiben 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 Dämp- fungsmaterial 8 und die Abstandshalter 13 eingebracht. Danach werden geteilte Dämpfungsringe 7 eingedrückt, die an der Teilung 11 mittels Schweisspunkte 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 entspre- chend 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 bei- derseitigen Aussparungen 9 zunächst Dämpfungsmaterial 8 und Abstandshalter 13 eingebracht, danach werden geteilte Dämpfungsringe 7 eingebracht, die an der Teilung 11 mittels Schweiss- punkten 12 zusammengeheftet werden.
<Desc/Clms Page number 3>
Fig. 5 zeigt einen Vergleich von Messauswertungen der mittleren Restamplitudenerhöhung a bei einem Schienenrades ohne Dämpfungsringe und ohne Radbremsscheibe, bei b eines Schie- nenrades mit Radbremsscheibe und bei c eines Schienenrades mit Radbremsscheibe und Dämp- fungsringen.
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 schallge- dämpften Schienenrad mit Radbremsscheibe erzielt wurde.