CH657576A5 - Geraeuschgedaempftes schienenrad. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein geräuschgedämpftes Schienenrad mit mindestens einem am Radkranz eines Vollrades oder an der Radfelge eines bereiften Rades angeordneten, ringförmigen Dämpfungsglied aus konzentrisch zueinander angeordneten Elementen, die abwechselnd aus Metall und Kunststoffmaterial bestehen.

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.

Es ist weiterhin bekannt (DE-AS 2 922 585) das ringförmige Dämpfungsglied aus kreisbogenförmig gekrümmten Metallplatten aufzubauen, die im Bereich eines sie durchsetzenden Schraubbolzens 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. Die Metallplatten sind über die Unterlagscheiben untereinander und über die Unterlagscheiben und den Schraubbolzen mit dem Schienenrad akustisch kurzgeschlossen. Diese Dämpfungsglieder bzw. Schwingungsabsorber dienen zur Dämpfung der Resonanzschwingungen von Schienenrädern.

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.

Es zeigte sich überraschenderweise, dass ein breitbandi-ges Dämpfungsglied geschaffen ist, wenn zusätzlich auf die Ringe eine im wesentlichen radial gerichtete Vorspannung ausgeübt wird.

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.

Unter ringförmigen Dämpfungsgliedern aus konzentrisch zueinander angeordneten Elementen sind im Sinne der Erfindung zum einen in sich geschlossene hohlzylinderförmi-ge Elemente zu verstehen, zum anderen auch hohlzylinder-förmige 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 hohlzy-linderförmigen Elementen zu verstehen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Gemäss einer ersten Ausführungsform ist das ringförmige Dämpfungsglied in den Radkranz bzw. die Radfelge eingesetzt. Die im wesentlichen radiale Vorspannung kann durch einen in das ringförmige Dämpfungsglied eingesetzten Spannring bzw. Spreizring erzeugt werden. Hierbei kann in der Weise vorgegangen werden, dass zunächst das Dämp2

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fungsglied 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.

Die radiale Vorspannung kann auch in der Weise aufgebracht werden, indem Schrauben radial durch das ringförmige Dämpfungsglied 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.

Gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besteht der Spreizring aus segmentartigen Abschnitten, die durch Gewindebolzen verbunden sind.

Gemäss einer noch weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Radkranz einen Haltering auf, zwischen dem und dem Spannring das Dämpfungsglied angeordnet ist und der Spannring mit dem Haltering durch radial gerichtete Schrauben verspannt ist.

Um einen akustischen Kurzschluss der aus Metall bestehenden Elemente durch die Schrauben zu verhindern, ist zweckmässig 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, oder es können auch in die Bohrlöcher Kunststoffhülsen eingesetzt sein, die zur Aufnahme der radial gerichteten Schrauben dienen, so dass hierdurch von vornherein ein akustischer Kurzschluss vermieden ist.

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.

Gemäss einer zweiten Ausführungsform 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 Dämpfungsglied 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.

Es zeigte sich, dass überraschend gute Dämpfungseigenschaften durch die Verwendung nicht dauerelastischer Thermoplaste erzielt werden.

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.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein Schienenrad im Ausschnitt mit einem ersten Ausführungsbeispiel nach dem ersten Ausführungsprinzip;

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;

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Fig. 5 eine den vorhergehenden Figuren entsprechende Darstellung eines Schienenrades mit einem Ausführungsbeispiel gemäss dem zweiten Ausführungsprinzip und

Fig. 6 eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel in Fig. 5.

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. 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 erfin-dungsgemässen Dämpfungsgliedes in radialer Richtung zu-sammenpresst, so dass hierdurch die im wesentlichen radiale Vorspannung erzeugt wird. Nach dem Aushärten der Klebstoffschichten ist aus den einzelnen Ringen das erfindungs-gemässe 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.

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. Der Spreizring kann anstelle des Spannringes in das Dämpfungsglied eingesetzt und mit diesem verspannt werden.

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 Haltering 19 vorgesehen. Sämtliche Ringe weisen in radialer Richtung verlaufende Bohrungen auf, die zu Gruppen zusammengefasst sind. Die Bohrungen jeder Gruppe fluchten miteinander. Die Bohrungen des Halteringes 19 weisen jeweils ein Innengewinde für Schrauben 20 auf, mit denen die im wesentlichen radiale Vorspannung des Dämpfungsgliedes erzeugt wird. Zur Vermeidung von akustischen

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Kurzschlüssen zwischen den Metallringen untereinander sind die Bohrungen der Metallringe grösser dimensioniert als der Aussendurchmesser der Schrauben 20. 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. 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.

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 umlaufende 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.

Fig. 5 zeigt in entsprechender Darstellung der vorhergehenden Figuren das zweite Ausführungsprinzip 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.

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 geringfügig in Umfangsrichtung während des Anschraubens verschoben werden können.

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3 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

657 576 PATENTANSPRÜCHE

1. Geräuschgedämpftes Schienenrad mit mindestens einem am Radkranz eines Vollrades oder an der Radfelge eines bereiften Rades angeordneten, ringförmigen Dämpfungsglied aus konzentrisch zueinander angeordneten Elementen, die abwechselnd aus Metall und Kunststoffmaterial bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass die aus Metall bestehenden Elemente (7,17,29) ohne gegenseitige metallische Berührung zwischen den Elementen aus Kunststoffmaterial (6,16,28) angeordnet sind, und dass das Dämpfungsglied (5, 27) im wesentlichen radial vorgespannt ist.

2. Geräuschgedämpftes Schienenrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige Dämpfungsglied (5) in den Radkranz oder in die Radfelge eingesetzt ist, und dass die im wesentlichen radiale Vorspannung durch einen in das ringförmige Dämpfungsglied eingesetzten Spannring oder Spreizring (8,9,18) erzeugt ist.

3. Geräuschgedämpftes Schienenrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Spreizring (9) aus segmentartigen Abschnitten (10,11,12) besteht und die segmentartigen Abschnitte durch Gewindebolzen (15) verbunden sind.

4. Geräuschgedämpftes Schienenrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Radkranz oder die Radfelge einen Tragring (19) aufweist, dass das Dämpfungsglied zwischen einem Haltering (19) und dem Spannring (18) angeordnet ist und der Spannring (18) durch radial gerichtete Schrauben (20) verspannt ist (Fig. 3).

5. Geräuschgedämpftes Schienenrad nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Bohrlöcher mindestens der aus Metall bestehenden Elemente grösser ist als der Durchmesser der Schrauben.

6. Geräuschgedämpftes Schienenrad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungsglied zwischen zwei Spannringen (18,22) mittels der Schrauben (20) verspannt ist und einer der zwei Spannringe (22) mit dem Haltering (26) lösbar verbunden ist (Fig. 4).

7. Geräuschgedämpftes Schienenrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungsglied (27) aus konzentrisch zueinander angeordneten Kunststoffhülsen (28) und Metallhülsen (29) besteht und das Dämpfungsglied (27) auf einer am Radkranz oder an der Radfelge lösbar befestigten Halteplatte (30) angeordnet und mittels einer Spannscheibe (33) verspannt ist.

8. Geräuschgedämpftes Schienenrad nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülsen (28) aus Kunst-stoffmaterial im unverspannten Zustand eine grössere Länge aufweisen als die Hülsen aus Metall (29).

9. Geräuschgedämpftes Schienenrad nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial ein nicht dauerelastischer Thermoplast ist.

10. Geräuschgedämpftes Schienenrad nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente aus Kunststoffmaterial und aus Metall mit Klebstoff miteinander verbunden sind.