[0001] Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrwerk, insbesondere ein Drehgestell für einen
Güterwagen, mit in Achslagergehäusen bzw. Radlagergehäusen gelagerten Achsen, wobei
zwischen Achslagergehäusen und Wagenaufbau bzw. Wagenkasten eine Federung mit Schraubenfedern
aus Stahl vorgesehen ist. Zwischen der Schraubenfeder und mindestens einer ihrer Anlageflächen
am jeweiligen Anschlussbauteil, d.h. ihrer Anlagefläche zum Beispiel am Achslagergehäuse,
am Gestellrahmen oder am Wagenkasten, ist dabei eine kreisringförmige, ein elastomeres
Material aufweisende, schallisolierende Scheibe angeordnet. Grundsätzlich kann die
Schraubenfeder als Primärfeder angeordnet sein, also zwischen Achslagergehäuse und
Gestellrahmen, oder aber als Sekundärfeder, nämlich zwischen Gestellrahmen und Wagenkasten
oder Karosserie.
[0002] Fahrende Güterwagen erzeugen einen hohen Lärmpegel, primär verursacht durch Anregungen
an der Rad-Schiene-Kontaktstelle. Die Hauptschallquellen sind Räder und Schiene. Daneben
werden auch Rahmen und insbesondere Aufbauten zur Schallabstrahlung angeregt, indem
die angeregten Schwingungen als Körperschall über die Bauteile Rad, Achslagergehäuse,
Federn und Drehgestellrahmen auf den gesamten Wagon übertragen werden.
[0003] Das in Europa am häufigsten verwendete Drehgestell ist das Y25 Drehgestell, das in
den fünfziger Jahren des letzten Jahrhunderts eingeführt wurde. Es zeichnet sich durch
Robustheit und Wirtschaftlichkeit aus. Die Lärmvermeidung stand damals noch nicht
im Focus. Dies hat sich in den letzten Jahren stark gewandelt. Hervorzuheben sei,
dass bei allen im Einsatz befindlichen Drehgestellen die Bremsanlage geändert wird,
um den Lärm zu reduzieren..
[0004] Die Federung in diesem Drehgestell ist in der Regel in Form eines Satzes von Schraubenfedern
aus Stahl ausgeführt. Häufig kommen zweistufige oder doppelte Schraubenfedern zum
Einsatz. Elastomerfedern, die bezüglich der Körperschallisolierung von Vorteil sind,
kommen hier unter anderem aus Kostengründen und wegen ihrer Setzungseigenschaften
eher selten zum Einsatz. In Reisezugwagen dagegen sind Kombinationen aus Stahlfedern
und Gummi-Metallfedern bekannt. Hier gewährleisten die im Vergleich zu Schraubenfedern
relativ aufwändig herzustellenden Elastomerfedern - Elastomer und Metall müssen festhaftend
miteinander vulkanisiert werden - die für den Fahrkomfort erforderliche Körperschallisolierung.
[0005] In Pkw-Federbeinen, wie sie z. B. durch die
DE 10106915 C2 offenbart sind, kommen ebenfalls Kombinationen aus Stahlfedern und Elastomerunterlagen
zur Verbesserung der Körperschallisolierung zum Einsatz. Bei diesen Ausführungsformen
liegen die Schraubenfedern direkt auf dem Elastomer auf, d.h. ohne anvulkanisierte
Metall-Kontaktflächen. Diese Federunterlagen besitzen in der Regel eine eingeformte
Kontur zur Aufnahme/Fixierung der Stahlfeder.
[0006] Für einen besseren Fahrkomfort und um Verwindungen des Gleises befahren zu können,
sind die Fahrwerke mit einer Federung versehen, wobei, wie oben bereits gesagt, sowohl
die Achsen gegenüber dem Drehgestell gefedert sein können (Primärfederung) oder der
Gestellrahmen gegenüber dem Wagenkasten gefedert sein kann (Sekundärfederung). Bei
Güterwagendrehgestellen ist meist nur eine der genannten Federstufen ausgeführt, Reisezugwagen-
und Lokomotivdrehgestelle haben meist beide Federstufen.
[0007] Trotz des mittlerweile fortgeschrittenen Alters der Konstruktion ist das Drehgestell
Y 25 heute das meistverwendete Güterwagen-Drehgestell und wird von diversen Herstellern
fortlaufend neu gebaut, da dieses Drehgestell vergleichsweise einfach und kostengünstig
zu fertigen ist.
[0008] Die oben genannte Lärmbelastung durch rollende Güterwagen mit solchen Fahrwerken
ist jedoch nach wie vor hoch. Im öffentlichen Raum sowie in der Gesellschaft stößt
der Lärm des Güterverkehrs zunehmend auf Widerstand. Dies drückt sich in einer lärmabhängigen
Staffelung von Trassenpreisen sowie in gesetzlichen Vorgaben für Lärmgrenzen aus.
Ein Umrüsten der vorhandenen Drehgestelle von Stahl- auf wirksamere Elastomerfedern
ist aber in der Regel unwirtschaftlich, erst recht ein Umrüsten der Güterwagen auf
Drehgestelle mit Elastomerfederung. Im Hinblick auf die lange Einsatzdauer von Güterwagen
und die hohen Investitionen für Neufahrzeuge sehen sich die Halter dieser Fahrzeuge
also in einem Zielkonflikt.
[0009] Die
DE 102 41 755 A1 offenbart hierzu die Verwendung verschiedener Arten von Schallschutzbeschichtungen
und Schallschutzhauben, sowie auch die Verwendung von Elastomerscheiben zwischen den
Radsatzlagern und den Radsatzfedern, um die Übertragung von Körperschall zu vermindern.
Über die solcherart allgemeine Zusammenfassung verschiedener bekannter Maßnahmen zur
Schallminderung in Form einer reinen Aggregation ist jedoch im Detail nichts über
deren Wirkung gesagt.
[0010] Die
DE 1 199 634 offenbart eine Federaufhängung für Motorfahrzeuge mit einer axial zwischen einem
gefederten und einem ungefederten Teil eines Fahrzeugs zusammendrückbaren Metallschraubenfeder,
bei der zwischen einem Ende der Schraubenfeder und dem betreffenden Fahrzeugteil zur
Geräuschdämpfung eine ringförmige Gummischeibe mit einem U- oder L förmigen Querschnitt
angebracht ist. Die Gummischeibe weist in ihren Wandungen rechteckige Lufttaschen
auf, die schwingungsdämpfend wirken sollen. Durch die rechteckigen Lufttaschen entstehen
als Aufstands- und Kontaktfläche zu den umgebenden Anschlussbauteilen erhabene Stege
in einer Gitterstruktur. Dies hat zur Folge, dass die axiale Verformbarkeit entlang
der Gitterstruktur sehr inhomogen ist. Unter der axial wirkenden Kraft der Schraubenfeder
werden die Stege quer zur Aufstandsfläche verformt. Es ist naheliegend, dass im Bereich
der Kreuzungspunkte der Stege die Verformbarkeit stark behindert ist. Nachteiligerweise
treten damit in den Kreuzungspunkten Spannungsspitzen auf, die unter den hohen Flächenpressungen
und den um ca. Faktor 5 schwankenden Lasten im Güterwageneinsatz zum Ausfall führen
können.
[0011] Für die Erfindung bestand daher die Aufgabe, ein Schienenfahrwerk bereitzustellen,
bei dem die Lärmbelastung der Umwelt deutlich reduziert wird. In diesem Sinne bestand
die Aufgabe auch darin, die Konstruktion von bestehenden und üblicherweise verwendeten
Schienenfahrwerken so zu verändern und umzubauen, dass eine verbesserte Körperschallisolierung
erreicht wird, ohne dass komplizierte und teure Umbauten erforderlich sind und ohne
die Gebrauchstüchtigkeit des mit dem Schienenfahrwerk ausgerüsteten Fahrzeugs einzuschränken.
[0012] Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Weitere vorteilhafte
Ausbildungen sind in den Unteransprüchen offenbart.
[0013] Dabei ist die kreisringförmige Scheibe im Querschnitt schichtförmig aus mehreren
Lagen unterschiedlicher elastischer und/oder dämpfender Eigenschaften aufgebaut ist,
wobei mindestens die außen liegenden Schichten der Scheibe aus elastomerem Material
bestehen.
[0014] Hierdurch wird der metallische Kontakt zwischen der Stirnfläche der Schraubenfeder
und dem Anschlussteil, also z.B. dem Achslagergehäuse/Radlagergehäuse unterbunden.
Der physikalische Effekt der Körperschallisolierung liegt in der Hintereinanderschaltung
von Bauteilen mit unterschiedlichem E-Modul und unterschiedlicher Dichte. So wird
an der Grenzschicht zwischen dem in aller Regel metallischen Anschlussteil und der
kreisringförmigen Scheibe aus elastomerem Material sowie zwischen der Scheibe und
der Stahlfeder ein Teil der auftreffenden Körperschallwellen reflektiert und somit
an der Weiterleitung Richtung Rahmen und Aufbau gehindert. Physikalisch beruht der
Effekt auf dem Impedanzsprung an einer Grenzfläche zweier Bauteile aus unterschiedlichen
Werkstoffen.
[0015] Durch den im Querschnitt schichtförmigen Aufbau der kreisringförmigen Scheibe aus
elastomerem Material entsteht der genannte physikalische Effekt auch innerhalb der
Scheibendicke, nämlich durch eine vorteilhaften Kombination unterschiedlicher Elastomere
bzw. unterschiedlicher Materialeigenschaften der einzelnen Schichten, wodurch die
aufgabengemäße Körperschallisolierung weiter verstärkt wird.
Die Schraubenfeder ist dabei mit angebogenen und plan geschliffenen Endwindungen vorgesehen.
Zwecks Nachrüstung der Scheiben wird der Gestellrahmen/Drehgestellrahmen angehoben,
danach die lose aufliegenden Schraubenfedern von den Anschlussteilen gehoben oder
gezogen und dann die kreisringförmigen Scheiben mittels vorhandener Führungselemente
positioniert. Anschließend werden Federn und Rahmen wieder aufgesetzt.
[0016] Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass mindestens eine Schicht der kreisringförmigen
Scheibe mit Verstärkungselementen versehen ist, vorzugsweise mindestens die der Schraubenfeder
zugewandte Außenschicht. Durch solche Verstärkungseinlagen kann die kreisringförmige
Scheibe hohe Flächenlasten tragen, insbesondere dann, wenn beispielsweise die zum
Anschlussteil weisende Schicht zusätzlich aus einem Elastomer hoher Härte besteht.
[0017] Dies ist insbesondere dann auch einfach und vorteilhaft herstellbar, wenn die mit
Verstärkungselementen versehene Schicht aus einem Elastomer besteht, welches mittels
Faserbeimengung eine zusätzliche Strukturfestigkeit erhält.
[0018] Denkbar ist natürlich auch die Einbettung eines Gewebes zwischen Schichten oder innerhalb
einer Schicht, um die Festigkeit der kreisringförmigen Scheibe zu erhöhen.
[0019] Die Kontaktfläche bzw. Druckfläche zwischen der Endwindung der Schraubenfeder aus
Stahl und der kreisringförmigen Scheibe ist stark belastet. Dort kann zum Beispiel
eine weitere Metallscheibe zwischen Feder und kreisringförmiger Elastomer-Scheibe
angeordnet sein, um die Druckfläche zu vergrößern bzw. Druckspitzen zwischen der kreisringförmigen
Scheibe und der üblicherweise angeschliffenen Endwindung der Schraubenfeder zu vermeiden.
[0020] Auch kann die kreisringförmige Scheibe aus elastomerem Material einen Kragen oder
zylindrischen Schaft aufweisen, um die Feder gegen die Führung eines Anschlussteils
zu entkoppeln und auch in diesem Bereich eine Körperschallübertragung zu vermeiden.
[0021] Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass mindestens eine der außen
liegenden Schichten der Scheibe auf ihrer Außenseite mit einer Struktur oder Textur
zur Vergleichmäßigung der zwischen Feder und Anschlussbauteil vorhandenen Flächenpressung
versehen ist, vorzugsweise mit pyramidenstumpfförmigen, schachbrettartig angeordneten
Vorsprüngen versehen ist.
[0022] Der Begriff "Textur" im Hinblick auf die hier angesprochene Oberflächengestaltung
beinhaltet, ebenso wie der Begriff "Struktur", eine reliefartige oder mit Vorsprüngen/Rücksprüngen
versehene Ausgestaltung der Oberfläche, aber auch eine Gestaltung durch formgebende
oder abtragende Verfahren, beispielsweise durch Prägung. Dabei ist es vorteilhaft,
wenn die Höhe der Textur oder Struktur kleiner als die Hälfte der Gesamtdicke der
kreisringförmigen Scheibe ist, d.h. Höhe der Strukturelemente < 0,5 x Gesamtdicke.
[0023] Durch eine solche Schicht mit strukturierter Oberfläche, wird die schallrelevante
Kontaktfläche zum Metall verringert und gleichzeitig ein axiales Verformungsvermögen
bereitgestellt, welches zu einer Vergleichmäßigung der Flächenpressung durch die Schraubenfeder
führt. Hierzu ist die Struktur aus Elastomer und Aussparungen derart ausgebildet,
dass sich um eine im Vergleich zu den Abmessungen der Scheibe kleinteilige Gliederung
handelt, so dass sich bezogen auf die Fläche der Scheibe eine gleichförmige Verformbarkeit
ergibt.
[0024] Eine Struktur aus pyramidenstumpfförmigen Vorsprüngen ist nicht die einzige Möglichkeit
der Ausbildung einer strukturierten Oberfläche. Die Struktur auf der Außenseite kann
zum Beispiel auch in Form von ineinander angeordneten Kreiszylindern bestehen, die
zwecks Verformbarkeit zueinander beabstandet sind und so zur Vergleichmäßigung der
zwischen Feder und Anschlussbauteil vorhandenen Flächenpressung beitragen. Ebenso
sind weitere beliebige Formen einer erhabenen Struktur denkbar, die eine flächig-gleichmäßige
Verformbarkeit gewährleisten.
[0025] Eine weitere vorteilhafte Ausbildung im Hinblick auf den bereits oben geschilderten
Effekt der Körperschallisolierung besteht darin, dass die kreisringförmige Scheibe
aus mehreren Schichten bzw. Lagen elastomeren Materials besteht, wobei das elastomere
Material einen Modul von 1,5 bis 2,5 N/mm
2 aufweist.
[0026] Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die Dicke der kreisringförmigen
Scheibe so ausgebildet ist, dass die Federsteifigkeit der Scheibe in axialer Richtung
um mindestens zwei Zehnerpotenzen größer ist als die der Schraubenfeder. Da die Federsteife
der Schraubenfeder maßgebend für die lauftechnischen Eigenschaften des Drehgestells
ist, ist diese Maßgabe wichtig, um diese Eigenschaften nicht durch die Reihenschaltung
von Schraubenfeder und Scheibe spürbar zu verändern.
[0027] Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die Dicke der kreisringförmigen
Scheibe so ausgebildet ist, dass bei einer Schwingungsanregung eines der durch die
Scheibe getrennten Bauteile, d.h. Feder oder Anschlussteil, im Frequenzbereich von
1000 Hz bis 8000 Hz sich keine stehenden Wellen in Dickenrichtung, d.h. normal zur
Auflagefläche bzw. in Axialrichtung der Scheibe ausbilden können.
[0028] Dieser Frequenzbereich entspricht dem Intervall der Schallbewertungskurve dB (A),
in dem der Korrekturfaktor nahezu null oder größer ist. Damit ist dieser Bereich in
erster Linie maßgeblich für das menschliche Hörempfinden.
[0029] Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die Dicke der kreisringförmigen
Scheibe zwischen 5 und 12 mm liegt. Eine solche erfindungsgemäß ausgebildete Dicke
der Scheibe berücksichtigt auch die Restriktionen bezüglich des Lichtraumprofils des
Fahrzeuges. Indem die kreisringförmigen Scheiben nämlich nachträglich zwischen Schraubenfeder
und Anschlussteil gelegt werden, würde sich in dem Fall, dass die Primärlagerung betroffen
und das Anschlussteil beispielsweise das Achslagergehäuse ist, die Höhe des Fahrzeuges
sich um die Schichtdicke der Scheibe vergrößern, auch im eingefederten Zustand unter
der Last aus der Schraubenfeder.
[0030] Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die Achslagergehäuse mit
Schraubenfedern in einem Gestellrahmen federnd gelagert sind und die kreisringförmige
Scheibe jeweils zwischen der Schraubenfeder und ihrer Anlagefläche am Achslagergehäuse
bzw. an dessen Anschlussbauteilen angeordnet ist. Damit ergibt sich eine einfache
Möglichkeit des Austausches und Anwendung der erfinderischen Ausbildung bei den üblicherweise
genutzten Fahrwerken. Damit ist die erfindungsgemäße Ausführung in einem als Drehgestellfahrwerk
der Bauart Y 25 nach DIN EN 16235 ausgebildeten Fahrwerk sehr einfach dadurch zu realisieren,
dass die entsprechenden kreisringförmigen Scheiben dort eingebaut werden.
[0031] Zusammengefasst besteht dann die Montage der Scheibe lediglich in der Platzierung
an den Führungs- und Zentriereinrichtungen der Schraubenfeder (Primärfeder oder Sekundärfeder).
Eine zusätzliche Befestigung entfällt. Umbauten am Drehgestell zur Aufnahme und Befestigung
der Scheiben sind nicht erforderlich. Die geringe Dicke der Scheibe stellt sicher,
dass das zulässige Lichtraumprofil nicht überschritten wird und dass die Axialfedersteife
der Stahlfederung durch die Reihenschaltung mit der kreisringförmigen Scheibe aus
Schichten von elastomerem Material nicht unzulässig reduziert wird. Dabei ist die
geringe Setzung der Scheibe vernachlässigbar gegenüber der Setzung der Stahlfeder.
Da es sich um eine Scheibe ohne anvulkanisierte Metallanschlussflächen handelt, sind
eine wirtschaftliche Fertigung und eine geringe Bauhöhe gegeben. Der schichtförmige
Aufbau erlaubt die Anpassung der Eigenschaften an die spezifischen Anforderungen der
Schallisolierung einzelner Drehgestelltypen, eine Kombination von spezialisierten
Effekten einzelner Schichten zu einem Gesamtbauteil, die Gestaltung einer stabilen
Oberfläche zur Aufnahme der Belastung aus der Stahlfeder in Kombination mit mindestens
einer weiteren Schicht zur wirksamen Körperschallisolierung sowie die die Ertüchtigung
in Bezug auf hohe Flächenlasten durch Verstärkungseinlagen.
[0032] Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen
- Fig. 1
- die Primärfederung des erfindungsgemäßen Schienenfahrwerks prinzipiell in einem vergrößerten
Querschnitt,
- Fig. 2
- die Ansicht der Unterseite der kreisringförmigen Scheibe,
- Fig. 3
- eine vergrößerte Ansicht der Primärfederung gem. Fig. 1,
- Fig. 4
- die angebogene und plan geschliffene Endwindung der Primärfeder gem. Fig. 1,
- Fig. 5
- die Kontaktzone der kreisringförmigen Scheibe zur angebogenen und plan geschliffenen
Endwindung gem. Fig.4,
- Fig. 6
- prinzipiell die wesentliche Teile eines Schienenfahrwerks für einen Güterwagen.
[0033] Zum besseren Verständnis der Fig. 1 bis 5 sei zunächst auf die Fig. 6 hingewiesen,
die prinzipiell die für die Erfindung wesentliche Teile eines Schienenfahrwerks für
einen Güterwagen zeigt, nämlich ein Fahrwerk mit einem Drehgestellrahmen 16 mit in
Achslagergehäusen 3 gelagerten Achsen 17, bei dem die Primärfederung so ausgebildet
ist, dass die Achslagergehäuse 3 mit Schraubenfedern 2 aus Stahl am Gestellrahmen
16 gelagert sind.
[0034] Fig. 1 zeigt die Primärfederung des erfindungsgemäßen Schienenfahrwerks prinzipiell
in einem vergrößerten Querschnitt. Eine schallisolierende kreisringförmige Scheibe
1 ist zwischen der Schraubenfeder 2 und ihrer Anlagefläche am Achslagergehäuse 3 angeordnet.
Die kreisringförmige Scheibe 1 ist im Querschnitt schichtförmig aus zwei Lagen 11
und 12 unterschiedlicher elastischer und oder dämpfender Eigenschaften aufgebaut und
besteht aus elastomerem Material.
[0035] Der Innendurchmesser 4 der kreisringförmigen Scheibe 1 ist derart dimensioniert,
dass die Scheibe 1 mittels der Feder-Führungseinrichtung 5 des Achslagergehäuses 3
positionierbar ist. Die kreisringförmige Scheibe 1 besitzt einen zweischichtigen Aufbau.
Die obere Schicht 11 besteht aus einem Elastomer hoher Härte ist und ist darüber hinaus
mit Verstärkungselementen versehen, welches in Form einer Faserbeimengung aus Kohlefasern
eine zusätzliche Strukturfestigkeit bereitstellt. Diese Schicht 11 hat zur Schraubenfeder
2 hin gerichtet eine ebene Oberfläche. Der Schichtaufbau ist in der Zusammenschau
mit der Fig. 3 noch einmal deutlicher erkennbar.
[0036] Die untere Schicht 12 weist auf ihrer Außenseite, also auf der Anlageseite zum Achslagergehäuse
3, eine Struktur zur Vergleichmäßigung der zwischen Feder und Anschlussbauteil vorhandenen
Flächenpressung auf. Die Struktur besteht hier aus vorspringenden Quadern 13, die
in der Oberfläche der unteren Schicht ausgebildet sind. Letztere ist festhaftend mit
der oberen Schicht 11 verbunden. In der Fig. 2, die die Ansicht der kreisringförmigen
Scheibe 1 von unten darstellt, ist die schachbrettartige Anordnung der Quader 13 gut
erkennbar.
[0037] Beide Schichten 11, 12 übernehmen unterschiedliche Teilaufgaben. Die kompakte und
mit verstärkenden Fasern versehene obere Schicht 11 nimmt im Kontakt zur Schraubenfeder
2 die Tragkraft auf. Die Kontaktzone 8 besitzt in Folge der angebogenen und plan geschliffenen
Endwindungen eine sichelförmige Ausprägung, wie in Fig. 4 und Fig. 5 zu erkennen.
Die kompakte und biegesteife Ausbildung der oberen Schicht 11 sorgt dafür, dass die
Kraft der Schraubenfeder aus der Kontaktzone 8 auf eine größere Fläche in der unteren
Schicht 12 verteilt wird. Die vorspringenden Quader 13 erfahren und ermöglichen eine
Deformation je nach örtlicher Belastung, wie in Fig. 3 dargestellt. Ohne das gleichmäßige
Verformungsvermögen der unteren Schicht 12 würden sich in Schicht 11 örtlich sehr
hohe Spannungsspitzen einstellen.
[0038] Das Achslagergehäuse 3 und die Schraubenfeder 2 bestehen aus Metall, während die
Scheibe 1, d.h. beide Schichten der Scheibe 1, aus Elastomer besteht. Durch diese
Materialpaarung ergibt sich an den Grenzflächen 6 und 7 zur letzten Federwindung und
zum Achslagergehäuse der gewünschte physikalische Effekt eines Impedanzsprungs, verbunden
mit einer Teilreflexion des auftreffenden Körperschalls, der hier durch die skizzenhaft
dargestellte Sinusschwingung 14 angedeutet werden soll. Durch die Teilreflexion an
den Grenzschichten wird weniger Körperschall vom Achslagergehäuse 3 auf die Stahlfeder
2 übertragen und es ergibt sich ein reduziertes Körperschall-Niveau in den Fahrzeugstrukturen
oberhalb der Schraubenfeder 2, d.h. hier im Gestellrahmen16. Der Körperschall im Gestellrahmen16
ist hier angedeutet durch die skizzenhaft dargestellte Sinusschwingung 15.
[0039] Die Dicke der kreisringförmigen Scheibe 1 beträgt in diesem Ausführungsbeispiel 8
mm.
[0040] Bei flächigen Isolierschichten treten Einbrüche in der Körperschallisolierung in
Folge stehender Wellen innerhalb des Materials auf.
[0041] Die Frequenzen fsw, bei denen sich diese stehenden Wellen ausbilden, hängen von der
Materialstärke h und der Schallgeschwindigkeit v ab:

[0042] Bei der niedrigsten aller möglichen Frequenzen entspricht die Materialstärke h der
halben Wellenlänge λ:

[0043] Für eine mittlere Schallgeschwindigkeit im Elastomer von v = 200 m/s liegt der erste
Einbruch in der Körperschallisolierung für 5 mm Schichtdicke bei 20kHz und damit weit
außerhalb des Frequenzbereiches 1000Hz bis 8000Hz, welcher über den Korrekturfaktor
der Schallbewertungskurve dB (A) als kritisch anzusehen ist. Für 12 mm wäre die untere
Frequenz für stehende Wellen bei 8333 Hz. Somit ist die Dicke von 8 mm eine gut bemessene
Ausbildung, um den unangenehmen Körperschall zu reduzieren.
Bezugszeichenliste
(Teil der Beschreibung)
[0044]
- 1
- kreisringförmige Scheibe
- 2
- Schraubenfeder
- 3
- Achslagergehäuse
- 4
- Innendurchmesser der kreisringförmige Scheibe
- 5
- Feder-Führungseinrichtung
- 6
- Grenzfläche
- 7
- Grenzfläche
- 8
- Kontaktzone
- 9
- ---
- 10
- ---
- 11
- Obere Schicht der kreisringförmigen Scheibe
- 12
- Untere Schicht kreisringförmigen Scheibe
- 13
- Struktur in Form quaderförmiger Vorsprünge
- 14
- Sinusschwingung, Körperschall im Achslagergehäuse
- 15
- Sinusschwingung, Körperschall im Gestellrahmen
- 16
- Gestellrahmen
- 17
- Achse
1. Schienenfahrwerk, insbesondere Drehgestell für einen Güterwagen, mit in Achslagergehäusen
(3) gelagerten Achsen, wobei zwischen Achslagergehäusen (3) und Wagenaufbau bzw. Wagenkasten
eine Federung mit Schraubenfedern (2) aus Stahl vorgesehen ist, wobei zwischen der
Schraubenfeder und mindestens einer ihrer Anlageflächen am jeweiligen Anschlussbauteil
eine kreisringförmige, ein elastomeres Material aufweisende, schallisolierende Scheibe
(1) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die kreisringförmige Scheibe (1) im Querschnitt schichtförmig aus mehreren Lagen
oder Schichten (11, 12) unterschiedlicher elastischer und/oder dämpfender Eigenschaften
aufgebaut ist, wobei mindestens die außen liegenden Schichten der Scheibe aus elastomerem
Material bestehen.
2. Schienenfahrwerk nach Anspruch 1, bei dem mindestens eine Schicht der kreisringförmigen
Scheibe (1) mit Verstärkungselementen versehen ist, vorzugsweise mindestens die der
Schraubenfeder zugewandte Außenschicht.
3. Schienenfahrwerk nach Anspruch 2, bei dem die mit Verstärkungselementen versehene
Schicht aus einem Elastomer mit Faserbeimengungen besteht.
4. Schienenfahrwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem mindestens eine der außen
liegenden Schichten der kreisringförmigen Scheibe (1) auf ihrer Außenseite mit einer
Struktur (13) oder Textur zur Vergleichmäßigung der zwischen Feder und Anschlussbauteil
vorhandenen Flächenpressung versehen ist, vorzugsweise mit pyramidenstumpfförmigen,
schachbrettartig angeordneten Vorsprüngen.
5. Schienenfahrwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die kreisringförmige Scheibe
(1) aus mehreren Schichten (11, 12) bzw. Lagen elastomeren Materials besteht, wobei
das elastomere Material einen Modul von 1,5 bis 2,5 N/mm2 aufweist.
6. Schienenfahrwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Dicke der kreisringförmigen
Scheibe (1) so ausgebildet ist, dass die Federsteifigkeit der Scheibe in axialer Richtung
um mindestens zwei Zehnerpotenzen größer ist als die der Schraubenfeder.
7. Schienenfahrwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Dicke der kreisringförmigen
Scheibe (1) so ausgebildet ist, dass bei einer Schwingungsanregung eines der durch
die Scheibe getrennten Bauteile im Frequenzbereich von 1000 Hz bis 8000 Hz sich keine
stehenden Wellen in Dickenrichtung bzw. in Axialrichtung der Scheibe ausbilden können.
8. Schienenfahrwerk nach Anspruch 7, bei dem die Dicke der kreisringförmigen Scheibe
(1) zwischen 5 und 12 mm liegt.
9. Schienenfahrwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die Achslagergehäuse (3)
mit Schraubenfedern (2) in einem Gestellrahmen (16) federnd gelagert sind und die
kreisringförmige Scheibe (1) jeweils zwischen der Schraubenfeder (2) und ihrer Anlagefläche
am Achslagergehäuse (3) bzw. an dessen Anschlussbauteilen angeordnet ist.
10. Schienenfahrwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 9, ausgebildet als Drehgestellfahrwerk
der Bauart Y 25.