DE19924891C1 - Schalldämmendes Schienenlager - Google Patents
Schalldämmendes SchienenlagerInfo
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Abstract
Ein schalldämmendes Schienenlager (1) ist für eine zu einer Spur (33) gehörige Schiene (2) vorgesehen und weist eine Leistenplatte (6) zur Lagerung der Schiene (2) und einen Rahmen (8) zur Befestigung des Schienenlagers (1) auf einer Auflagerfläche (32) auf. Die Leistenplatte (6) und die Auflagerfläche (32) sowie die Leistenplatte (6) und der Rahmen (8) stehen ausschließlich über elastische Dämmelemente (11, 12, 16) in Verbindung. In einem ersten Bereich unterhalb der Schiene (2) sind zwischen der Leistenplatte (6) und der Auflagerfläche (32) erste Dämmelemente (11) mit einer ersten Federkennlinie beim vertikalen Einfedern der Leistenplatte (6) angeordnet. In einem zweiten Bereich außerhalb der Spur (33) sind zwischen der Leistenplatte (6) und der Auflagerfläche (32) zweite Dämmelemente (12) mit einer zweiten Federkennlinie beim vertikalen Einfedern der Leistenplatte (6) angeordnet. Die zweite Federkennlinie verläuft dabei bis zu einem vorgegebenen vertikalen Federweg der Leistenplatte (6) unterhalb der ersten Federkennlinie und steigt bei größeren vertikalen Federwegen als dem vorgegebenen maximalen Federweg der Leistenplatte (6) stärker als die erste Federkennlinie an, und der Abstand zwischen der Leistenplatte (6) und der Auflagerfläche (32) ist in dem zweiten Bereich kleiner als in dem ersten Bereich. Seitlich zwischen der Leistenplatte (6) und dem Rahmen (8) sind dritte Dämmelemente (16) vorgesehen. Als Neuerung nimmt in dem zweiten Bereich der Abstand (13) ...
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein schalldämmendes Schienenlager
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Solche Schienenlager
werden eingesetzt, um die Übertragung von Körperschall auf den
Untergrund möglichst weitgehend zu unterbinden. Problematisch
ist hierbei, daß die Dämmelemente für eine gute Körperschall
dämmung eine flache Federkennlinie aufweisen müssen, aus der
sich große Federwege beim Einfedern der Schiene unter Belastung
ergeben. Über diese großen Federwege ist es schwierig, die
Schiene gegen seitliche Verkippungen zu stabilisieren.
Ein schalldämmendes Schienenlager nach dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1 ist aus der DE 44 41 561 A1 bekannt. Hier
werden grundsätzliche konstruktive Mittel aufgezeigt, mit denen
das seitliche Verkippen der Schiene aus der Spur bei großen
Federwegen wirkungsvoll verhinderbar ist. Dazu sind zwischen
einer Leistenplatte und einer Auflagerfläche des Schienenlagers
neben ersten Dämmelementen mit einer ersten Federkennlinie beim
vertikalen Einfedern der Leistenplatte zusätzliche zweite
Dämmelemente mit einer zweiten Federkennlinie beim vertikalen
Einfedern der Leistenplatte vorgesehen. Dabei sind die ersten
Dämmelemente unterhalb der Schiene angeordnet, während sich die
zweiten Dämmelemente außerhalb der Spur befinden, also in einem
Bereich, in dem sich ein Verkippen der Schiene bzw. der Leisten
platte aufgrund des wirksamen Hebels der Leistenplatte in Form
größerer vertikaler Federwege der Leistenplatte bemerkbar macht.
Dem Auftreten eben dieser größeren vertikalen Federwege der
Leistenplatte außerhalb der Spur wirken die zweiten Dämmelemente
entgegen. Dazu verläuft die zweite Federkennlinie bis zu einem
vorgegebenen vertikalen Federweg der Leistenplatte zunächst
unterhalb der ersten Federkennlinie, steigt dann aber stärker
als die erste Federkennlinie an. So setzt die Wirkung der
zweiten Dämmelemente vor allem dann ein, wenn der vorgegebene
vertikale Federweg der Leistenplatte in ihrem Bereich über
schritten wird. Dieses Überschreiten ist ein Indiz dafür, daß
die Schiene mit der Leistenplatte nicht nur gewollt in verti
kaler Richtung einfedert, sondern auch die Tendenz aufweist, aus
der Spur heraus zu verkippen. Die Kippbewegung wird jedoch durch
die in dem relevanten Bereich der größeren Federwege harten
zweiten Dämmelemente bis auf ein unschädliches Maß unterbunden.
Als weitere Maßnahme ist vorgesehen, daß ein Abstand zwischen
der Leistenplatte und der Auflagerfläche im Bereich der zweiten
Dämmelemente und/oder die Dicke der zweiten Dämmelemente mit
wachsender Entfernung von der Spur abnehmen. Hierdurch soll die
Steifigkeit der zweiten Dämmelemente selbst in dieser Richtung
noch weiter zunehmen.
Bei der Realisation des aus der DE 44 41 561 A1 bekannten
Schienenlagers stellt sich heraus, daß die zweiten Dämmelemente
durch ihre mit dem Abstand zu der Spur zunehmende Härte einer
starken lokalen Beanspruchung in ihrem am weitesten von der Spur
entfernten Bereich ausgesetzt sind, die der Lebensdauer des
bekannten Schienenlagers abträglich ist. Zudem sind die in der
DE 44 41 561 A1 beschriebenen allgemeinen Ansätze für das
tatsächliche Erreichen einer sehr guten Schalldämmung bei
gleichzeitig sehr guter Stabilität der Schiene gegen seitliches
Verkippen noch unzureichend. Die Eigenschaften des bekannten
Schienenlagers hängen stark von der Abstimmung der einzelnen
Dämmelemente aufeinander ab.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schienenlager nach
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 aufzuzeigen, das die kon
struktiven Voraussetzungen für eine große Lebensdauer aufweist.
Weiterhin soll eine derartige Grundabstimmung der einzelnen
Dämmelemente aufgezeigt werden, daß bei unterschiedlichen
Gesamthärten der vertikalen Abstützung der Schiene immer sowohl
eine sehr gute Schalldämmung als auch eine sehr gute Stabilität
der Schiene gegen seitliches Verkippen gegeben ist.
Erfindungsgemäß wird die Hauptaufgabe der Erfindung durch die
Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungs
formen des neuen Schienenlagers sind in den Unteransprüchen
dargelegt. Dabei betreffen die Unteransprüche 6 bis 10 die
angestrebte Grundabstimmung des Schienenlagers.
Bei dem neuen Schienenlager ist in dem zweiten Bereich der
zweiten Dämmelemente außerhalb der Spur der Abstand zwischen der
Leistenplatte und der Auflagerfläche mit wachsender Entfernung
von der Spur ebenfalls anwachsend vorgesehen. Hierdurch wird
eine gleichmäßige Belastung der zweiten Dämmelemente über ihre
gesamte Breite erreicht. Eine relevante Belastung der zweiten
Dämmelemente tritt immer dann auf, wenn die Gefahr einer
Verkippung der Schiene aus der Spur heraus besteht. Dabei kann
eine solche Verkippung niemals vollständig verhindert werden.
Vielmehr kann sie immer nur auf einen zulässigen Höchstwert
begrenzt werden. Das heißt, es tritt immer ein Kippwinkel auf,
der den aus der Spur heraus zunehmenden Abstand zwischen der
Leistenplatte und der Auflagerfläche im Bereich der zweiten
Dämmelemente ausgleicht, daß heißt teilweise, ganz oder sogar
etwas überkompensiert. In jedem Fall sorgt der zunehmende
Abstand für eine Vergleichmäßigung der Belastung der zweiten
Dämmelemente über ihre Breite quer zur Spur und damit für eine
erhebliche Verbesserung der Lebensdauer des neuen Schienenlagers
gegenüber dem Stand der Technik.
Dabei können die zweiten Dämmelemente unabhängig von ihrer
Entfernung von der Spur mit konstanter Dicke ausgebildet sein.
Bei einem stark zunehmenden Abstand zwischen der Leistenplatte
und der Auflagerfläche mit wachsender Entfernung von der Spur
ist es sinnvoll, wenn die Dicke der zweiten Dämmelemente in
dieser Richtung zunimmt.
Ein Winkel zwischen der Leistenplatte und der Auflagerfläche
liegt typischerweise im Bereich von 0,5° bis 1°. Das heißt eine
Verkippung der Schiene um einen Winkel in dieser Größenordnung
tritt sowieso auf, sie ist aber auch hinnehmbar und sicherheits
technisch unbedenklich.
Zwischen den an der Leistenplatte angeordneten zweiten Dämm
elementen und der Auflagerfläche kann ein Luftspalt vorgesehen
sein. Dieser Luftspalt ergibt sich beispielsweise, wenn die
Dicke der zweiten Dämmelemente kleiner ist als der Abstand der
Leistenplatte von der Auflagerfläche.
Eine typischer Höhe des Luftspalts beträgt zwischen 0,8 und 3
mm. Dieser Bereich berücksichtigt bereits eine Zunahme der Höhe
des Luftspalts in der Richtung aus der Spur heraus, wie er bei
einer konstanten Dicke der zweiten Dämmelemente auftritt.
Der Ausbildung eines Luftspalts im Bereich der zweiten Dämm
elemente steht nicht entgegen, daß Dämmelemente im Übergangs
bereich zwischen den ersten und den zweiten Dämmelementen lokal,
beispielsweise angrenzend an die Spur, sogar unter ständiger
Vorspannung bei eingebautem, aber unbelastetem Schienenlager
stehen.
Die in den Ansprüchen 6 bis 10 angegebenen Grenzen für die
Federkennlinien der einzelnen Dämmelemente des neuen
Schienenlagers bzw. des gesamten Schienenlagers sind das
Ergebnis aufwendiger Abstimmungen. Das Einhalten der Grenzen
ermöglicht es, mit der Wahl der Shorehärte der Dämmelemente eine
bestimmte Gesamthärte bzw. -weichheit einzustellen, um beson
deren Randbedingungen Rechnung zu tragen. Damit ist das neue
Schienenlager bei jeder Gesamthärte für verschiedene Achslasten
geeignet. Auch bei einer geringen Shorehärte der Dämmelemente
sorgt die Progressivität der jeweiligen Federkennlinien dafür,
daß die Auslenkung des Schienenkopfs auf ein zulässiges Maß
beschränkt bleibt.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen
näher erläutert und beschrieben. Dabei zeigt:
Fig. 1 einen Querschnitte durch Teile des schalldämmenden
Schienenlagers,
Fig. 2 eine Draufsicht auf das Schienenlager gemäß Fig. 1,
Fig. 3 einen weiteren Querschnitt durch das Schienenlager
gemäß Fig. 1,
Fig. 4 eine Zuordnung von Federkräften F1 bis F3 und Fges bei
dem Schienenlager gemäß den Figur und
Fig. 5 bis 7 zeigen verschiedene Federkennlinien zu den
Federkräften gemäß Fig. 4.
Das in Fig. 1 teilweise dargestellte Schienenlager 1 dient zur
Lagerung einer Schiene 2 mit einem Kopf 3, einem Fuß 4 und einem
den Kopf 3 mit dem Fuß 4 verbindenden Steg 5. Die Schiene 2
bildet mit einer weiteren Schiene eine Spur 33. Diese hier nicht
dargestellte weitere Schiene ist rechts von der Schiene 2 an
geordnet. Der Bereich rechts von der Schiene 2 wird daher im
folgenden als innerhalb der Spur 33 liegend und der Bereich
links von der Schiene 2 als außerhalb der Spur 33 liegend
bezeichnet. Die Schiene 2 ist bezogen auf eine horizontale Ebene
leicht in die Spur 33 hinein geneigt ausgerichtet. Die Schiene
2 ist unter Zwischenordnung einer harten Kunststoffplatte 7
durch in Fig. 1 nicht dargestellte Klemmelemente auf eine
Leistenplatte 6 aufgeklemmt. Die Kunststoffplatte 7 verhindert
einen direkten metallischen Kontakt zwischen der Schiene 2 und
der ebenfalls aus Metall ausgebildeten Leistenplatte 6. Die
Leistenplatte 6 ist in dem Schienenlager 1 innerhalb eines
metallischen Rahmens 8 angeordnet. Dabei stehen die Leisten
platte 6 und der Rahmen 8 nicht direkt miteinander in Verbin
dung, vielmehr befindet sich zwischen Ihnen ein Elastomer 9, das
einstückig an die Leistenplatte 6 und den Rahmen 8 anvulkani
siert ist. Das Elastomer 9 bildet verschiedene Dämmelemente aus,
die im folgenden näher beschrieben werden. Daneben überzieht das
Elastomer 9 auch Teile des Rahmens 8 und der Leistenplatte 6,
was jedoch für die Erfindung ohne nähere Bedeutung ist. Der
Rahmen 8 ist zur Befestigung des Schienenlagers 1 auf einer
horizontal ausgerichteten Auflagerfläche 32 vorgesehen. Im nicht
befestigten Zustand des Schienenlagers 1 können einzelne
Dämmelemente über die hier mit der Auflagerfläche 32 zusammen
fallende ebene Unterseite 10 des Rahmens 8 nach unten über
stehen. Unterhalb der Schiene 2 sind zwischen der Leistenplatte
6 und der Auflagerfläche 32 von dem Elastomer 9 ausgebildete
erste Dämmelemente 11 vorgesehen. Diese ersten Dämmelemente 11
weisen zusammen eine erste Federkennlinie auf, die ein relativ
weiches Einfedern der Schiene 2 bis zu einem vorgegebenen
vertikalen Federweg erlaubt. Dieser vorgegebene vertikale
Federweg hängt von der Auslegung der Härte des Schienenlagers 1
ab und weist typischerweise einen Wert im Millimeterbereich auf.
Außerhalb der Spur 33 sind zwischen der Leistenplatte 6 und der
Auflagerfläche 32 zweite Dämmelemente 12 vorgesehen, die eben
falls von dem Elastomer 9 ausgebildet werden. Diese zweiten
Dämmelemente 12 weisen beim vertikalen Einfedern der Leisten
platte 6 eine von der ersten abweichende zweite Federkennlinie
auf. Bis zu dem vorgegebenen vertikalen Federweg der Leisten
platte 6 verläuft die zweite Federkennlinie unterhalb der ersten
Federkennlinie. Bei größeren vertikalen Federwegen der Leisten
platte 6 steigt die zweite Federkennlinie stärker als die erste
Federkennlinie an. Dabei ist der Abstand 13 zwischen der
Leistenplatte 6 und der Auflagerfläche 32 im Bereich der zweiten
Dämmelemente 12 deutlich kleiner als derjenige im Bereich der
ersten Dämmelemente 11. Der Abstand 13 nimmt aber von der Spur
33 weg zu. In dieser Richtung weisen die zweiten Dämmelemente 12
eine konstante Dicke 14 auf, die immer kleiner als der Abstand
13 ist. So liegen die an die Leistenplatte anvulkanisierten
zweiten Dämmelemente 12 bei der nicht eingefederten Leisten
platte 6 noch nicht auf der Auflagerfläche 32 für das Schienen
lager 1 auf. Vielmehr ist ein Luftspalt 17 vorgesehen, dessen
Höhe 30 mindestens 1,2 mm beträgt und aus der Spur 33 heraus auf
2,2 mm anwächst, was einem Winkel 31 zwischen der Unterseite der
Dämmelemente 12 bzw. der Leistenplatte 6 und der Auflagerfläche
32 von 0,7° entspricht. Das heißt, die zweiten Dämmelemente
liegen ab einem vertikalen Federweg von 1,2 mm sowohl an der
Leistenplatte 6 als auch an der Auflagerfläche 32 an und werden
dann auf Druck beansprucht. Die Druckbeanspruchung erfolgt dabei
nicht lokal sondern verteilt über die gesamte Breite der zweiten
Dämmelemente 12, da in der Praxis mit dem vertikalen Federweg
auch ein leichte Verkippung der Schiene 2 aus der Spur heraus
erfolgt, die den Winkel 31 kompensiert. Die Druckbelastung der
zweiten Dämmelemente 12 ergibt dann jedoch eine Gegenkraft, die
einem weiteren Verkippen der Schiene 2 bzw. der Leistenplatte 6
aus der Spur 33 heraus entgegenwirkt. Ein solches Verkippen
wirkt sich im Bereich der zweiten Dämmelemente 12 durch
vergrößerte vertikale Federwege der Leistenplatte 6 aus als ein
vertikales Einfedern. Dies liegt an der aus der Spur 33 heraus
verlängerten Leistenplatte 6, die bei einem Verkippen der
Schiene 2 als Hebel wirkt. Die zweiten Dämmelemente 12 lassen
die großen vertikalen Federwege beim Verkippen der Schiene 2 aus
der Spur 33 heraus nicht zu. Dies liegt an der zweiten Feder
kennlinie, wobei die Gegenkraft der zweiten Dämmelemente durch
den Hebel der Leistenplatte 6 noch übersetzt wird. In einem
Bereich 15 innerhalb der Spur 33 übergreift der Rahmen 8 die
Leistenplatte 6. Dieser Übergriff ist die einzige Form, in der
der Rahmen 8 die Leistenplatte 6 zu der Auflagerfläche 32 hin
sichert. Ansonsten besteht keinerlei formschlüssige Befestigung
der Leistenplatte 6 an dem Rahmen 8, sondern es liegt nur die
Verbindung über das an beide Bauteile anvulkanisierte Elastomer
9 vor. Dritte Dämmelemente 16, die seitlich zwischen der
Leistenplatte 6 und dem Rahmen 8 angeordnet sind, wirken einem
seitlichen Verschieben der Leistenplatte 6 gegenüber dem Rahmen
8 entgegen.
Das Schienenlager gemäß Fig. 1 ist in den Fig. 2 und 3 noch
einmal in einer Draufsicht bzw. einem zweiten Querschnitt darge
stellt. Dabei sind in Fig. 2 Schnittlinien A-A und B-B einge
tragen, die den Darstellungen gemäß den Fig. 1 und 3 entspre
chen. Fig. 4 zeigt, daß der Rahmen 8 die Leistenplatte 6 voll
ständig umschließt, wobei beide Bauteile nicht symmetrisch zu
der Schiene 2 angeordnet sind. Das Lager ist auch nicht punkt
symmetrisch ausgebildet. Punktsymmetrisch ist nur die Anordnung
von Befestigungselementen für das Schienenlager 1 auf der Aufla
gerfläche 32 und für die Schiene 2 auf der Leistenplatte 6. Für
die Befestigung des Schienenlagers 8 auf der Auflagerfläche 32
sind zwei diagonal gegenüberliegende Langlöcher 18 in dem Rahmen
8 vorgesehen, von denen dasjenige innerhalb der Spur 33 von
einer Schraube 19 und einer I-Scheibe 20 abgedeckt ist. Die I-
Scheibe 20 wird durch seitliche Führungsstege 21 geführt. Für
die Befestigung der Schiene 2 auf der Leistenplatte 6 weist die
Leistenplatte 6 T-förmige Durchbrechungen 22 auf. Durch die
Durchbrechungen 22 sind Köpfe von Schrauben 23 unter die
Leistenplatte 6 führbar, auf die Muttern 24 aufgeschraubt
werden, um Spannklemmen 25 auf den Fuß der Schiene 4 zu beauf
schlagen. Für die Spannklemmen 25 sind Abstützrinnen 26 auf der
Leistenplatte 6 vorgesehen. Zwischen den Muttern 24 und den
Spannklemmen 25 sind Unterlegscheiben 27 vorgesehen. Die Spann
klemmen 25 und ihre Befestigung 23, 24 weisen keinen unmittel
baren Kontakt zu dem Rahmen 8 auf. Im oberen Bereich von Fig.
4 ist die Anordnung der Spannklemme 25 außerhalb der Spur 33
wiedergegeben. Unterhalb der Spannklemme 25 sind die Dämm
elemente 12 zwischen der Leistenplatte 6 und der Auflagerfläche
32 vorgesehen. Der Bereich der Dämmelemente 12 wird dabei durch
die Außenkante der Leistenplatte 6 und eine punktierte Linie 28
begrenzt. Aufgrund des wirksamen Hebels der Leistenplatte 6 in
dem Bereich der zweiten Dämmelemente 12 reicht diese geringe
Flächenausdehnung der zweiten Dämmelemente 12 aus. Innerhalb der
punktierten Linie 28 befindet sich unter der Leistenplatte 6 ein
Hohlraum, in dem sich der Kopf der Schraube 23 befindet. Inner
halb der Spur 33, den zweiten Dämmelementen 12 gegenüberliegend
übergreift der Rahmen 8 in dem Bereich 15 die Leistenplatte 6.
Dort wo innerhalb der Spur 33 in der unteren Hälfte von Fig. 4
eine zweite Spannklemme 25 mit Hilfe der T-förmigen Durch
brechung 22 anzubringen ist, sind keine zweiten Dämmelemente 12
vorgesehen. Ebenso fehlt in der unteren Hälfte von Fig. 4,
außerhalb der Spur 33 der Übergriff des Rahmens 8 über die Lei
stenplatte 6. Dies ist jeweils dadurch zu erklären, daß die
auftretende Verkippungsgefahr der Schiene nur aus der Spur 33
heraus besteht.
Fig. 3 läßt den Gesamtaufbau des Schienenlagers gemäß den
Fig. 1 und 2 noch deutlicher werden. Insbesondere ist zu
erkennen, wie mit den Schrauben 19 und den I-Scheiben 20 das
Schienenlager 1 auf der Auflagerfläche 32 quer zur Spur 33
justierbar ist. Hierzu weisen der Rahmen 8 und seine Oberseite
und die I-Scheibe 20 an ihrer Unterseite gegenläufig geneigte
Oberflächen auf. Zur Sicherung der Schraube 19 ist zwischen der
Schraube 19 und der I-Platte ein Federring 29 vorgesehen. Die
Schraube 19 reicht durch den Rahmen 8 bis in den Untergrund der
Auflagerfläche 32. Dies ist in der Regel eine Betonschwelle, auf
der eine harte Kunststoffplatte in Epoxidharzmörtel eingebettet
ist. Die Oberfläche der Kunststoffplatte bildet die ebene Auf
lagerfläche 32 für das Schienenlager 1.
Fig. 4 erläutert die Aufnahme der verschiedenen Federkenn
linien, wie sie in den Ansprüchen 6 bis 10 allgemein beschrieben
sind, und wie sie im folgenden näher diskutiert werden. Die
Gesamtfederkennlinie entspricht der Einsenkung der Leistenplatte
6 aufgrund einer Kraft Fges, die vertikal von oben auf den
Schienenkopf 3 der Schiene 2 wirkt. Konkret wird die vertikale
Einsenkung des Schienenkopfs 3 als Weg S gesetzt. Die Kraft F1
ist die Gegenkraft der ersten Dämmelemente 11 unterhalb der
Schiene 2. Sie wird durch Druckbelastung der Dämmelemente 11 in
vertikaler Richtung von unten bei festgehaltener Leistenplatte
6 bestimmt. Dabei wird nur der Teil der Auflagerfläche 32 mit
der Kraft F1 beaufschlagt, der den Dämmelementen 11 entspricht.
Die Federkennlinie der zweiten Dämmelemente 12 wird durch
Aufzeichnung der Kraft F2 und des zugehörigen Wegs bei einer
Druckbelastung der Dämmelemente 12 von unten bei festgehaltener
Leistenplatte 6 bestimmt. Dabei ist der Weg S2 = 0 so festgelegt,
daß er mit der beginnenden Gegenkraft der Dämmelemente 12
zusammenfällt. Das heißt, die Höhe 30 des Luftspalts 17 ist bei
einem Vergleich von S2 mit dem zu F1 gehörigen S noch hinzu
zuaddieren. Weiterhin ist die Richtung von F2 gegenüber der
Vertikalen um den Winkel 31 verkippt. Die Federkennlinie bei
seitlichen Belastungen des Schienenlagers 1 berücksichtigt die
seitliche Kraft F3, die von den Dämmelementen 16 abgefangen wird.
Dabei sind insbesondere die Dämmelemente 16 außerhalb der Spur
33 für das Abtragen der seitlichen Belastung von Bedeutung.
Fig. 5 zeigt für ein Schienenlager 1, bei dem das Elastomer 9
der Dämmelemente 11 und 12 eine Härte von 75° Shore A aufwies.
Dabei handelt es sich um tatsächlich aufgenommene Werte, an die
statistisch eine Funktion dritter Ordnung angepaßt wurde. Die
Kurve für Fges, die mit durchgezogener Linie wiedergegeben ist,
folgt einer Funktion
Fges = -0,02035736 . S3 + 3,81448119 . S2 + 1,36997226 . S.
Der Verlauf von F1, der mit strichpunktierter Linie wiedergegeben
ist, folgt einer Funktion
F1 = -0,2475437 . S3 + 4,590330216 . S2 - 1,70445892 . S.
Der Verlauf von F2, der mit punktierter Linie wiedergegeben ist,
folgt einer Funktion
F2 = 0,75171504 S2 3 + 3,296188813 . S2 + 1,37261885 . S.
Zu erkennen ist, daß der Verlauf von F2 deutlich progressiver
ist als derjenige von S1. Fges liegt zwischen den beiden Einzel
kräften. Beim direkten Vergleich der Federkennlinien ist aber
noch zu berücksichtigen, daß F2 tatsächlich erst nach Überwindung
des Luftspalts 17 gemäß Fig. 1 einsetzt. Insofern müßte der
Verlauf von F2 tatsächlich noch nach rechts, daß heißt zu
größeren Einsenkungen hin, verschoben werden.
Fig. 6 stellt dem aus Fig. 5 bekannten und hier mit durch
gezogener Linie wiedergegebenen Verlauf von Fges eines Schienen
lagers, bei dem das die Dämmelemente 11 und 12 ausbildende
Elastomer eine Härte von 75° Shore-A aufweist, die Kraft Fges
gegenüber, die bei einem Schienenlager 1 als Gegenkraft zu einer
Einsenkung der Schiene 2 auftritt, bei dem das Elastomer eine
Härte von 50° Shore-A aufweist. Der Verlauf von Fges ist hier
weniger progressiv. Bei noch höheren Einsenkungswerten, als sie
in Fig. 6 dargestellt sind, steigt er aber so stark an, so daß
auch hier eine ausreichende Stabilisierung des Schienenkopfs
gegenüber seitlichen Verkippungen gegeben ist. Fges für das 50°
Shore-A Schienenlager folgt einer Funktion
Fges = 0,06912369 . S3 + 1,19920588 . S2 + 0,87725217 . S.
Die zugehörigen Verläufe der Federkennlinien der Dämmelemente 11
und 12 folgen den Funktionen
F1 = 2,87644002 . S3 - 9,30187621 . S2 + 14,99136 . S
und F2 = 1,51390056 . S2 3 - 0,40035417 . S2 2 + 3,45145971 . S.
Bei allen hier angegebenen Funktionen sind etwaige konstante
Koeffizienten nicht berücksichtigt. Wie aus den Fig. 5 und 6
zu entnehmen ist, bewegen sich diese konstanten Koeffizienten in
einer Größenordnung von unterhalb 1 kN und sind daher in dem
Bereich der relevanten Belastungen Fges von insbesondere größer
10 kN unbeachtlich.
Fig. 7 gibt den Verlauf von F3 über der seitlichen Verschiebung
gemäß Fig. 4 anhand tatsächlich gemessener Einzelwerte wieder.
Hierbei ist ersichtlich, daß sich die Steifigkeit des Schienen
lagers 1 gegenüber seitlichen Verschiebungen ab einer Verschie
bung von etwa 1,5 mm einem Tangentenwert von 15 kN/mm annähert.
Hierdurch wird die Schiene in seitlicher Richtung auch bei
großen Querbelastungen ausreichend stabilisiert. Der Verlauf von
F3 ist unabhängig von der Härte der Dämmelemente 11 und 12
einzustellen. Hierzu können die Dämmelemente 16 eine von den
Dämmelementen 11 und 12 abweichende konstante Härte aufweisen
oder ihre Dicke ist bei abnehmender Härte des Elastomers 9
geringer zu wählen, um die seitliche Stabilität der Schiene auch
bei einer sehr weichen Gesamtausbildung des Schienenlagers 1
sicherzustellen.
1
- Schienenlager
2
- Schiene
3
- Kopf
4
- Fuß
5
- Steg
6
- Leistenplatte
7
- Kunststoffplatte
8
- Rahmen
9
- Elastomer
10
- Unterseite
11
- erste Dämmelemente
12
- zweite Dämmelemente
13
- Abstand
14
- Dicke
15
- Bereich
16
- dritte Dämmelemente
17
- Luftspalt
18
- Langloch
19
- Schraube
20
- I-Scheibe
21
- Führungssteg
22
- Durchbrechung
23
- Schraube
24
- Mutter
25
- Spannklemme
26
- Abstützrinne
27
- Unterlegscheibe
28
- Linie
29
- Federring
30
- Höhe
31
- Winkel
32
- Auflagerfläche
33
- Spur
Claims (10)
1. Schalldämmendes Schienenlager für eine zu einer Spur
gehörige Schiene mit einer Leistenplatte zur Lagerung der
Schiene und mit einem Rahmen zur Befestigung des Schienenlagers
auf einer Auflagerfläche, wobei die Leistenplatte und die
Auflagerfläche sowie die Leistenplatte und der Rahmen
ausschließlich über elastische Dämmelemente in Verbindung
stehen, wobei in einem ersten Bereich unterhalb der Schiene
zwischen der Leistenplatte und der Auflagerfläche erste
Dämmelemente mit einer ersten Federkennlinie beim vertikalen
Einfedern der Leistenplatte angeordnet sind, wobei in einem
zweiten Bereich außerhalb der Spur zwischen der Leistenplatte
und der Auflagerfläche zweite Dämmelemente mit einer zweiten
Federkennlinie beim vertikalen Einfedern der Leistenplatte
angeordnet sind, wobei die zweite Federkennlinie bis zu einem
vorgegebenen vertikalen Federweg der Leistenplatte unterhalb der
ersten Federkennlinie verläuft und bei größeren vertikalen
Federwegen als dem vorgegebenen maximalen Federweg der Leisten
platte stärker als die erste Federkennlinie ansteigt, wobei der
Abstand zwischen der Leistenplatte und der Auflagerfläche in dem
zweiten Bereich kleiner als in dem ersten Bereich ist und wobei
seitlich zwischen der Leistenplatte und dem Rahmen dritte Dämm
elemente vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß in dem
zweiten Bereich der Abstand (13) zwischen der Leistenplatte (6)
und der Auflagerfläche (32) mit wachsender Entfernung von der
Spur (33) zunimmt.
2. Schienenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Dicke (14) der zweiten Dämmelemente (12) mit wachsender
Entfernung von der Spur (33) zunimmt oder in dieser Richtung
konstant ist.
3. Schienenlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Winkel (31) zwischen der Leistenplatte (6) und der Auflager
fläche (32) zwischen 0,5° und 1° beträgt.
4. Schienenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß zwischen den an der Leistenplatte (6) ange
ordneten zweiten Dämmelementen (12) und der Auflagerfläche (32)
ein Luftspalt (17) vorgesehen ist.
5. Schienenlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Höhe (30) des Luftspalts zwischen 0,8 und 3 mm beträgt.
6. Schienenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Gesamtfederkennlinie des gesamten
Schienenlagers (1) beim vertikalen Einfedern der Leistenplatte
(6) im Bereich der für die Schalldämmung relevanten Belastungen
des Schienenlagers (1) mit einem Fehler von höchstens +/-10%,
vorzugsweise von höchstens +/- 5%, der nachstehenden Gleichung
(I) folgt:
Fges = Ages . S3 + Bges . S2 + Cges . S (I),
wobei Fges die Belastung in kN, S der vertikale Federweg in mm und Ages, Bges und Cges Koeffizienten sind, für die die Gleichungen (II) bis (IV) gelten:
Ages = 0,25929 - 0,0036 . H (II),
Bges = -4,135 + 0,10489 . H (III) und
Cges = -0,1220 + 0,01975 . H (IV),
wobei H der Betrag der Härte der ersten und zweiten Dämmelemente (11, 12) in ° Shore A ist.
Fges = Ages . S3 + Bges . S2 + Cges . S (I),
wobei Fges die Belastung in kN, S der vertikale Federweg in mm und Ages, Bges und Cges Koeffizienten sind, für die die Gleichungen (II) bis (IV) gelten:
Ages = 0,25929 - 0,0036 . H (II),
Bges = -4,135 + 0,10489 . H (III) und
Cges = -0,1220 + 0,01975 . H (IV),
wobei H der Betrag der Härte der ersten und zweiten Dämmelemente (11, 12) in ° Shore A ist.
7. Schienenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die erste Federkennlinie der ersten
Dämmelemente (11) beim vertikalen Einfedern der Leistenplatte
(6) im Bereich der für die Schalldämmung relevanten Belastungen
des Schienenlagers (1) mit einem Fehler von höchstens +/-10%,
vorzugsweise von höchstens +/-5%, der nachstehenden Gleichung
(V) folgt:
F1 = A1 . S3 + B1 . S2 + C1 . S (V),
wobei F1 die Belastung in kN, S der vertikale Federweg in mm und A1, B1 und C1 Koeffizienten sind, für die die Gleichungen (VI) bis (VIII) gelten:
A1 = 8,6533 - 0,1237 . H1 (VI),
B1 = -35,63 + 0,55179 . H1 (VII) und
C1 = -46,296 - 0,6623 . H1 (VIII),
wobei H1 der Betrag der Härte der ersten Dämmelemente (11) in ° Shore A ist.
F1 = A1 . S3 + B1 . S2 + C1 . S (V),
wobei F1 die Belastung in kN, S der vertikale Federweg in mm und A1, B1 und C1 Koeffizienten sind, für die die Gleichungen (VI) bis (VIII) gelten:
A1 = 8,6533 - 0,1237 . H1 (VI),
B1 = -35,63 + 0,55179 . H1 (VII) und
C1 = -46,296 - 0,6623 . H1 (VIII),
wobei H1 der Betrag der Härte der ersten Dämmelemente (11) in ° Shore A ist.
8. Schienenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die zweite Federkennlinie der zweiten
Dämmelemente (12) beim vertikalen Einfedern der Leistenplatte
(6) im Bereich der für die Schalldämmung relevanten Belastungen
des Schienenlagers (1) mit einem Fehler von höchstens +/-10%,
vorzugsweise von höchstens +/-5%, der nachstehenden Gleichung
(IX) folgt:
F2 = A2 . S2 3 + B2 . S2 2 + C2 . S2 (IX),
wobei F2 die Belastung in kN, S2 der mit der Gegenkraft der zweiten Dämmelemente beginnende Federweg beim Zusammendrücken der zweiten Dämmelemente (12) in mm und A2, B2 und C2 Koeffizi enten sind, für die die Gleichungen (X) bis (XII) gelten:
A2 = 3,0328 - 0,0305 . H2 (X),
B2 = -7,738 + 0,14768 . H2 (XI) und
C2 = -7,5346 - 0,0830 . H2 (XII),
wobei H2 der Betrag der Härte der zweiten Dämmelemente (12) in ° Shore A ist.
F2 = A2 . S2 3 + B2 . S2 2 + C2 . S2 (IX),
wobei F2 die Belastung in kN, S2 der mit der Gegenkraft der zweiten Dämmelemente beginnende Federweg beim Zusammendrücken der zweiten Dämmelemente (12) in mm und A2, B2 und C2 Koeffizi enten sind, für die die Gleichungen (X) bis (XII) gelten:
A2 = 3,0328 - 0,0305 . H2 (X),
B2 = -7,738 + 0,14768 . H2 (XI) und
C2 = -7,5346 - 0,0830 . H2 (XII),
wobei H2 der Betrag der Härte der zweiten Dämmelemente (12) in ° Shore A ist.
9. Schienenlager nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß der für die Schalldämmung relevante Bereich
der Belastungen des Schienenlagers (1) bei 1 bis 10 kN beginnt
und bei der Belastung endet, die sich aufgrund der auf die
Schiene (2) einwirkenden größten Achslast ergibt, für die das
Schienenlager (1) ausgelegt ist, sowie mindestens 10 kN abdeckt.
10. Schienenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Federkennlinie des Schienenlagers (1)
bei seitlichen Verschiebungen der Leistenplatte (6) senkrecht
aus der Spur (33) in einem Bereich beginnend mit einer
seitlichen Verschiebung von höchstens 2 mm eine Tangenten
steifigkeit von mindestens 10 kN/mm, vorzugsweise in einem
Bereich beginnend mit einer seitlichen Verschiebung von 1,5 mm
eine Tangentensteifigkeit von mindestens 15 kN/mm aufweist.
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DE1999124891 DE19924891C1 (de) | 1999-06-01 | 1999-06-01 | Schalldämmendes Schienenlager |
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- 2000-05-24 AU AU49248/00A patent/AU4924800A/en not_active Abandoned
- 2000-05-24 WO PCT/EP2000/004700 patent/WO2000073587A1/de active Application Filing
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EP4345210A1 (de) * | 2022-09-27 | 2024-04-03 | Ortwein, Elisabeth | Schienenlagerungseinrichtung zur schalldämpfenden lagerung einer schiene |
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