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Die Erfindung betrifft eine elastische Platte, insbesondere eine Schienenunterlegeplatte,
die vorzugsweise aus einem elastischen Kunststoff oder Gummi gefertigt ist, die
hauptsächlich in permanenten Wegen des Eisenbahntransports als ein Vibrationen abschwächendes und
dynamische Lasten absorbierendes Element, die von Fahrzeugen auf Schienen übertragen
werden, verwendet wird.
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Es sind viele Design-Lösungen von elastischen Schienenunterlegeplatten von einer
grundsätzlich rechteckigen, flachen Form bekannt, die aus Kunststoff oder Gummi gefertigt
sind, die in Bahntransport-Bahnkörpern als ein Vibrationen abschwächendes und dynamische
Lasten absorbierendes Element verwendet werden. Jede Kunststoff-Schienenunterlegeplatte
hat zwei gegenüberliegende Seiten, von denen eine von diesen bestimmt ist, um über der
Oberseite eines Gleis-Unterbau-Mittels oder der Oberseite einer metallischen Lagerplatte zu
liegen und von denen die andere Seite bestimmt ist, unter der Unterseite eines Gleisfußes oder
der Unterseite einer metallischen Dichtung zu liegen. Eine oder zwei gegenüberliegende
Seiten der Platten sind mit unterschiedlichen Profilen versehen, wie zum Beispiel Gräben,
Pfosten oder anderen Vorsprüngen, um dynamische Eigenschaften der elastischen
Schienenunterlegeplatte zu verbessern und Dynamiküberschreitungen, die zum Gleis-Unterbau
übertragen werden, zu verrigern.
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Aus der deutschen Patentschrift Nr. 865147 ist eine elastische Schienenunterlegeplatte
bekannt, die aus einer dünnen Mittelplatte und regelmäßig beabstandeten, auf der Platte
gegenüberliegenden Vorsprüngen besteht, die auf beiden Seiten dieser dünnen Mittelplatte
hervortreten, wobei die Vorsprünge einen kreisförmigen oder ähnlichen Querschnitt aufweisen.
Aus der französischen Patentschrift Nr. 1211567 ist eine elastische
Schienenunterlegeplatte bekannt, die auf ihren zwei Hauptseiten viele zylindrische Vorsprünge oder Vorsprünge
in der Form eines abgeschnittenen Kegels aufweist, die regelmäßig beabstandet auf diesen
beiden Seiten in einer solchen Weise sind, daß Vorsprünge auf einer Seite der Platte
Vorsprüngen auf der anderen Seite direkt gegenüber liegen.
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Aus der britischen Patentschrift Nr. 946936 ist eine elastische Schienenunterlegeplatte
bekannt, die eine Anzahl von unterschiedlichen, Last tragenden Bereichen in der Form von
abgeschnittenen hexagonalen Vorsprüngen, gestaltet als Pyramide, aufweist, die auf beiden
gegenüberliegenden Seiten der Platte gelegen sind und von einander mittels Gräben in der
Gestalt des Buchstabens V getrennt sind. Die hexagonalen Vorsprünge auf den
gegenüberlie
genden Seiten der Platte sind direkt einander gegenüberliegend. In speziellen Ausführungen
der Platte sind die Vorsprünge auf einer Seite der Platte gerundet, konisch oder flach.
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Aus der europäischen Patentschrift Nr. 169685 ist eine elastische
Schienenunterlegeplatte bekannt, die aus einer Membran aus einem elastischen Material, zum Beispiel aus
natürlichen Gummi, und aus Vorsprüngen von Knopf-ähnlicher Gestalt besteht, die in
gegensätzlichen Richtungen auf beiden Hauptseiten der Platte hervortreten. Diese Knopfähnlichen
Vorsprünge mit grundsätzlich zylindrischer Gestalt sind von der gleichen Größe und
ausgeglichen beabstandet über beide Seiten der Platte.
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Aus der USA Patentschrift Nr. 4648554 und der europäischen Patentanmeldung Nr.
279094 ist eine elastische Schienenunterlegeplatte bekannt, die viele in regelmäßigen
Abständen getrennte kreisförmige Grübchen umfasst, die auf gegenüberliegenden Seiten der Platte
ausgebildet sind. Mittelpunkte der besagten kreisförmigen Grübchen, die auf einer Seite der
Schienenunterlegeplatte ausgebildet sind, sind parallel in lateraler Richtung relativ zu den
Mittelpunkten der kreisförmigen Grübchen versetzt, die auf der gegenüberliegenden Seite der
Platte ausgebildet sind, so daß die Platten ein Netzwerk von ineinandergreifenden
Gewölbebrücken-Bereichen bilden, wenn besagte Platte im Querschnitt betrachtet wird. Jedes der
meist kreisförmigen Grübchen auf einer Seite der Platte liegt zwischen vier Grübchen, die auf
der gegenüberliegenden Seite der Platte gelegen sind.
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Aus der USA Patentschrift Nr. 4971247 ist auch eine elastische Schienenunterlegeplatte
bekannt, die Vorsprünge in der Form von getrennten Inseln aufweist, zum Beispiel
winkelförmig, auf einer Seite oder auf beiden gegenüberliegenden Seiten.
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Aus der USA Patentschrift Nr. 5195679 ist auch eine elastische Schienenunterlegeplatte
bekannt, die Vorsprünge aufweist, die versetzt auf der einen Seite der Platte bezüglich
Vorsprüngen auf der anderen Seite der Platte sind, so daß, wenn die Platte horizontal gelegen ist,
keine vertikale Linie durch mehr als einen Vorsprung verläuft. Jeder Vorsprung ist eine
separate Insel und hat eine Stirnfläche kreisförmiger oder rechteckiger Gestalt. Die Vorsprünge
sind kurze Zylinder oder verlängerte rechteckige Prismen.
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Aus der USA Patentschrift Nr. 5335850 ist auch eine elastische Schienenunterlegeplatte
bekannt, die aus einem zentralen Kern und vielen regelmäßig beabstandeten Knöpfen besteht,
die auf beiden gegenüberliegenden Seiten des Kerns hervorspringen. Die Knöpfe haben zwei
verschiedene Höhen und sind versetzt zueinander derart, daß die höheren Knöpfe auf der
ersten Seite der Platte den niedrigeren Knöpfen auf der anderen Seite der Platte entgegengesetzt
sind und die niedrigeren Knöpfe auf der ersten Seite der Platte den höheren Knöpfen auf der
anderen Seite entgegengesetzt sind. Alle Knöpfe sind frei stehend ohne Verbindung
dazwi
schen oberhalb des besagten Kerns und haben umgebende Seitenwände mit nach außen
konvexer Krümmung.
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Eine elastische Platte gemäß der Erfindung, die aus einem elastischen Kunststoff oder
Gummi gefertigt ist, zwei gegenüberliegende Seiten aufweist, ist dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens eine der besagten Seiten eine Oberfläche ist, die zumindest teilweise als
zumindest ungefähr durch eine einfach und/oder zusammengesetzte trigonometrische
sinusförmige und/oder cosinusförmige Funktion definiert ist, so daß zumindest auf einem Teil von
einer der beiden gegenüberliegenden Seiten der elastischen Platte Vorsprünge und Kavitäten
ausgebildet sind, die alternierend angeordnet sind und weich ineinander überwechseln.
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Es ist vorteilhaft, wenn zumindest auf einer der gegenüberliegenden Seiten der
elastischen Platte zumindest ein Teil aller Vorsprünge Wülste sind und zumindest ein Teil aller
Kavitäten Gräben sind, wobei die Wülste und die Gräben alternierend angeordnet sind und
eine gewellte Oberfläche bilden. Die Wülste und Gräben laufen zusammen Seite an Seite
entlang geraden Linien und/oder Kurven.
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Es ist auch vorteilhaft, wenn zumindest auf einer der gegenüberliegenden Seiten der
elastischen Platte gemäß der Erfindung zumindest ein Teil aller Vorsprünge Kuppeln sind und
zumindest ein Teil aller Kavitäten Becken sind, wobei jede Kuppel von vier benachbarten
Becken und vier benachbarten sattelförmigen Oberflächenfragmenten umgeben ist, wobei die
vier Becken und die vier sattelförmigen Oberflächenfragmente abwechselnd angeordnet sind,
wobei weiterhin jedes der Becken von vier benachbarten Kuppeln und vier benachbarten
sattelförmigen Oberflächenfragmenten umgeben ist, wobei die vier Kuppeln und die vier
sattelförmigen Oberflächenfragmente abwechselnd angeordnet sind.
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Die Erfindung gewährleistet sehr effektive elastische Platten, insbesondere zum
Schienen unterlegen. Während der Durchfahrt eines Schienenfahrzeuges verzerrt sich die elastische
Platte gemäß der Erfindung sanft und weich, das ist der Grund, warum diese Vibrationen gut
abschwächt und Stöße absorbiert, die sich während des Rollens von Schienenfahrzeug-Rädern
auf einem Fragment des Gleises, das direkt auf dieser Platte liegt, entwickeln. Die elastische
Platte gemäß der Erfindung verrutscht nicht bezüglich der unteren Oberfläche des Gleisfußes
und/oder der oberen Oberfläche einer Schwelle, so daß sie nicht aus der Lücke zwischen
einem Gleisfuß und einer Schwelle rutscht, was einen abschleifenden Verschleiß der Schwelle
in ihrem Schienenunterlegeteil vorbeugt und auch die elastische Platte gemäß der Erfindung
gegen Abnutzung schützt. Erfindungsgemäß gibt es während der Kompression der elastischen
Platte in keinem ihrer Punkte eine Konzentration von Stress und das Material der Vorsprünge
überträgt diesen weich und ungehindert, wobei die Kavitäten zunehmend aufgefüllt werden.
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Die Erfindung wird nun durch Beispiele und mit Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben, in denen:
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Fig. 1 eine Draufsicht einer ersten Version einer Verkörperung einer elastischen
Schienenunterlegeplatte gemäß der Erfindung ist;
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Fig. 2 eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A der Fig. 1 der gleichen ersten
Version der Verkörperung der Platte ist;
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Fig. 3 eine axonometrische Ansicht auch der ersten Version der Verkörperung der
Platte ist;
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Fig. 4 eine teilweise Draufsicht und teilweise Querschnittsansicht entlang der Linie D-
D der Fig. 5 einer zweiten Version der Verkörperung einer elastischen
Schienenunterlegeplatte ist;
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Fig. 5 eine Querschnittsansicht entlang der Linie B-B der Fig. 4 der gleichen zweiten
Version der Verkörperung der Platte ist;
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Fig. 6 eine Querschnittsansicht entlang der Linie C-C der Fig. 4 der gleichen zweiten
Version der Verkörperung der Platte ist;
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Fig. 7 eine axonometrische Ansicht auch der zweiten Version der Platte ist;
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Fig. 8 eine Draufsicht einer dritten Version einer Verkörperung der elastischen
Schienenunterlegeplatte gemäß der Erfindung ist, wobei die Ansicht geodesische Linien verwendet,
die den Teil der oberen Oberfläche der elastischen Platte darstellen, der durch eine
zusammengesetzte trigonometrische sinusförmige Funktion definiert ist;
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Fig. 9 eine Querschnittsansicht entlang der Linie E-E der Fig. 8 derselben dritten
Version der Verkörperung der Platte ist;
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Fig. 10 eine axonometrische Ansicht auch der dritten Version der Verkörperung der
Platte ist.
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In der ersten Version der Verkörperung der elastischen Schienenunterlegeplatte gemäß
der Erfindung, gefertigt aus einem elastischen Kunststoff, ist eine von zwei
gegenüberliegenden Seiten, von denen die obere bestimmt ist, die untere Oberfläche eines Gleisfußes zu
berühren, eine Oberfläche, die durch eine einfache trigonometrische sinusförmige Funktion
definiert ist, wobei die Gleichung derselben in rechtwinkligen Koordinaten, auch genannt
Kartesische Koordinaten, wie folgt ist: z = a·sin x; y = b, wo a und b numerische Koeffizienten
sind, der Koeffizient a von Null verschieden ist (a ≠ 0), während x, y, z Koordinaten eines
Kartesischen rechtwinkligen Koordinatensystems sind, das derart aufgebaut ist, daß die
Koordinatenachsen x und y parallel zu der unteren Oberfläche eines Gleisfußes und die
Koordinatenachse z rechtwinklig zu derselben Oberfläche ist. Auf der Oberseite der Platte gemäß der
Erfindung gibt es Vorsprünge in Form von Wülsten 1 und Kavitäten in Form von Gräben 2.
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Die Wülste 1 und Gräben 2 sind alternierend angeordnet und wechseln weich ineinander über,
wobei eine gewellte zylindrische Oberfläche geschaffen ist. Die Wülste 1 und Gräben 2
verlaufen zueinander Seite an Seite entlang geraden parallelen Linien, sie verlaufen mit einem
konstanten Abstand zwischen ihnen. Wohingegen die andere Unterseite der elastischen
Schienenunterlegeplatte gemäß der Erfindung eine flache Oberfläche ist, die bestimmt ist, die
obere Oberfläche des Gleis-Unterbaus zu berühren.
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Während der Durchfahrt eines Schienenfahrzeuges verzerrt sich die elastische
Schienenunterlegeplatte gemäß der Erfindung sanft und weich, das ist der Grund, warum diese
Vibrationen gut abschwächt und Stöße absorbiert, die sich während des Rollens von
Schienenfahrzeug-Rädern auf einem Fragment des Gleises, das direkt auf dieser Platte liegt,
entwikkeln. In der Anfangsphase der Verzerrung werden die Wülste 1, gefertigt auf der Oberseite
der elastischen Schienenunterlegeplatte gemäß der Erfindung, gequetscht und gedrückt, so
daß in diesen beinhaltetes Material weich und ungehindert übertragen wird, wobei die auf der
gleichen Seite der Platte gefertigten Gräben 2 zunehmend ausgefüllt werden. Aufgrund der
sinusförmigen Form der Wülste 1 und Gräben 2 gibt es während des Quetschens der Wülste 1
durch zyklische dynamische Lasten und Vibrationen, die während der Passage eines
Schienenfahrzeuges auftauchen, keinen Rutschen zwischen der Oberfläche der Wülste 1 und der
unteren Oberfläche eines Gleisfußes, was vorteilhafterweise Abnutzung der elastischen
Schienenunterlegeplatte, verursacht durch Schleifen, beschränkt.
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Wenn die Verzerrung, verursacht durch Quetschen und Drücken der elastischen
Schienenunterlegeplatte gemäß der Erfindung, zunimmt, werden die Wülste 1 so gequetscht, daß
die Gräben 2 vollständig aufgefüllt werden. Von diesem Moment an wird die elastische
Schienenunterlegeplatte gemäß der Erfindung vollständig flach und dies ist der Grund, warum
sie bedeutend steifer ist und ihre weitere Verzerrung nur unter bedeutend höherer Last
zunehmen kann. Dieser Wechsel in Steifigkeit der elastischen Schienenunterlegeplatte gemäß
der Erfindung verhindert Bewegung der Schienen in einer Gleiskurve unter dem Einfluß von
lateralen Kräften.
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Die zweite Version der Verkörperung der elastischen Schienenunterlegeplatte gemäß
der Erfindung unterscheidet sich von der ersten Version der Verkörperung dadurch, daß die
Wülste 1a und die Gräben 2a Seite an Seite entlang Kurven in Form von konzentrischen
Ellipsen verlaufen, wobei deren Hauptachsen auf einer von zwei Symmetrieachsen der
elastischen Platte liegen und die Nebenachsen geeignet auf der anderen Symmetrieachse der Platte
liegen. In der Anfangsphase der Verzerrung werden die Wülste 1a, die auf der Oberseite der
elastischen Schienenunterlegeplatte gemäß der Erfindung gefertigt sind, derart gequetscht und
gedrückt, daß das Material, das in diesen enthalten ist, sich weich und ungehindert übertragen
wird, wobei die Gräben 2a, die auf der gleichen Seite der Platte gefertigt sind, zunehmend
ausgefüllt werden. Aufgrund der sinusförmigen Form der Wülste 1a und Gräben 2a gibt es
während des Quetschens der Wülste 1a keine Verschiebung der oberen Oberfläche der
elastischen Schienenunterlegeplatte gemäß der Erfindung im Verhältnis zu der unteren Oberfläche
eines Gleisfußes. In dem Fall, daß die Wülste 1a und die Gräben 2a Seite an Seite entlang
konzentrischer Ellipsen verlaufen, ist die Steifigkeit der elastischen Schienenunterlegeplatte
gemäß der Erfindung in der Anfangsphase der Verzerrung unterschiedlich in
unterschiedlichen Fragmenten ihrer oberen Oberfläche.
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Es sind auch solche Verkörperungen der elastischen Schienenunterlegeplatte gemäß der
Erfindung möglich, daß diese all die Design-Merkmale der ersten oder zweiten Version
beinhalten, ausschließlich einer. Nämlich verlaufen die Wülste und die Gräben in diesen anderen
Verkörperungen zusammen Seite an Seite teilweise entlang geraden Linien und teilweise
entlang Kurven mit einem konstanten Abstand zwischen ihnen. In noch weiteren
Verkörperungen verlaufen die Wülste und die Gräben Seite an Seite, wobei sie sich einander annähern
und/oder voneinander weglaufen.
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In der dritten Version der Verkörperung der elastischen Schienenunterlegeplatte gemäß
der Erfindung, gefertigt aus einem elastischen Kunststoff, ist eine von zwei
gegenüberliegenden Seiten, von denen die obere bestimmt ist, die untere Oberfläche eines Gleisfußes zu
berühren, eine Oberfläche, die durch eine zusammengesetzte trigonometrische sinusförmige
Funktion definiert ist, wobei die Gleichung derselben in rechtwinkligen Koordinaten, auch
genannt Kartesische Koordinaten, wie folgt ist: z = a·sin x + b·sin y, wo a und b
numerische Koordinaten verschieden von Null (a ≠ 0, b ≠ 0), während x, y, z Koordinaten eines
Kartesischen rechtwinkligen Koordinatensystems sind, das derart aufgebaut ist, daß die
Koordinatenachsen x und y parallel zu der unteren Oberfläche eines Gleisfußes und die
Koordinatenachse z rechtwinklig zu derselben Oberfläche ist. Auf der Oberseite der elastischen
Schienenunterlegeplatte gemäß der Erfindung sind alternierend Vorsprünge in Form von Kuppeln 3
und Kavitäten in Form von Becken 4 geschaffen. Die Kuppeln 3 und die Becken 4 sind
alternierend angeordnet. Jede Kuppel 3 ist von vier benachbarten Becken und vier benachbarten
sattelförmigen Oberflächenfragmenten 5 umgeben, wobei die vier Becken 4 und die vier
sattelförmigen Oberflächenfragmente 5 alternierend angeordnet sind. Ebenso ist jedes Becken 4
von vier benachbarten Kuppeln 3 und vier benachbarten sattelförmigen
Oberflächenfragmenten S umgeben, wobei die vier Kuppeln 3 und die vier sattelförmigen Oberflächenfragmente 5
alternierend angeordnet sind. Wohingegen ist die andere Unterseite der elastischen
Schienenunterlegeplatte gemäß der Erfindung eine flache Oberfläche, die bestimmt ist, die obere
Oberfläche eines Gleis-Unterbaus zu berühren.
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Während der Durchfahrt eines Schienenfahrzeuges verzerrt sich die elastische
Schienenunterlegeplatte gemäß der Erfindung derart, daß die Kuppeln 3 auf der Oberseite der Platte
gequetscht und gedrückt werden, so daß das Material, das in diesen enthalten ist, sich weich
und ungehindert übertragen wird, wobei die Becken 4, die auf der gleichen Seite der Platte
gefertigt sind, zunehmend ausgefüllt werden. Aufgrund der sinusförmigen Form der Kuppeln
3 und Becken 4 gibt es während des Quetschens der Kuppeln 3 durch zyklische dynamische
Lasten und Vibrationen kein Rutschen zwischen der Oberfläche der Kuppeln 3 und der
unteren Oberfläche eines Gleisfußes, was vorteilhafterweise Abnutzung der elastischen
Schienenunterlegeplatte, verursacht durch Schleifen, beschränkt.
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Wenn die Verzerrung, verursacht durch Quetschen und Drücken der elastischen
Schienenunterlegeplatte gemäß der Erfindung, zunimmt, werden die Kuppeln 3 so gequetscht, daß
die Becken 4 vollständig aufgefüllt werden. Von diesem Moment an wird die elastische
Schienenunterlegeplatte gemäß der Erfindung vollständig flach und dies ist der Grund, warum
sie bedeutend steifer ist und ihre weitere Verzerrung nur unter bedeutend höherer Last
zunehmen kann. Dieser Wechsel in Steifigkeit der elastischen Schienenunterlegeplatte gemäß
der Erfindung verhindert Bewegung der Schienen in einer Gleiskurve unter dem Einfluß von
lateralen Kräften.
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Es sind auch solche Verkörperungen der elastischen Schienenunterlegeplatte gemäß der
Erfindung möglich, daß zusammen Merkmale der Oberfläche genutzt werden, die durch
sowohl einfache als auch zusammengesetzte trigonometrische sinusförmige und/oder
cosinusförmige Funktionen auf der gleichen Oberfläche der Platte definiert sind.
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Es sind auch solche Verkörperungen der elastischen Schienenunterlegeplatte gemäß der
Erfindung möglich, daß die Oberflächen auf beiden gegenüberliegenden Seiten der Platte
durch eine einfache und/oder zusammengesetzte trigonometrische sinusförmige und/oder
cosinusförmige Funktionen definiert sind, charakterisiert durch identische Parameter oder sich
unterscheidend in Periode und/oder Amplitude und/oder Phasenverschiebung durch einen
definierten Winkel, wobei es vorteilhaft ist, wenn die sinusförmige oder cosinusförmige
Funktion, die die Oberseite der elastischen Platte gemäß der Erfindung definiert,
charakterisiert ist durch eine kleinere Periode und eine kleinere Amplitude als die sinusförmige oder
cosinusförmige Funktion, die die Unterseite der Platte definiert.
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Es sind auch solche Verkörperungen der elastischen Schienenunterlegeplatte gemäß der
Erfindung möglich, daß die Oberfläche auf einer Seite oder die Oberflächen auf beiden
gegenüberliegenden Seiten der Platte näherungsweise durch einfache und/oder
zusammengesetzte trigonometrische sinusförmige und/oder cosinusförmige Funktionen definiert sind.