EP2336423B1 - Dämpfungselement für den Gleisbau mit Gleitschicht, ein Eisenbahnschienensystem mit Dämpfungselement und Verfahren zur Herstellung eines Dämpfungselements - Google Patents
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- EP2336423B1 EP2336423B1 EP10194582.2A EP10194582A EP2336423B1 EP 2336423 B1 EP2336423 B1 EP 2336423B1 EP 10194582 A EP10194582 A EP 10194582A EP 2336423 B1 EP2336423 B1 EP 2336423B1
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- E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
- E01B9/00—Fastening rails on sleepers, or the like
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Definitions
- the present invention relates to a damping element for track construction, which is to be understood in particular as a rail intermediate layer which is arranged between a railroad tie and a railroad rail to be vibration-damped on the railroad tie.
- the invention further relates to a railroad rail system which contains such a damping element and a method for producing such a damping element.
- damping elements or rail intermediate layers are generally used for the elastic coupling between the railroad track, hereinafter referred to as “rail”, and the railroad tie, hereinafter referred to as “sleeper".
- rail the railroad track
- sheeper the railroad tie
- hard damping elements are no longer used, but rather softer damping elements made of e.g. softer rubber used.
- a rail already placed on the sleeper is welded at intervals of approximately 150 m.
- the rail Before welding, the rail must be pre-tensioned so that the rail does not warp even when there are large changes in temperature.
- For the bracing it is necessary to pull the ends of the rails from a few cm up to approx. 3 m.
- damping elements which are made of a soft material and thus - especially at higher temperatures - have a high coefficient of friction that they move or are pulled out of the space between the rail and the lock.
- the dynamic stress on the entire track body leads to signs of wear on the damping elements.
- the remaining thickness of the damping element is reduced due to material setting and wear-related material abrasion. This also reduces the elastic deflection of the rail under the wheel load of a train running over it. If the abrasion has become too strong and in particular on the parallel track elements has changed, the rail inclination can change, which requires an exchange of the damping elements. Even in the case in which the damping elements are pulled out of the space between the rail and the threshold, they have to be re-inserted or even replaced, again by releasing the fastening of the rail to the threshold and lifting the rail. This affects the speed and thus also the efficiency of the track laying, especially with fully automatic track laying by track laying trains.
- GB 2 334 738 A discloses an elastomer layer for arranging a rail, the surface on which the rail is arranged being coated with an adhesion-repellent material.
- EP 2 087 986 A1 discloses a base plate for rails with an intermediate layer, which is used between the rail substructure or the sleepers and the rail for elastic cushioning of the rail. In particular, it is about an improvement in the tensile strength and an equalization of the strength properties of the intermediate layer.
- WO 2007/135084 A1 relates to a device for vibration and sound absorption of rails attached to concrete foundations for trains, in particular high-speed trains, consisting of a molded part made of plastic, which is arranged as an intermediate layer or intermediate plate between the rail and the foundation.
- the untreated material of the damping element is referred to below as material to which no special surface treatment methods have been applied and in which no further additives or reinforcements have been added to achieve properties that go beyond elasticity and vibration damping.
- the damping element provided for track construction in particular a rail intermediate layer, which is to be arranged between a railroad tie and a railroad rail to be mounted on the railroad sleepers in a vibration-damped manner, has a first contact surface which, when assembled, comes into contact with the railroad rail and is designed such that it serves as a friction-reducing sliding layer.
- “Friction-reducing” here means that a railway rail arranged or fastened thereon can shift or move friction on the damping element with the least possible - but at least less than would be the case with untreated material of the damping element.
- the sliding layer in such a way that it has a low roughness or roughness compared to the untreated material of the damping element, in other words it is smooth.
- the friction surface can be reduced by local elevations, beads or knobs, or depressions, so that the resulting total frictional force is thereby reduced, since elastomers do not follow Coulomb's law of friction.
- the height of the elevations or recesses is particularly advantageously in the range from approximately 0.1 to 0.5 mm.
- the sliding layer is applied to the surface of the damping element without the underlying material of the damping element being changed or needing to be changed.
- a damping element can thus be produced in a simple and inexpensive manner.
- a particularly simple damping element can be obtained in that the sliding layer contains soapy water, silicone-containing liquid, lubricating varnish or a mixture of these substances, the application of these substances being carried out, for example, by spraying, rolling or brushing.
- the sliding layer can also be formed by flocking with short-staple textile fibers made of cotton, polyamide (PA) or polyester (PETP).
- the sliding layer is made of the plastic PE (polyethylene).
- the sliding layer is formed by subsequent modification of the surface, such as by halogenation and / or fluorination. Flaming or plasma or corona treatment is also possible.
- the damping element has a second contact surface with which it rests on the railway sleeper and which is designed as a low-wear, ie low-wear, or wear-resistant layer.
- Such wear is preferably wear due to friction (abrasion), which takes place when the damping element shifts translationally with respect to the railroad tie or when a train passes over it and the vertical forces that occur in the horizontal direction, i.e. in the plane of the contact surface with the railroad tie , expands and the outer parts of the damping element are translationally shifted against the railroad tie.
- the wear-resistant layer is characterized by the fact that it is less attacked by friction, abrasion or similar wear mechanisms than the untreated damping element material, preferably the elastomer. For this purpose, it preferably has a higher hardness and / or strength or toughness than the untreated material of the damping element.
- the damping element when the damping element is subjected to friction, for example as a result of vibrations when trains are running over it on the railroad tie on which it rests, it does not become thinner or only very slowly thinner due to abrasion. As a result, it does not have to be replaced or only at very large intervals.
- the service life of the damping element is significantly increased by minimizing the abrasion on the side of the contact surface to the threshold and so that a sufficient material thickness and the associated damping effect are available over long periods of time.
- the low-wear layer is made of plastic (for example PE-UHMW or PA), fabric (for example PA fabric) and / or PU lacquer and additionally or alternatively a wear protection mixture (for example with butyl rubber) contains.
- plastic for example PE-UHMW or PA
- fabric for example PA fabric
- PU lacquer additionally or alternatively a wear protection mixture (for example with butyl rubber) contains.
- the object on which the invention is based is also achieved with a railroad rail system which comprises a railroad tie, a railroad rail mounted on the railroad tie and a damping element as described above, which is arranged between the railroad tie and the railroad rail and whose sliding layer lies against the railroad rail.
- a railroad rail system which comprises a railroad tie, a railroad rail mounted on the railroad tie and a damping element as described above, which is arranged between the railroad tie and the railroad rail and whose sliding layer lies against the railroad rail.
- the sliding layer provided on the damping element reliably ensures that the damping element is never pulled out of the space between the rail rail and the railroad tie during track construction.
- the object on which the invention is based is achieved by a method for producing a damping element for track construction, which is characterized in that a friction-reducing sliding layer is formed in regions on a first contact surface of the damping element.
- This friction-reducing sliding layer is advantageously formed by a two-component injection molding process, ie in the same manufacturing step as the damping element.
- the method according to the invention can advantageously be further developed by forming a low-wear layer on a second contact surface of the damping element. It is preferred to form the sliding layer and the low-wear layer and the damping element in a three-component injection molding process.
- Fig. 1 shows the basic arrangement of a rail system, in which a rail 8 is mounted on a threshold 6.
- the rail 8 is fastened to the sleeper 6 by means of a fastening arrangement 9, which is known per se, but whose precise configuration is not part of the invention and therefore does not require a detailed description.
- a damping element 10 - also an intermediate rail called - arranged, which is held in place by the clamping action of the mounting assembly 9 and is thus prevented from slipping.
- a sliding layer 22 is formed in some areas according to the invention. “In some areas” here means that the sliding layer 22 is only provided between the upper knobs 16 or depressions 16. The sliding layer 22 is designed in such a way that it has a low roughness and is therefore very smooth.
- the rail 8 experiences a relative movement to the damping element 10, for example during track construction or due to temperature and associated length changes, it can slide easily on the sliding layer 22 due to the sliding layer 22 of the damping element 10, since the sliding layer 22 is designed to reduce friction, i.e. represents a friction pairing with the rail 8 with a low coefficient of friction.
- the sliding layer 22 is designed to reduce friction, i.e. represents a friction pairing with the rail 8 with a low coefficient of friction.
- the sliding layer 22 also reduces the material abrasion on the damping element 10, since the smoother surface offers fewer points of attack to the surface roughness of the underside of the rail foot, at which they engage, get caught and can chip off the softer material of the damping element.
- the friction-reducing sliding layer can advantageously be formed by modifying the surface, for example by chlorination or fluorination.
- the sliding layer can be made of hard rubber (possibly with the addition of an internal lubricant), plastic, fabric or metal, or contain one or more of these substances.
- a low-wear layer 32 is formed on the lower surface of the damping element 10, which serves as the contact surface 30 to the threshold 6, and precisely between the lower knobs 17 or depressions.
- the wear layer 32 ensures that even if the rail 8 moves the damping element 10 in spite of the sliding layer 22 when the rail 8 moves, the damping element 10 is not worn or is not heavily worn by the corresponding movement on the threshold 6 and therefore only is subject to extremely low wear. It therefore only has to be replaced rarely or never for reasons of wear.
- the low-wear layer 32 can be formed from plastic, fabric, and / or PU lacquer and can also contain a wear protection mixture.
- the wear-resistant layer 32 can be arranged not only in regions on the contact surface 30 or in regions arranged differently, but also over the entire surface, that is to say that the wear-resistant layer 32 extends over the entire or at least essentially the entire surface of the damping element 10.
- Fig. 2 shows a perspective view from below of a second embodiment of the damping element 10 according to the invention, which differs from the first embodiment in that it only has upper knobs or elevations 18.
- a low-wear layer 32 is provided on the underside of the knobs or elevations 18 and on the underside of a border 19 which has the same vertical extent as the knobs 18 (cf. also Fig. 4 ).
- a low-wear layer 32 is arranged on those surfaces of the underside of the damping element 10 that come to rest on a railroad tie, not shown, while on those There is no low-wear layer 32 on the underside of the damping element 10, on which neither knobs or elevations 18 nor the border 19 are provided.
- a wear-resistant layer 32 is only shown on a knob or an elevation 18. This ensures that the wear-resistant layer 32 is provided wherever the damping element 10 is in contact with the threshold 6.
- a projection 14 or 15 projects downward - that is, at an essentially right angle to the direction of extension of the damping element 10.
- These projections 14, 15 are designed such that they These rib-like projections 14, 15 make an additional contribution to the fact that the damping element 10 cannot be pulled out of the space between the rail 8 and the threshold 6. From the illustration from Fig. 3 it can be seen that the upper surface of the damping element 10, which forms a contact surface 20 with the rail 8 arranged above it, is formed with a friction-reducing sliding layer 22 with an essentially rectangular shape.
- the damping element 10 can be produced by means of a two-component injection molding process, in which the friction-reducing sliding layer is produced together with the base body of the damping element 10 - that is to say the damping element 10 without additional layers. If, in addition to the sliding layer 22, a low-wear layer 32 is also to be produced, the use of a three-component injection molding process is appropriate. However, the sliding layer 22 and / or the low-wear layer 32 can only be produced after the base body of the Damping element 10 are applied subsequently.
- the base body of the damping element 10 is usually made of a rubber with a suitable Shore hardness.
- Figs. 5a and 5b show further preferred exemplary embodiments of a damping element 10 according to the invention.
- a defined surface structure is provided (for example according to VDI 3400, electroerosive method).
- the friction surface is reduced by local elevations 40 (for example in the form of beads or knobs), so that the resulting overall frictional force is reduced as a result, since elastomers do not follow Coulomb's law of friction.
- the height of the elevations or corresponding recesses is particularly advantageously in the range from approximately 0.1 to 0.5 mm.
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Dämpfungselement für den Gleisbau, worunter insbesondere eine Schienenzwischenlage zu verstehen ist, welche zwischen einer Eisenbahnschwelle und einer auf der Eisenbahnschwelle vibrationsdämpfend zu lagernden Eisenbahnschiene angeordnet wird. Die Erfindung betrifft ferner ein Eisenbahnschienensystem, welches ein derartiges Dämpfungselement enthält, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Dämpfungselements.
- Derartige Dämpfungselemente bzw. Schienenzwischenlagen dienen im allgemeinen der elastischen Kopplung zwischen Eisenbahnschiene, nachstehend kurz "Schiene" genannt, und Eisenbahnschwelle, nachstehend kurz "Schwelle" genannt. Um höhere elastische Einsenkungen bzw. Einfederungen erzielen zu können, werden nicht mehr so häufig harte Dämpfungselemente, sondern eher weichere Dämpfungselemente aus z.B. weicherem Gummi verwendet.
- Bei der Gleismontage wird eine bereits auf die Schwelle aufgelegte Schiene in Abständen von etwa 150 m verschweißt. Vor dem Verschweißen muss die Schiene vorab verspannt werden, damit die Schiene selbst bei großen Temperaturänderungen keine Verwerfungen erfährt. Für die Verspannung ist es erforderlich, die Enden der Schienen von einigen wenigen cm bis zu ca. 3 m zu ziehen. Bei höheren Verspannwegen tritt bei Dämpfungselementen, die aus einem weichen Material hergestellt sind und somit - vor allem bei höheren Temperaturen - einen hohen Reibungskoeffizienten aufweisen, oft das Problem auf, dass diese aus dem Zwischenraum zwischen der Schiene und der Sperre herauswandern bzw. herausgezogen werden.
- Des Weiteren kommt es durch die dynamische Beanspruchung des gesamten Gleiskörpers vor allem im Kurvenbereich zu Verschleißerscheinungen bei den Dämpfungselementen. Aufgrund von Materialsetzung und verschleißbedingtem Materialabrieb reduziert sich die verbleibende Dicke des Dämpfungselements. Dadurch verringert sich auch die elastische Einfederung der Schiene unter der Radlast eines überfahrenden Zuges. Wenn der Abrieb zu stark und insbesondere an den parallelen Gleiselementen unterschiedlich geworden ist, kann sich die Schienenneigung ändern, was einen Austausch der Dämpfungselemente erfordert. Auch in dem Fall, in dem die Dämpfungselemente aus dem Zwischenraum zwischen der Schiene und der Schwelle herausgezogen werden, müssen diese wieder aufwendig durch erneutes Lösen der Befestigung der Schiene an der Schwelle und ein Hochheben der Schiene wieder eingelegt oder sogar ausgetauscht werden. Dies beeinträchtigt vor allem bei vollautomatischer Gleisverlegung durch Gleisverlegungszüge die Geschwindigkeit und damit auch die Effizienz der Gleisverlegung.
- Ein Lösungsansatz zur Vermeidung der Problematik des Herausziehens bzw. Herauswanderns der Dämpfungselemente sowie deren Verschleiß besteht im Einsatz härterer Dämpfungselemente, welche somit aus härteren, insbesondere kunststoffähnlichen Materialien bestehen. Derartige Materialien weisen eine höhere Härte und einen geringeren Reibungskoeffizienten zwischen dem Dämpfungselement und der Schiene auf. Bei Dämpfungselementen aus derartigen Materialien können Wulste bzw. abgewinkelt vorstehende Vorsprünge an zwei einander gegenüberliegenden Enden vorgesehen werden, welche die Schwelle umgreifen und dadurch einen seitlichen Formschluss zwischen dem Dämpfungselement und der Schwelle herstellen. Die Verwendung von harten Materialien führt jedoch unweigerlich dazu, dass die Qualität der Entkoppelung zwischen Schiene und Schwelle einerseits sowie das Maß an möglicher Einfederung der Schiene andererseits reduziert werden.
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GB 2 334 738 A -
EP 2 087 986 A1 offenbart eine Unterlegplatte für Schienen mit einer Zwischenlage, die zwischen dem Schienenunterbau beziehungsweise den Schwellen und der Schiene zur elastischen Abfederung der Schiene verwendet wird. Insbesondere geht es um eine Verbesserung der Zugfestigkeit und um eine Vergleichmäßigung der Festigkeitseigenschaften der Zwischenlage. -
WO 2007/135084 A1 betrifft eine Vorrichtung zur Vibrations- und Schalldämpfung von an Betonfundamenten befestigten Schienen für Züge, insbesondere Hochgeschwindigkeitszüge, bestehend aus einem Formteil aus Kunststoff, welches als Zwischenlage oder Zwischenplatte zwischen der Schiene und dem Fundament angeordnet ist. - Somit liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Dämpfungselement für den Gleisbau zur Anordnung zwischen einer Eisenbahnschwelle und einer Eisenbahnschiene zu schaffen, das einerseits eine gute elastische Einfederung der Schiene und andererseits eine gute Entkoppelung zwischen Schiene und Schwelle ermöglicht, ohne dass dadurch beim Gleisbau eine nennenswerte Gefahr besteht, dass das Dämpfungselement aus dem Zwischenraum zwischen der Schiene und der Schwelle herauswandert bzw. herausgezogen wird. Ferner besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, ein Eisenbahnschienensystem anzubieten, welches ein vorstehend angegebenes Dämpfungselement enthält. Außerdem soll ein Verfahren angegeben werden, mit dem ein vorstehend beschriebenes Dämpfungselement hergestellt werden kann.
- Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Dämpfungselement gemäß Anspruch 1, einem Eisenbahnschienensystem gemäß Anspruch 6 bzw. einem Verfahren zur Herstellung eines Dämpfungselements gemäß Anspruch 7. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
- Als unbehandeltes Material des Dämpfungselement wird im Folgenden, solches Material bezeichnet, auf welches keine speziellen Oberflächenbehandlungsverfahren angewandt wurden und in das keine weiteren Zusatzstoffe oder Armierungen, zur Erreichung von über Elastizität und Schwingungsdämpfung hinausgehenden Eigenschaften, hinzugegeben wurden.
- Erfindungsgemäß weist das für den Gleisbau vorgesehene Dämpfungselement wie insbesondere eine Schienenzwischenlage, welche zwischen einer Eisenbahnschwelle und einer auf der Eisenbahnschwelle schwingungsgedämpft zu lagernden Eisenbahnschiene anzuordnen ist, eine erste Kontaktfläche auf, die im Montagezustand in Anlage an die Eisenbahnschiene gelangt und so ausgestaltet ist, dass sie als reibungsmindernde Gleitschicht dient. "Reibungsmindernd" bedeutet hierbei, dass eine darauf angeordnete bzw. befestigte Eisenbahnschiene sich mit möglichst geringer - aber zumindest geringerer als dies bei unbehandeltem Material des Dämpfungselements der Fall wäre - Reibung auf dem Dämpfungselement verlagern bzw. bewegen kann. Somit wird in dem Fall, dass die Eisenbahnschiene über das Dämpfungselement gleitet, kein unnötiger Abrieb bzw. Verschleiß verursacht, andererseits wird dadurch verhindert, dass die sich bewegende Eisenbahnschiene aufgrund zu hoher Reibungskraft das Dämpfungselement mitreißt und von seiner vorgesehenen Montageposition entfernt. Durch die reibungsmindernde Gleitschicht wird somit ein besseres Gleiten der Eisenbahnschiene - das heißt unter kleinstmöglicher Reibung - auf dem Dämpfungselement ermöglicht.
- Es ist besonders bevorzugt, die Gleitschicht so zu bilden, dass sie im Vergleich zum unbehandelten Material des Dämpfungselements eine geringe Rauheit bzw. Rauigkeit aufweist, in anderen Worten also glatt ist.
- In Abhängigkeit der Beschaffenheit der Schienenunterseite kann es auch bevorzugt sein, wenn eine definierte Oberflächenstruktur vorgesehen ist (bspw. Nach VDI 3400). Ferner kann die Reibfläche durch lokale Erhebungen, Wulste oder Noppen, bzw. Vertiefungen die Reibfläche verringert werden, so dass hierdurch die resultierende Gesamtreibkraft verringert wird, da Elastomere nicht dem coulombschen Reibungsgesetz folgen. Besonders vorteilhaft liegt die Höhe der Erhebungen bzw. Ausnehmungen im Bereich von etwa 0,1 bis 0,5 mm.
- Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dämpfungselements ist die Gleitschicht auf der Oberfläche des Dämpfungselements aufgebracht, ohne dass das darunterliegende Material des Dämpfungselements verändert ist oder verändert zu werden braucht. Somit kann ein derartiges Dämpfungselement auf einfache und kostengünstige Weise hergestellt werden.
- Ein besonders einfach aufgebautes Dämpfungselement kann dadurch erhalten werden, dass die Gleitschicht Seifenlauge, silikonhaltige Flüssigkeit, Gleitlack oder eine Mischung aus diesen Substanzen enthält, wobei das Auftragen dieser Stoffe beispielsweise durch Sprühen, Walzen oder Pinseln erfolgt. Stattdessen oder zusätzlich kann die Gleitschicht auch durch Beflocken mit kurzstapeligen Textilfasern aus Baumwolle, Polyamid (PA) oder Polyester (PETP) gebildet werden.
- Erfindungsgemäß, ist die Gleitschicht aus dem Kunststoff PE (Polyethylen) hergestellt.
- Alternativ kann es von Vorteil sein, wenn die Gleitschicht durch nachträgliche Modifizierung der Oberfläche, wie beispielsweise durch Halogenierung und/oder Fluorieren, gebildet ist. Auch eine Beflammung oder Plasma- oder Coronabehandlung ist möglich.
- Vorstehend wurden verschiedene Beispiele angegeben, woraus die Gleitschicht gebildet sein kann.
- Es ist bevorzugt, dass das Dämpfungselement eine zweite Kontaktfläche aufweist, mit der es auf der Eisenbahnschwelle aufliegt und die als verschleißarme, also geringem Verschleiß unterworfene, bzw gegenüber Verschleiß widerstandsfähige Schicht ausgebildet ist. Als solcher Verschleiß wird bevorzugt Verschleiß durch Reibung (Abrieb) gesehen, welcher stattfindet wenn das Dämpfungselement sich gegenüber der Eisenbahnschwelle translatorisch verschiebt oder sich im Moment der Überfahrt eines Zuges und die dadurch auftretenden vertikalen Kräfte in horizontaler Richtung, also in der Ebene der Kontaktfläche zur Eisenbahnschwelle, ausdehnt und so die außen liegenden Teile des Dämpfungselements translatorisch gegen die Eisenbahnschwelle verschoben werden.
- Die gegen Verschleiß widerstandsfähige Schicht, zeichnet sich dadurch aus, dass sie im Vergleich zum unbehandelten Material des Dämpfungselements, bevorzugt Elastomer, weniger durch Reibung, Abrasion oder ähnliche Verschleißmechanismen angegriffen wird. Dazu besitzt sie eine im Vergleich zum unbehandelten Material des Dämpfungselements bevorzugt eine höhere Härte und / oder Festigkeit, bzw. Zähigkeit.
- Dadurch wird das Dämpfungselement dann, wenn es beispielsweise durch Vibrationen bei überfahrenden Zügen auf der Eisenbahnschwelle, auf der es aufliegt, Reibung unterworfen ist, nicht durch Abrieb dünner bzw. nur sehr langsam dünner. Dadurch muss es nicht oder nur in sehr großen Zeitintervallen ausgetauscht werden.
- Es soll erreicht werden, dass die Lebensdauer des Dämpfungselements signifikant gesteigert wird, indem der Abrieb auf der Seite der Kontaktfläche zur Schwelle minimiert wird und so über lange Zeiträume hinweg eine ausreichende Materialstärke und damit einhergehend Dämpfungswirkung zur Verfügung stehen.
- Es kann von Vorteil sein, wenn die verschleißarme Schicht aus Kunststoff (bspw. PE-UHMW oder PA), Gewebe (bspw. PA-Gewebe) und/oder PU-Lack gebildet ist und zusätzlich oder alternativ eine Verschleißschutzmischung (bspw. mit Butylkautschuk) enthält.
- Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auch mit einem Eisenbahnschienensystem gelöst, welches eine Eisenbahnschwelle, eine auf der Eisenbahnschwelle gelagerte Eisenbahnschiene und ein Dämpfungselement gemäß vorstehender Beschreibung umfasst, welches zwischen der Eisenbahnschwelle und der Eisenbahnschiene angeordnet ist und dessen Gleitschicht an der Eisenbahnschiene anliegt. Bei einem derartigen Eisenbahnschienensystem ist durch die am Dämpfungselement vorgesehene Gleitschicht zuverlässig gewährleistet, dass das Dämpfungselement keinesfalls aus dem Zwischenraum zwischen der Eisenbahnschiene und der Eisenbahnschwelle beim Gleisbau herausgezogen wird. Die in Verbindung mit der Beschreibung des Dämpfungselements erläuterten Vorteile treffen auch bei dem erfindungsgemäßen Eisenbahnschienensystem zu.
- Ferner wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines Dämpfungselements für den Gleisbau gelöst, welches sich dadurch auszeichnet, dass an einer ersten Kontaktfläche des Dämpfungselements bereichsweise eine reibungsmindernde Gleitschicht gebildet wird. Diese reibungsmindernde Gleitschicht wird dabei in vorteilhafter Weise durch ein Zweikomponenten-Spritzgießverfahren gebildet, also im gleichen Herstellungsschritt wie das Dämpfungselement.
- Ferner kann das erfindungsgemäße Verfahren in vorteilhafter Weise dadurch weitergebildet werden, dass an einer zweiten Kontaktfläche des Dämpfungselements eine verschleißarme Schicht gebildet wird. Dabei ist es bevorzugt, die Gleitschicht und die verschleißarme Schicht sowie das Dämpfungselement in einem Drei-Komponenten-Spritzgießverfahren zu bilden.
- Selbstverständlich ist es auch möglich, die Gleitschicht und/oder die verschleißarme Schicht getrennt von dem Dämpfungselement zu bilden und die jeweiligen Schichten erst nachträglich aufzubringen oder durch entsprechende Oberflächenbehandlung zu erzeugen. Schließlich ist es möglich, Einlegeteile mit den entsprechenden Materialien zu umspritzen.
- Weitere Vorteile, Merkmale und Besonderheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung vorteilhafter Ausführungsformen des Dämpfungselements. Es zeigen:
- Fig. 1
- einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Eisenbahnschienensystem mit einer Eisenbahnschiene, einer Eisenbahnschwelle und einer ersten Ausführungsform eines dazwischen angeordneten Dämpfungselements;
- Fig. 2
- eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dämpfungselements in perspektivischer Darstellung von unten;
- Fig. 3
- die zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dämpfungselements in perspektivischer Darstellung von oben;
- Fig. 4
- das in den
Fig. 2 und3 gezeigte Dämpfungselement, wie es auf einer Eisenbahnschwelle angeordnet ist, im Querschnitt; und - Fig. 5
- zwei weitere bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Dämpfungselements in perspektivischer Darstellung.
-
Fig. 1 zeigt die grundlegende Anordnung eines Eisenbahnschienensystems, bei dem auf einer Schwelle 6 eine Schiene 8 gelagert ist. Die Schiene 8 ist mittels einer Befestigungsanordnung 9, die an sich bekannt ist, deren genaue Ausgestaltung jedoch nicht zur Erfindung gehört und daher keiner detaillierten Beschreibung bedarf, an der Schwelle 6 befestigt. Zwischen der Schiene 8 und der Schwelle 6 ist ein Dämpfungselement 10 - auch Schienenzwischenlage genannt - angeordnet, welches durch die Klemmwirkung der Befestigungsanordnung 9 an Ort und Stelle gehalten und somit vor einem Verrutschen bewahrt wird. In dem Querschnitt derFig. 1 ist zu erkennen, dass in dem Dämpfungselement 10 eine Reihe von nebeneinander angeordneten oberen Noppen 16, bzw. auf der Oberseite des Dämpfungselements eingebrachten Vertiefungen 16, sowie versetzt dazu angeordnet eine Reihe von unteren Noppen 17, bzw. auf der Unterseite des Dämpfungselements eingebrachte Vertiefungen 17 vorgesehen sind. An der oberen Oberfläche des Dämpfungselements 10, die als Kontaktfläche 20 zur Schiene 8 dient, ist erfindungsgemäß bereichsweise eine Gleitschicht 22 gebildet. "Bereichsweise" bedeutet hier, dass die Gleitschicht 22 nur jeweils zwischen den oberen Noppen 16, bzw. Vertiefungen 16, vorgesehen ist. Die Gleitschicht 22 ist so ausgebildet, dass sie eine geringe Rauheit besitzt, somit sehr glatt ist. Sofern die Schiene 8 - beispielsweise beim Gleisbau oder aufgrund von Temperatur- und damit einhergehenden Längenänderungen - eine Relativbewegung zum Dämpfungselement 10 erfährt, kann sie aufgrund der Gleitschicht 22 des Dämpfungselements 10 leicht auf der Gleitschicht 22 gleiten, da die Gleitschicht 22 reibungsmindernd ausgestaltet ist, also eine Reibungspaarung mit der Schiene 8 mit geringem Reibungskoeffizienten darstellt. Somit wird bei einer Bewegung der Schiene 8 keine große horizontale Kraft auf das Dämpfungselement 10 ausgeübt, und das Dämpfungselement 10 wird dadurch nicht aus dem Zwischenraum zwischen der Schiene 8 und der Schwelle 6 herausgezogen. Weiterhin mindert die Gleitschicht 22 mit ihrer geringen Rauhigkeit auch den Materialabrieb am Dämpfungselement 10, da die glattere Fläche den Oberflächenrauhigkeiten der Schienenfußunterseite weniger Angriffspunkte bietet, an denen diese eingreifen, sich verhaken und das weichere Material des Dämpfungselementes abspanen können. - Die reibungsmindernde Gleitschicht kann in vorteilhafter Weise durch eine Modifizierung der Oberfläche, wie beispielsweise durch Chlorieren oder Fluorieren gebildet sein. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, die Gleitschicht auf der Oberfläche des Dämpfungselements 10 aufzubringen, in dem beispielsweise Seifenlauge, silikonhaltige Flüssigkeit oder Gleitlack aufgetragen wird und diese Oberfläche gegebenenfalls zusätzlich beflockt wird. Dabei kann die Gleitschicht aus Hartgummi (eventuell unter Zusatz eines internen Gleitmittels), Kunststoff, Gewebe oder Metall, gebildet sein oder einen bzw. mehrere dieser Stoffe enthalten.
- An der unteren Oberfläche des Dämpfungselements 10, die als Kontaktfläche 30 zur Schwelle 6 dient, ist eine verschleißarme Schicht 32 gebildet, und zwar genau zwischen den unteren Noppen 17, bzw. Vertiefungen. Die Verschleißschicht 32 sorgt dafür, dass selbst dann, wenn die Schiene 8 trotz der Gleitschicht 22 das Dämpfungselement 10 bei einer Bewegung der Schiene 8 mitbewegt, das Dämpfungselement 10 durch die entsprechende Bewegung auf der Schwelle 6 nicht bzw. nicht stark abgenutzt wird und daher nur einem äußerst geringen Verschleiß unterliegt. Somit muss es nur selten oder sogar nie aus Verschleißgründen ausgetauscht werden. Die verschleißarme Schicht 32 kann aus Kunststoff, Gewebe, und/oder PU-Lack gebildet sein und außerdem eine Verschleißschutzmischung enthalten.
- Selbstverständlich kann die verschleißarme Schicht 32 nicht nur bereichsweise an der Kontaktfläche 30 oder in anders angeordneten Bereichen angeordnet sein, sondern auch vollflächig, das heißt, dass sich die verschleißarme Schicht 32 über die gesamte oder zumindest im Wesentlichen die gesamte Oberfläche des Dämpfungselements 10 erstreckt.
-
Fig. 2 zeigt perspektivisch von unten eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dämpfungselements 10, das sich von der ersten Ausführungsform dadurch unterscheidet, dass es nur obere Noppen, bzw. Erhebungen 18 aufweist. An der Unterseite der Noppen, bzw. Erhebungen 18 sowie an der Unterseite einer Umrandung 19, welche die gleiche vertikale Erstreckung aufweist wie die Noppen 18 (vgl. auchFig. 4 ), ist eine verschleißarme Schicht 32 vorgesehen. Das heißt, dass an denjenigen Flächen der Unterseite des Dämpfungselements 10, die auf einer nicht gezeigten Eisenbahnschwelle aufzuliegen kommen, eine verschleißarme Schicht 32 angeordnet ist, während an denjenigen Stellen der Unterseite des Dämpfungselements 10, an denen weder Noppen, bzw. Erhebungen 18 noch die Umrandung 19 vorgesehen sind, keine verschleißarme Schicht 32 vorhanden ist. (Der besseren Übersichtlichkeit halber ist nur auf einem Noppen, bzw. einer Erhebung 18 eine verschleißarme Schicht 32 dargestellt. Dadurch wird gewährleistet, dass überall dort, wo sich das Dämpfungselement 10 in Kontakt mit der Schwelle 6 befindet, die verschleißarme Schicht 32 vorgesehen ist. Am linken Ende 12 und am rechten Ende 13 des Dämpfungselements 10 ragt jeweils ein Vorsprung 14 bzw. 15 nach unten - also in einem im Wesentlichen rechten Winkel zur Erstreckungsrichtung des Dämpfungselements 10 hervor. Diese Vorsprünge 14, 15 sind dabei so ausgebildet, dass sie die Schwelle 6 in Längsrichtung des Schienenstrangs umgreifen und dadurch einen Formschluss bilden. Durch diese rippenartigen Vorsprünge 14, 15 wird ein zusätzlicher Beitrag dafür geleistet, dass das Dämpfungselement 10 nicht aus dem Zwischenraum zwischen der Schiene 8 und der Schwelle 6 herausgezogen werden kann. Aus der Darstellung vonFig. 3 ist ersichtlich, dass die obere Oberfläche des Dämpfungselements 10, welche eine Kontaktfläche 20 zur darüber angeordneten Schiene 8 bildet, eine reibungsmindernde Gleitschicht 22 mit im Wesentlichen rechteckiger Form gebildet ist. - Art und Aufbringung der reibungsmindernden Gleitschicht 22 sowie der verschleißarmen Schicht 32 bei dieser Ausführungsform können grundsätzlich genau so sein wie bei der ersten Ausführungsform und bedürfen daher keiner weiteren Erläuterung.
- Das Dämpfungselement 10 kann mittels eines Zweikomponenten-Spritzgießverfahrens hergestellt werden, bei welchem die reibungsmindernde Gleitschicht zusammen mit dem Grundkörper des Dämpfungselements 10 - also dem Dämpfungselement 10 ohne zusätzliche Schichten - hergestellt wird. Sofern zusätzlich zur Gleitschicht 22 auch eine verschleißarme Schicht 32 hergestellt werden soll, bietet sich die Verwendung eines Dreikomponenten-Spritzgießverfahrens an. Es können jedoch auch die Gleitschicht 22 und/oder die verschleißarme Schicht 32 erst nach Herstellung des Grundkörpers des Dämpfungselements 10 nachträglich aufgebracht werden. Der Grundkörper des Dämpfungselements 10 wird üblicherweise aus einem Gummi in geeigneter Shore-Härte hergestellt.
-
Figs. 5a und 5b zeigen weitere bevorzugte beispielhafte Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Dämpfungselements 10. Bei diesen ist in Abhängigkeit der Beschaffenheit der Schienenunterseite eine definierte Oberflächenstruktur vorgesehen (bspw. nach VDI 3400, Elektroerosive Verfahren). Ferner ist die Reibfläche durch lokale Erhebungen 40 (bspw. in Form von Wulsten oder Noppen) verringert, so dass hierdurch die resultierende Gesamtreibkraft verringert wird, da Elastomere nicht dem coulombschen Reibungsgesetz folgen. Besonders vorteilhaft liegt die Höhe der Erhebungen bzw. korrespondierender Ausnehmungen im Bereich von etwa 0,1 bis 0,5 mm. -
- 6
- Schwelle
- 8
- Schiene
- 9
- Befestigungsanordnung
- 10
- Dämpfungselement
- 12,13
- Ende
- 14, 15
- Vorsprung
- 16
- oberer Noppen, bzw. Vertiefung
- 17
- unterer Noppen, bzw. Vertiefung
- 18
- Noppen, bzw. Erhebung
- 19
- Umrandung
- 20
- erste Kontaktfläche
- 22
- reibungsmindernde Gleitschicht
- 30
- zweite Kontaktfläche
- 32
- verschleißarme Schicht
- 40
- lokale Erhebung
Claims (12)
- Dämpfungselement (10) für den Gleisbau, insbesondere eine Schienenzwischenlage, zur Anordnung zwischen einer Eisenbahnschwelle (6) und einer auf der Eisenbahnschwelle (6) vibrationsdämpfend zu lagernden Eisenbahnschiene (8),
wobei das Dämpfungselement (10) Im Montagezustand eine erste Kontaktfläche (20) zur Anlage an der Eisenbahnschiene (8) aufweist, die als reibungsmindernde Gleitschicht (22) ausgestaltet ist, und eine zweite Kontaktfläche (30) zur Anlage an der Eisenbahnschwelle (6) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschicht aus Polyethylen (PE) hergestellt ist und die Gleitschicht (22) bereichsweise an der ersten Kontaktfläche (20) ausgebildet ist. - Dämpfungselement (10) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschicht (22) eine geringe Rauheit aufweist, wobei vorzugsweise lokale Erhebungen (40) vorgesehen sind. - Dämpfungselement (10) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschicht (22) auf mindestens einer Oberfläche des Dämpfungselements (10) aufgebracht ist. - Dämpfungselement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kontaktfläche (30) zur Anlage an der Eisenbahnschwelle (6) als verschleißarme Schicht (32) ausgestaltet ist. - Dämpfungselement (10) nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die verschleißarme Schicht (32) aus Kunststoff und/oder Gewebe und/oder PU-Lack gebildet ist und/oder eine Verschleißschutzmischung enthält. - Eisenbahnschienensystem, umfassend:eine Eisenbahnschwelle (6),eine auf der Eisenbahnschwelle (6) gelagerte Eisenbahnschiene (8), undein Dämpfungselement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,das zwischen der Eisenbahnschwelle (6) und der Eisenbahnschiene (8) angeordnet ist und dessen Gleitschicht (22) an der Eisenbahnschiene (8) anliegt.
- Verfahren zur Herstellung eines Dämpfungselements (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei an einer ersten Kontaktfläche (20) des Dämpfungselements (10) eine reibungsmindernde Gleitschicht (22) bereichsweise gebildet wird, wobei die Gleitschicht (22) getrennt von dem Dämpfungselement (10) gebildet und aus Polyethylen (PE) hergestellt und nachträglich auf das Dämpfungselement (10) aufgebracht wird.
- Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (10) und die Gleitschicht (22) durch ein Zwei-Komponenten-Spritzgießverfahren gebildet werden. - Verfahren nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, dass an einer zweiten Kontaktfläche (30) des Dämpfungselements (10) eine verschleißarme Schicht (32) gebildet wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9
dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (10), die Gleitschicht (22) und die verschleißarme Schicht (32) durch ein Drei-Komponenten-Spritzgießverfahren gebildet werden. - Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschicht (22) durch nachträgliche Modifizierung der Oberfläche gebildet wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschicht (22) an der Oberfläche des Dämpfungselements (10) durch Halogenierung und/oder Fluorieren und/oder Beflammung und/oder Plasma- und/oder Coronabehandlung gebildet wird.
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