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Elastisches Schienenlager
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Die Erfindung bezieht sich auf ein elastisches Lager für Schienen
von Schienenfahrzeugen, wobei der Schienenfuß auf einer mit Ausnehmungen versehenen
Gummiunterlage ruht und die Befestigung des Schienenfußes aus einer Verschraubung
besteht, die gegenbber dem Schienenfuß durch eine elastische Zwischenlage abgefedert
ist.
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Bei der Gestaltung von elastischen Lagern für Schienen von Schienenfahrzeugen
werden in bewohnten Gebieten unc auf Brücken und anderen Kunstbauten wie z.B. in
Tunneln erhöhte Anforderungen an das elastisches Lager gestellt.
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Diese Lager sollen eine sichere Halterung für die Schienen emnöglichen
und gleichzeitig eine gute Schalldämmung aufweisen. Insbesondere soll der Körperschall
weitgehend an eine Weiterleitung gehindert werden. Dies kann teilweise dadurch erreicht
werden, daß den Lagern eine bestimmte Eigenfrequenz durch die Konstruktion gegeben
wird, so daß Resonanzerscheinungen in besonders störenden Schallfrequenzen zu einem
guten Teil vermieden werden können.
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Ein Lager der eingangs beschriebenen Art und mit einer gewissen schalldämmenden
Wirkung ist in der GB-PS Nr. 1 556 111 beschrieben. Dieses Lager ist relativ einfach
aufgebaut, da es aus Einzelteilen besteht, die leicht herstellbar sind. Dieses Lager
hat jedoch den Nachteil, daß die Schiene bei geneigt zur Senkrechten angreifenden
Kräften seitlich gekippt werden kann. Weiterhin ist die Befestigung der Schiene
so vorgesehen, daL die Schiene auf einer elastischen Unterlage ruht, die nur eine
bestimmte Eigenfrequenz aufweist.
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Änderungen bei der elastischen Zwischenschicht aus Gummi sind jedoch
erforderlich, wenn man eine Änderung der Eigefrequenz und damit eine verbesserte
Einstellung auf unterschiedliche Störfrequenzen erreichn will. Das aus der obigen
Druckschrift bekannte Lager läßt eine nachträgliche Veränderung der Eigenfrequenz
jedoch nicht zu.
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Axxfgabe der Erfindung ist es, ein elastisches Lager der eingangs
beschriebenen Art zu schaffen, das weder ein seitliches Kippen der Schienen zuläßt
noch auf nur eine bestimmte Eigenfrequenz eingestellt ist. Die Schiene soll also
allen Belastungen, einschließlich in seitlicher Richtung, den erforderlichen Widerstand
entgegensetzen können. Die Lagerung soll aber auch gleichzeitig jederzeit so variabel
in der Einstellung veränderbar sein, daß den örtlich gegebenen Resonanzerscheinungen
durch eine entsprechende Einstellung der Eigenfrequenz Rechnung getragen werden
kann.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß zwischen
dem Schienenfuß und der elastischen Unterlage eine die Schienenfußbreite überragende
metallische Stützleiste liegt und die darunter liegende Gunimiunterlage an beiden
äußeren Oberflächen mit Nuten versehen ist und daß die Verschraubung über eine vorspannbare
Gummihülse auf dem Rand der Stützleiste aufsitzt.
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Die gegenüber dem Schienenfuß breitere Schienenfußleiste führt zunächst
zu einer erheblich verbesserten Standfestigkeit der Schiene bei seitlich angreifenden
Kräften.
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Die darunter liegende Gummiunterlage ist mit einer Vielzahl von parallel
laufenden Nuten oder ähnlichen Aussparungen versehen, die relativ tief eingreifen.
Dadurch ist diese Gummiunterlage unter Vorspannung in erheblichem Maß zusammendrückbar.
Die Stützleiste wird außerdem durch eine Gummihülse so auf die Gummiunterlage gepreßt,
daß die Stützleiste sich gewissermaßen in einem Schwebezustand zwischen der Gummihülse
und der Gummiunterlage befindet.
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Da die Verschraubung jederzeit veränderbar ist, kann auch die Vorspannung
in der Gummihülse und in der Gummiunterlage nach Bedarf verstellt werden. Die Gummiunterlago
kann dabei auch die von den Achsen der Schienenfahrzeuge ausgehenden Kräfte ohne
weiteres aufnehmen. Die vorher eingestellte Vorspannung sollte ausreichen, um auch
bei maximalen Einfederungsvorgang den Vorspannungszustand wenigstens zu einem kleinen
Teil noch zu erhalten. Durch diese veränderliche Vorspannbarkeit kann dem elastischen
Lager insgesamt auch eine jeweils veränderte Eigenfrequenz mitgeteilt werden. Diese
Eigenfrequenz sollte so liegen, daß sie von eventuellen Störfrequenzen hinreichend
weit abliegt, um Resonanzerscheinungen zu unterbinden. Die sich aus dem Untergrund,
den Kunstbauten oder den Brückenteilen sich ergebenden Eigenfrequenzen sind meßbar
oder zumin<0>sten anderweitig soweit bekannt, daß eine Einstellung darauf
möglich ist. Dies ermöglicht daher auf einfache Weise eine wirksame Schallisolierung
und stellt außerdem sicher, daß der Verformungswiderstand quer zur Schienenlängsrichtung
wesentlich größer ist. Wegen der in vertikaler Richtung und in Schienenrichtung
auftretenden, einem Schienenfahrzeug vorlauf enden Wellen, ist eine solche spezielle
auf in Längsrichtung einstellbare Verformbarkeit von beträchtlicher Bedeutug.
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Das elastischc Lager in der vorbeschriebenen Gestaltung läßt einige
verschiedene Ausführungsmöglichkeiten zu.
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Zweckmäßig ist cs jedoch vorzusehen, daß zwischen der I3ohrung in
der metallischen Stützleiste und der Verschraubung ein offener Ringraum liegt, in
den die vorspannbare IIülse eingreift. Diese Ausführung ermöglicht einen besonders
einfachen Bau und eine sichere und wirksamc Befestigung.
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Der Ringraum in der metallischen Stützleiste sollte sich teilweise
in der Gummiunterlage fortsetzen. Dadurch kann die Vorspannbarkeit unter den entsprechenden
Anforderungen gegebenenfalls sehr hoch gewählt werden. Weiterhin ist cs sinnvoll,
daß zwischen der Innenwand der Gummihülse und dem die Verschraubung bildenden Schraubbolzen
eine zähharte, gleitfähige Kunsttoffhülse liegt. Diese besteht zweckmäßigerweise
aus Polyamid und schont die Gummihülse bei eventuellen Reibevorgängen an dem Schraubbolzen.
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Die Gummihülse kann ferner im oberen Bereich eine nach außen gehende
dicke Wandstärke aufweisen, die nach unten mit einer Ringstufe endet. Diese größere
Wandstärke berücksichtigt die eventuell beträchtlichen Kräfte, die erforderlich
sind, um die notwendige Vorspannung in die Gummiunterlage zu bringen. Der relativ
kleine Querschnitt er Gummihülse muß nämlich in einem angemessenen Verhältnis zu
dem wirksamen Querscilnitt in horizontaler R.iclltung zu der Gummiunterlage liegen.
Die Ringstufe sollte auß<rdem ill der Gummihülse mit einer formstabilen Platte
belegt. sein. Auch dics führ-t zu einer schonenden Beanspruchung der Gummihülse
bei den Verformungsvorgängen, wie sic beim Befahren der Schienen an der Gummihülse
auftre Len können.
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Die Erfindung wird in Verbindung mit einer Abbildung beispielsweise
beschrieben. Die Abbildung zeigt einen Querschnitt durch einen Teil des elastischen
Lagers.
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Der beispielsweise aus Stahlbeton bestehende Un-tergrund 1 ist mit
einer formfesten Beschichtung 2 versehen. Diese weist an der Oberfläche eine plattenförmige
Abdeckung 3 auf, um eine genaue Ausrichtung der Schienenunterlage für das elastische
Lager gewahrleisten zu können. uf der Platte 3 liegt eine Gummiunterlage 4 mit einem
rechteckigen Umriß. Sie besitzt an den vier Ecken je eine Bohrung für eine Verschraubung
5. Die Gummiunterlage 4 weist in Forsetzung der Zeichnung nach rechts einen symmetrischen
Teil auf. Die Gummiplatte 4 ist mit tiefen Nuten 6 und 7 versehen. Um eine starke
Einfederung zu ermöglichen, ist der Nutenabstand untereinander mit der Nutenbreite
ungefähr gleich. Auf der Gummiunterlage 4 liegt eine metallische Stützleiste 8,
die mit einer Rippe 9 versehen ist. Zwischen der Rippe 9 und der ihr parallel laufenden
Rippe ist eine angedeutete Schiene aufgesetzt. Durch die deutliche Verbreiterung
gegenüber dem Schienenfuß gibt die Stützleiste 8 der Schiaie einen sicheren kippstabilen
Halt. Die Stützleiste 8 weist eine Bohrung auf, in die eine Gummihülse 1o formschlüssig
einsetzbar ist. Die Hülse 1o ist auf der Innenseite mit einer Polyamidhülse 11 ausgekleidet,
um Heibungssäden an der Hülse zu vermeiden. Weiterhin besitzt die Hülse 1o an der
Oberseite eine Ringscheibe 12 und an der Ringstufe 13 eine weitere Scheibe 14. Um
eine gleichmäßige Belastbarkeit der Gummihülse 1o zu erreichen, wird die Schraube
15 angezogen, so daß die Gummihülse 1o unter Vorspannung gelangt.
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Diese wird an die Stützleiste 8 weitergegeben und setzt sich in der
Gummlunterlage 4 fort. Entsprechend der Verschraubung schwebt also die Stützleiste
8 gewissermaßen zwischen der im Verformungszustand befindlichen Gummi-Ilijise 10)
und der Gummiunterlage 4. Je nach Verf ormungszustand und der entsprechenden Vorspannung
besitzt das elastische Lager eine veräntrte Eigenfrequenz. Diese ist auf die jeweils
örtlichen Anforderungen eingestellt. Der Ringraum 16 und der untere Ringraum 17
dienen dazu, die infolge Druck auf die Gummikörper verformten Gummivolwnina aufzunehmen.