DE3912327A1 - Elastische schienenhalterung - Google Patents

Description

Es ist bekannt, daß man die Schwingungsübertragung von Schienen auf den Oberbau sowie die Geräuschentwicklung dadurch verringern kann, daß man in der Schienenhalterung einen Profilteil aus gummielastischem Werkstoff vorsieht, der den Schienenfuß vollständig umfaßt, so daß zwischen der Schiene und dem Oberbau keine direkte metallische Schwingungsverbindung besteht (DE-OS 24 21 092, DE-AS 27 33 011). Dabei wird Wert darauf gelegt, daß das Gummiprofil nicht nur eine großflächige Übertragung vertikaler Kräfte ermöglicht, sondern auch zur Seite hin sorgfältig abgestützt ist, um Seitenkräfte übertragen zu können. Dafür wird ein das Gummiprofil seitlich umfassender Stahlprofilteil verwendet, der in einem Fall als ein die gesamte Halterungsanordnung von unten umfassender Schienensitz ausge­ bildet ist und im anderen Fall von Flanschen der oberseitig auf den Pro­ filteil gepreßten Spannplatten gebildet ist, die ihrerseits seitlich von entsprechend hochgezogenen Flächen von Längsschwellen abgestützt sind. Diese seitlichen Abstützungen sind aufwendig, weil sie entweder den er­ wähnten Schienensitz als Halterungsteil oder entsprechend geformte Längs­ schwellen verlangen. Die bekannten Anordnungen haben ferner den Nachteil, daß die mit der Unterlage, beispielsweise einem Unterguß, in Berührung stehenden Metallteile zu Relativbewegungen gegenüber der Unterlage neigen, die nicht nur zum Wandern, sondern auch zur Zerstörung von deren Oberflä­ che führen können.

Die Erfindung bezieht sich auf eine elastische Schienenhalterung gemäß Gattungsbegriff des Anspruchs 1 und will diese einfacher, betriebssicherer und anpassungsfähiger an unterschiedliche Anwendungsbedingungen machen.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß der Gummiprofilteil unmit­ telbar auf der Unterlage aufliegt und seitlich zwischen der Unterlage und den Spannplatten freiliegt.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, daß die Verwendung gummi­ elastischen Materials eine sehr effektive, direkte Übertragung der Seiten­ kräfte auf die Oberfläche der Unterlage gestattet und daß man demnach bei Schienenhalterungen mit niedriger bis mittlerer Belastung, wie sie für Stadtbahnen typisch ist, auf besondere Seitenabstützungen verzichten kann, sofern man Vorkehrungen für einen guten Reibkontakt der Gummiprofilunter­ fläche mit der Oberfläche der Unterlage trifft. Dank der Erfindung kann der Gummiprofilteil mit Hilfe der Haltebolzen so hoch vorgespannt werden, daß er auch unter betriebstypischen Vibrationen und Seitenkrafteinwir­ kungen seine im wesentlichen vollflächige Anlage an der Oberfläche der Unterlage behält, wobei die Reibkraft zwischen dem Profilteil und der Oberfläche der Unterlage mindestens etwa dieselbe Größenordnung wie die betriebstypischen Seitenkräfte aufweisen kann. Dadurch wird nicht nur der Herstellungsaufwand für die Schienenhalterung durch Wegfall der Seitenab­ stützungen verringert, sondern auch die Montage vereinfacht, zumal keine Teile vorhanden sind, die paßgenau mit den in der Unterlage verankerten Bolzen zusammenwirken müssen, und die erfindungsgemäße Anordnung daher wesentlich toleranzunempfindlicher ist als die bekannten. Zudem werden durch die gute Haftung des Gummiprofilteils an der Oberfläche der Unterla­ ge Relativbewegungen vermieden, die bislang zu Erosion an der Unterlage führen. Auch die Weichheit des Gummimaterials als Gegenpart zu dem Unter­ lagematerial trägt zur Vermeidung der Erosion bei.

Ein besonderes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Spannstrecke der Bolzen ausschließlich durch die Dicke des Profilteils und der Spannplatte bestimmt ist. Unter der Spannstrecke ist dabei die Distanz zwischen der Oberfläche der Unterlage und der Unterseite des mit dem Bolzen zusammenwirkenden Spannorgans, insbesondere einer Mutter bzw. Unterlegscheibe, zu verstehen. Demgegenüber ist im Stand der Technik (DE-OS 24 21 092) die Spannstrecke durch Distanzhülsen vorgegeben. Die Erfindung erlaubt eine je nach Einsatzstelle unterschiedliche Vorspannung des Gummiprofilkörpers. Zum einen führt die zu einer unterschiedlichen Einstellung der Haftung des Gummiprofilkörpers an der Oberfläche der Unterlage bzw. an der Schiene. Zum anderen ändert dies die Federkonstante der Anordnung. Dadurch kann unterschiedlichen Anforderungen hinsichtlich der Fähigkeit zur Kraftaufnahme und Schwingungsdämpfung der Schienen­ halterung Rechnung getragen werden. So ist es beispielsweise möglich, in Kurven und solchen Strecken, die mit höherer Geschwindigkeit befahren werden sollen, die Schienenhalterung auf eine größere Steifigkeit einzustellen als in anderen Strecken, insbesondere solchen, in denen besonders hohe Anforderungen an Schwingungsdämpfung zu stellen sind.

Zweckmäßigerweise liegt der Gummiprofilteil über wenigstens etwa die Hälfte der zwischen seiner Unterfläche und seiner mit den Spannplatten zusammenwirkenden Oberseite gemessenen Höhe seiner Seitenfläche frei.

Oftmals genügt es, wenn der Gummiprofilkörper und die Unterlage aus­ schließlich über die ebene Horizontalfläche zusammenwirken. Jedoch kann es vorteilhaft sein, eine niedrige seitliche Einfassung (Wute) des Profil­ teils an der Unterlage zu bilden, die nicht höher sein soll als bis zur Höhe der Schienenunterfläche.

Der Profilteil kann einstückig ausgebildet sein, wenn er so weich ist, daß er unter entsprechender elastischer Verformung dem Schienenfuß aufgesetzt werden kann. Jedoch kann er auch zweistückig ausgebildet sein, um die Montage zu vereinfachen. Eine dreistückige Ausführung, wie sie im Stand der Technik durchweg vorgesehen ist und die zu größerem Herstellungsauf­ wand führt, ist nicht erforderlich.

Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Die einzige Darstellung zeigt in der linken Hälfte eine Stirnansicht und in der rechten Hälfte eine Schnittansicht der erfindungs­ gemäßen Halterung zwischen einer Unterlage und einer Schiene.

Die Unterlage 1 ist ein Betonkörper oder Unterguß herkömmlicher Art mit im wesentlichen ebener Oberfläche 2. Sie kann auch von einer Metallplatte oder einem Walzprofil oder dergleichen gebildet sein. Darin sind im Be­ reich jeder Halterung zwei Paare von Schraubbolzen 3 verankert, von denen in der Zeichnung eines erscheint und die mit Muttern 4 und Federscheiben 5 versehen sind. Der Fuß 6 der Schiene 7 ist im wesentlichen vollständig von dem Profilkörper 8 aus gummielastischem Material umfaßt, der von den Teilen 9 und 10 gebildet ist. Der Teil 9 bildet einen im wesentlichen plattenförmigen Abschnitt, der unterhalb des Schienenfußes 6 liegt, sowie einen oberseitigen Abschnitt 11, der sich auf einer Seite über den Schienenfuß 6 legt, während der entsprechende Abschnitt 11 auf der anderen Seite von dem gesonderten Teil 10 des Profilkörpers 8 gebildet ist. Der Profilkörper 8 enthält eine mittlere Ausnehmung, deren Querschnitt getreu der Gestalt des Schienenfußes 6 entspricht. Er reicht seitlich weit über den Schienenfuß hinaus. Seine Gesamtbreite ist etwa doppelt so groß wie die des Schienenfußes. Er ist im wesentlichen massiv, kann aber nach bekannten Grundsätzen für die Bemessung von elastischen Schwingungskörpern Ausnehmungen und Hohlräume enthalten, die eine Dehnung gestatten.

Auf dem Profilkörper 8 sind, den Schienenfuß 6 übergreifend, Spannplatten 12 aufgelegt, auf die die Muttern 4 bzw. Unterlegscheiben 5 einwirken. Die Spannplatten 12 werden nach innen zu von Lippen 13 des Gummiprofilkörpers 8 überragt, um eine elektrische Isolation der Schiene von den metallenen Halterungsteilen zu gewährleisten. Werden die Muttern 4 angezogen, so wird der Gummiprofilkörper sowohl in dem über und unter dem Schienenfuß liegen­ den Abschnitt als auch in dem breiten, seitlich davon befindlichen Ab­ schnitt vorgespannt. Die elastischen Eigenschaften des Gummiprofilteils werden von der Vorspannung in dem Sinne beeinflußt, daß die Anordnung umso steifer wirkt, je größer die Vorspannung ist. Ferner wird durch die Vor­ spannung das Haftvermögen des Gummiprofilkörpers an der Oberfläche 2 der Unterlage vergrößert.

Die Bolzen 3 bzw. Muttern 4 werden bei der Montage so stark angezogen, daß sich das gewünschte Maß der vertikalen Vorspannung des Gummiprofilkörpers 8 und damit das gewünschte Kraftaufnahmevermögen unter einer gegebenen Schienenbelastung für eine gegebene maximale Verformung ergibt. Sie be­ stimmt ferner das Haftvermögen des Gummiprofilkörpers 8 an der Oberfläche 2 der Unterlage 1. Die Einstellung der Vorspannung ist im allgemeinen nicht kritisch, weil auch zwischen dem Gummiprofilkörper 8 und den Bolzen 3 Seitenkräfte übertragen werden können. Zudem kann, wie bei 14 gezeigt, die Oberfläche 2 der Unterlage 1 am Rand des Gummiprofilkörpers 8 zur Bildung von Wuten hochgezogen sein, um eine zusätzliche seitliche Abstüt­ zung zu geben. Die Höhe der Wuten liegt zweckmäßigerweise tiefer als die Schienenunterfläche, damit die Seitenbeweglichkeit der Schiene nicht beeinträchtigt wird.

Jede der dargestellten Halterungen hat eine begrenzte axiale Länge, die beispielsweise knapp doppelt so groß wie ihre Breite ist.

Bei der Einwirkung von Seitenkräften auf den Schienenkopf entsteht ein Biegemoment, das den Schienenfuß auf einer Seite anzuheben und auf der anderen Seite abzusenken trachtet. Ein wesentlicher Teil der Seitenkräfte wird daher durch die vertikale Einspannung des Gummiprofilkörpers 8 zwi­ schen der Oberfläche 2 und den Spannplatten 12 aufgefangen. Die Absenkung der einen Seite des Schienenfußes 6 führt zur Erhöhung der Reibkraft zwischen dem Gummiprofilkörper 8 und der Oberfläche 2 der Unterlage 1 in dem betreffenden Bereich, wodurch die Fähigkeit zur Seitenkraftübertragung in diesem Bereich vergrößert wird. Im übrigen beteiligen sich auch die Spannplatten 12, sowie die mit dem Gummiprofilkörper 8 in Berührung ste­ henden Oberflächenteile der Bolzen 3 und die seitlichen Einfassungen 14 an der Seitenkraftübertragung.

Da die erfindungsgemäße Halterung nur wenige und einfache Teile umfaßt, ist sie preisgünstig in der Herstellung. Ihre Montage ist einfach, weil sie toleranzunempfindlich ist. Die Gummiprofilkörper 8 können an den Schienenfuß 6 angesetzt werden, bevor die Schiene auf die vorbereitete Unterlage 1 abgesenkt wird. In geradlinigen Abschnitten können die Schienen auch in die auf der Unterlage vorbereiteten Gummiprofilkörper 8 eingekippt werden. Entsprechend unproblematisch vollzieht sich der Schienenwechsel.

Bei einem praktisch ausgeführten Beispiel für Schienen des Typs S 49 mit einer Halterung, die die aus der Figur sich ergebenden Abmessungen im Verhältnis zu denen der Schiene besaß, wurde ein Gummiprofilkörper 8 in der Härteeinstellung 70 Shore A±5 mit Erfolg verwendet. Es wurde ein Gummimaterial geeigneter Isolationsfähigkeit sowie chemischer und physika­ lischer Beständigkeit gegenüber den im Bahnbetrieb auftretenden Medien (bspw. Ölen) verwendet.

Claims (9)

1. Elastische Schienenhalterung mit einer Unterlage, darin paarweise beiderseits der Schiene verankerten Haltebolzen, einem den Schienenfuß allseits umfassenden Profilteil aus gummielastischem Werkstoff, der Löcher für den Durchgang der Bolzen aufweist, und Spannplatten, die durch die Haltebolzen gegen die Oberseite des Profilteils spannbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Gummiprofilteil (8, 9, 10) un­ mittelbar auf der Unterlage (1) aufliegt und seitlich zwischen der Unterlage (1) und den Spannplatten (12) frei liegt.

2. Schienenhalterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Profilteil (8, 9, 10) von den Bolzen (3) so vorgespannt ist, daß er auch unter betriebstypischen Vibrationen und Seitenkrafteinwirkungen im wesentlichen vollflächige Anlage an der Oberfläche (2) der Unterla­ ge (1) behält.

3. Schienenhalterung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibkraft zwischen dem Profilteil (8, 9, 10) und der Oberfläche (2) der Unterlage (1) mindestens etwa dieselbe Größenordnung wie die betriebstypischen Seitenkräfte aufweist.

4. Schienenhalterung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Profilteil (8, 9, 10) über wenigstens etwa die Hälfte der Höhe seiner Seitenfläche freiliegt.

5. Schienenhalterung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Unterlage (1) eine niedrige seitliche Einfassung (Wute 14) des Profilteils (8, 9, 10) bildet.

6. Schienenhalterung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die seitliche Einfassung die Höhe der Schienenunterfläche nicht über­ steigt.

7. Schienenhalterung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Profilteil (8, 9, 10) einstückig ist.

8. Schienenhalterung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Profilteil (8, 9, 10) zweistückig ist.

9. Schienenhalterung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Spannstrecke der Bolzen (3) ausschließlich durch die Dicke des Profilteils (8, 9, 10) und der Spannplatte (12) bestimmt ist.