DE4224082C2

DE4224082C2 - Schalldämmendes Stützpunktlager für eine Schiene

Info

Publication number: DE4224082C2
Application number: DE19924224082
Authority: DE
Inventors: Horst Zimmermann
Original assignee: WEGU GUMMI- und KUNSTSTOFFWERKE WALTER DRAEBING KG 34123 KASSEL DE; Wegu Gummi und Kunststoffwerke Walter Draebing KG
Current assignee: Wegu Gummi und Kunststoffwerke Walter Draebing KG
Priority date: 1992-07-22
Filing date: 1992-07-22
Publication date: 1996-10-31
Anticipated expiration: 2012-07-23
Also published as: DE4224082A1; EP0581202A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein schalldämmendes Stütz punktlager nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Schalldämmende Schienenlager finden insbesondere für Gleise von Untergrundbahnen Verwendung. Hierdurch soll die Übertragung von Körperschall auf den Untergrund und die Entwicklung von Luftschall möglichst weitgehend vermieden werden. Der von Untergrundbahnen hervorgerufene Körperschall entwickelt sich insofern zu einem äußerst ernstzunehmenden Problem, als daß er vielerorts bereits zu umfangreichen Gebäudeschäden geführt hat. Auch die Belästigung unmittelbar betroffener Anwohner ist zum Teil erheblich. Grundsätzlich lassen sich Schienenlager in die zwei Kategorien Stützpunktlager und kontinuierliche Lager einteilen. Ein Stützpunktlager dient zur punktuellen Lagerung einer Schiene beispielsweise auf einer Querschwelle. Demgegenüber erstreckt sich ein kontinuierliches Lager ohne Unterbrechungen entlang der Schiene. Dabei ist eine Längs schwelle als Auflager notwendig. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Ausbildung eines Stützpunktlagers.

Ein schalldämmendes Stützpunktlager nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist aus der DE-OS 39 26 392 bekannt. Hierbei ist ein Dämmelement unterhalb des Fußes angeordnet. Beidseitig der Schiene sind Stützhebel an einem Rahmen schwenkbar gelagert. Die Stützhebel sind auf den Fuß der Schiene hin vorgespannt und stützen sich unter Zwischenordnung von Dämmelementen jeweils in dem Übergangsbereich zwischen Kopf und Steg einerseits sowie in dem Übergangsbereich zwischen Steg und Fuß der Schiene andererseits an der Schiene ab. Die Stützhebel verhindern beim Einfedern der Schiene ein Kippen der Schiene in seitlicher Richtung. Der hierfür mit den Stützhebeln betriebene Aufwand muß jedoch als außerordentlich groß bezeichnet werden. Dies gilt insbesondere angesichts der notwendigerweise spielfreien Lagerung der Stützhebel.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein schalldämmendes Stützpunktlager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufzu zeigen, das einfach aufgebaut und preiswert herzustellen ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Überraschenderweise sind die notwendigen Stabilitäten des Stützpunktlagers bei seiner Ausbildung aus Kunststoff zu erreichen. Kunststoff ist nicht nur kostengünstig verarbeitbar, sondern weist auch Vorteile hinsichtlich seiner Korrosionsbeständigkeit auf. Bei dem neuen Stützpunktlager läßt sich problemlos auch eine solche Stabilität gegen ein Verkippen der Schiene erzielen, daß ein Einfedern von ca. 7 mm zulässig ist, was bislang nur bei technisch sehr aufwendigen Lagern möglich war. Somit steht nunmehr ein preiswertes Schienenlager mit exzellenten schalldämmenden Eigenschaften zur Verfügung.

Die außerhalb der Spur angeordneten Abstützungen können unter Zwischenordnung der weiteren Dämmelemente neben dem Steg auch den Kopf der Schiene zur Seite abstützen. Der der Spur abgewandten Seitenfläche des Kopfes der Schiene kommt keinerlei Richt- und Tragefunktion zu. Sie steht daher grundsätzlich für eine zusätzliche Abstützung der Schiene zur Verfügung. Vorteilhaft erfolgt die Abstützung der Schiene im Bereich ihres Kopfes mit einem besonders guten Hebelverhältnis. Dieser Vorteil macht sich so stark bemerkbar, daß die seitliche Auslenkung des Kopfs der Schiene auf weniger als 2 mm problemlos begrenzbar ist, womit ein lokales Abstützen der Schiene mit dem neuen Stützpunktlager einer bekannten kontinuierlichen Lagerung allemal entspricht. So ist mit dem neuen Stützpunktlager auch eine quasikontinuierliche Lagerung der Schiene möglich, wenn das Dämmelement durchgehend ausgebildet ist und für das Dämmelement zwischen den einzelnen Stützpunktlagern ein einfaches Auflager vorgesehen ist. Weiterhin beugt die zusätzliche Abstützung des Kopfes der Schiene auch der Entstehung von Luftschall vor, indem sie Eigenschwingungen des Kopfes der Schiene unterdrückt.

Die Spannelemente können Spannklemmen aus Federstahl sein. Mit Spannklemmen aus gebogenem Federstahl können vergleichsweise hohe Vorspannkräfte zum Fixieren der Schiene in dem Stützpunkt lager aufgebracht werden. Vergleichbare Spannklemmen werden im Gleisbau seit langer Zeit in großem Umfang verwendet.

Zwischen den Spannklemmen und dem Fuß können weichelastische Pufferelemente angeordnet sein. Die Pufferelemente vermindern die Übertragung von Körperschall über die Spannklemmen.

An dem Dämmelement können den Fuß der Schiene umgreifende Verlängerungen vorgesehen sein, die die Pufferelemente ausbilden. Die Verlängerungen an dem Dämmelement weisen damit eine Doppelfunktion auf. Zum einen dienen sie der Befestigung des Dämmelements an der Schiene, was insbesondere bei durchgehender Ausbildung des Dämmelements von Vorteil ist. Zum anderen sind mit den Verlängerungen Pufferelemente vorhanden, die ausgesprochen lagestabil angeordnet sind.

Der freie Abstand der Abstützungen quer zur Schiene kann größer als die Breite des Kopfes der Schiene sein. Auf diese Weise lassen sich besonders große Einfederwege realisieren, bei denen sich der Kopf der Schiene bis zwischen die Abstützungen bewegt. Hieraus resultiert mit anwachsendem Federweg eine verstärkte Gegenkraft zu Verkippungen der Schiene.

Der freie Abstand der Abstützungen quer zur Schiene kann darüberhinaus größer als die Breite der gesamten Schiene sein. Wenn die weiteren Dämmelemente dementsprechend dick ausgebildet sind, wird ihre Scherbeanspruchung beim Einfedern der Schiene stark reduziert. Dies ist wiederum Garantie für eine besonders hohe Verschleißfestigkeit der weiteren Dämmelemente. Außerdem ist bei einem großen freien Abstand der Abstützungen das Einsetzen der Schiene in das Stützpunktlager besonders einfach möglich.

Der Kopf der Schiene kann auf den weiteren Dämmelementen aufliegen, wobei an den weiteren Dämmelementen parallel zur Schiene verlaufende Knickelemente ausgebildet sind, um die die Dämmelemente beim Einfedern der Schiene einknicken. Die Ausbildung eines Knickgelenks ist eine weitere Möglichkeit einer unerwünschten Scherbeanspruchung der Dämmelemente vorzubeugen. Im einfachsten Fall wird der Ort des Knickgelenks durch gegenüberliegende Ausnehmungen in den Dämmelementen markiert. Das zwischen den Ausnehmungen verbleibende Material der Dämmelemente hat dann Scharnierfunktion. Betätigt wird das Knickelement durch die Unterseite des Kopfes der Schiene. Bei entsprechender geometrischer Anordnung bewirkt das Einknicken der Dämmelemente eine Vergrößerung der seitlichen Abstützkräfte auf die Schiene.

Für die weiteren Dämmelemente können Trägerelemente zur Befestigung an den Abstützungen vorgesehen sein. Beispielsweise an die Dämmelemente anvulkanisierte Trägerelemente erleichtern den Zusammenbau des Stützpunktlagers bei der Montage der Schiene.

Das Stützpunktlager kann einen das Dämmelement seitlich umschließenden, die Abstützungen ausbildenden Rahmen und eine in Epoxidharzmörtel eingebettete Grundplatte als Auflager für das Dämmelement und den Rahmen aufweisen. Diese Ausführungsform des Stützpunktlagers ist bei nicht durchgehend vorgesehenem Dämmelement geeignet. Der Rahmen umschließt das Dämmelement seitlich und definiert so dessen horizontale Lage unterhalb der Schiene. Die vertikale Lagedefinition erfolgt durch die Grundplatte, sofern der Rahmen an seiner Unterseite offen ausgebildet ist. Die offene Ausbildung des Rahmens ist mit fertigungstechnischen Vorteilen verbunden. Es ist aber auch möglich, einen Rahmen mit einer auf der Grundplatte zur Auflage kommenden Bodenplatte als unteren Abschluß vorzusehen.

Das Stützpunktlager kann alternativ jeweils einen innerhalb und einen außerhalb der Spur angeordneten, das Dämmelement seitlich begrenzenden und die jeweiligen Abstützungen ausbildenden Halbrahmen und eine in Epoxidharzmörtel eingebettete Grundplatte als Auflage für das Dämmelement und die Halbrahmen aufweisen, wobei das Dämmelement durchgängig unter der Schiene vorgesehen ist. Das durchgangige Dämmelement erlaubt eine sinnvolle Einfassung nur von der Seite her. Dementsprechend sind statt eines Rahmens zwei Halbrahmen vorzusehen. Auch diese können durch eine zusätzliche Bodenplatte miteinander verbunden sein.

Die Grundplatte kann wie der Rahmen aus Kunststoff ausgebildet sein.

Die Dämmelemente bestehen vorteilhaft aus Gummi. Aufgrund der bekannten Eigenschaften dieses Werkstoffs ist Gummi für die Ausbildung eines Stützpunktlagers mit hohen Schalldämmwerten besonders gut geeignet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von zwei Ausführungs beispielen näher erläutert und beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform des Stützpunktlagers,

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Stützpunktlager gemäß Fig. 1, und

Fig. 3 einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform des Stützpunktlagers.

Das in Fig. 1 dargestellte Stützpunktlager 1 dient zur schalldämmenden Lagerung einer Schiene 2. Die Schiene 2 besteht aus einem Kopf 3, einem Fuß 4 und einem den Kopf 3 mit dem Fuß 4 verbindenden Steg 5. Das Stützpunktlager 1 weist einen hier einstückig aus Kunststoff ausgebildeten Rahmen 6 und eine Grundplatte 22 als Auflager für den Rahmen 6 auf. An dem Rahmen 6 sind beidseitig der Schiene 2 jeweils paarweise hintereinander angeordnete Abstützungen 8 und 9 vorgesehen. Hierbei sind die Abstützungen 8 innerhalb einer Spur angeordnet, zu der die Schiene 2 gehört, während sich die Abstützungen 9 außerhalb dieser Spur befinden. Untereinander und quer zu der Schiene 2 weisen die Abstützungen 8 und 9 einen Abstand auf, der größer ist als die maximale Breite der Schiene im Bereich ihres Fußes 4. Unterhalb des Fußes 4 ist in dem Stützpunktlager ein Dämmelement 10 vorgesehen. Das Dämmelement 10 weist Verlängerungen 11 auf, die den Fuß 4 umgreifen. Die uneingefederte Schiene 2 ist durch Spannklemmen 16 und 17 auf das Dämmelement 10 hin vorgespannt und dadurch in dem Schienenlager 1 fixiert. Die Spannklemmen 16 und 17 sind aus Federstahl gebogen ausgebildet und beaufschlagen den Fuß der Schiene 2 von oben. Hierbei sind die Verlängerungen 11 des Dämmelements 10 als Pufferelemente zwischen den Spannklemmen 16 und 17 und dem Fuß 4 angeordnet. Ihrerseits werden die Spannklemmen 16 und 17 durch Schrauben 18 und 19 beaufschlagt. Neben der vertikalen Abstützung durch das Dämmelement 10 ist die, Schiene 2 in horizontaler Richtung durch weitere Dämmelemente 12 und 13 in ihrer korrekten Lage stabilisiert. Die Dämmelemente 12 und 13 sind jeweils an Trägerelemente 14 und 15 anvulkanisiert und stützen sich über diese ihrerseits an den Abstützungen 8 und 9 ab. Die Dämmelemente 12 liegen an der Schiene 2 im oberen Bereich des Stegs 5 und an der Unterseite des Kopfes 2 an. Die Dämmelemente 13 bewirken zusätzlich eine seitliche Abstützung der Schiene 2 auch im Bereich ihres Kopfes 3. Für den jeweils unterhalb des Kopfes 3 der Schiene 2 angeordneten Bereich der Dämmelemente 12 und 13 ist jeweils ein Knickgelenk 28 vorgesehen. Die Knickgelenke 28 werden jeweils durch das zwischen zwei Aussparungen 29 verbleibende Material der Dämmelemente 12 und 13 gebildet. Alle Dämmelemente 10, 12 und 13 des Stützpunktlagers 1 sind aus Gummi ausgebildet. Das Dämmelement 10 weist in Richtung aus der Spur heraus vorteilhaft eine abnehmende Federkonstante auf. Dies wird hier durch Hohlräume 27 bewirkt, die mit aus der Spur heraus anwachsender Dichte in dem Dämmelement 10 vorgesehen sind. Die Grundplatte 22, die wie der Rahmen 6 aus Kunststoff ausgebildet ist, weist Schraubenlöcher 23 auf. Diese Schraubenlöcher 23 korrespondieren mit Langlöchern 21 in dem Rahmen 6. Auf diese Weise ist eine Justierung des Rahmens 6 gegenüber der Grundplatte 22 in Querrichtung möglich. Die Grundplatte 22 ist ihrerseits in Epoxidharzmörtel 24 auf einer hier nicht weiter dargestellten Schwelle gebettet. Die Schwelle kann als Querschwelle ausgebildet sein. Sinnvoll ist jedoch auch eine solche Ausbildung der Schwelle, bei der ein einfaches, kontinuierliches Auflager für das Dämmelement 10 vorgesehen ist. Dieses kann dann mit einem großen positiven Effekt hinsichtlich der Unterdrückung von Eigenschwingungen der Schiene durchgehend, d. h. ohne Unterbrechungen unter dem Fuß 4 der Schiene 2 vorgesehen sein. Bei der Montage des Stützlagers 1 macht sich der große Abstand der Abstützungen 8 und 9 in Querrichtung bereits positiv bemerkbar. Er macht aber auch einen vergleichsweise großen Einfederweg der Schiene 2 bei Belastungen möglich, da im gewollten Federweg kein nichtelastisches Material angeordnet ist. Beim Einfedern der Schiene 2 in dem Stützlager 1 sind folgende Vorgänge besonders erwähnenswert. Die zusätzliche seitliche Abstützung des Kopfs 3 der Schiene 2 durch das weitere Dämmelement 13 verhindert mit einem günstigen Hebelverhältnis ein Verkippen der Schiene 2 nach außen. Die seitliche Auslenkung des Kopfs 3 der Schiene 2 ist auf maximal 2 mm begrenzt. Aus diesem Grund kann das Dämmelement gerade in den äußeren Bereichen der Spur besonders weich, d. h. mit geringer Federkonstante ausgebildet sein. Beim Einfedern der Schiene 2 heben die Spannklemmen 16 und 17 von dem Fuß 4 ab, bevor der maximale Federweg erreicht ist. In dieser Position kann demnach auch kein Körperschall von der Schiene 2 über die Spannklemmen 16 und 17 auf den Rahmen 6 übertragen werden. Ein kontrolliertes Wiederaufsetzen der Spannklemmen 16 und 17 auf den Fuß 4 garantieren die Verlängerungen 11, wobei sie als Pufferelemente wirken. Die Knickgelenke 28 dienen zur Reduzierung der Scherbelastung der weiteren Dämmelemente 12 und 13 beim Einfedern der Schiene 2. Der Kopf 3 der Schiene 2 drückt von oben auf die unter ihm angeordneten Bereiche der Dämmelemente und verursacht so deren Abknicken, statt daß sie verstärkt auf Scherung beansprucht werden. Das Abknicken ist darüberhinaus mit einer zusätzlichen seitlichen Abstützung der Schiene 2 verbunden, da die effektive Breite der Dämmelemente 12 und 13 mit dem Abknicken zunimmt. Eine vielerorts geforderte Neigung 20 der Schiene 2 kann bei dem neuen Stützlager problemlos durch eine keilförmige Ausbildung des Dämmelements 10 unterhalb des Fußes 4 der Schiene 2 erreicht werden. Hier weist die Neigung einen Wert von 1 : 40 auf.

Der Aufbau des Stützpunktlagers 1 gemäß Fig. 1 ist auch aus der Draufsicht gemäß Fig. 2 ersichtlich. Die Stabilisierung der Schiene 2 durch die Abstützungen 8 und 9 unter Zwischenfügung der Dämmelemente 12 und 13 ist diskontinuierlich, d. h. sie erfolgt nur lokal innerhalb des jeweiligen Stützlagers 1. Hingegen kann das Dämmelement 10, von dem hier nur die Verlängerungen 11 sichtbar sind, durchgängig, d. h. ohne Unterbrechungen unter dem Fuß 4 der Schiene 2 angeordnet sein. Hierbei ist für das Dämmelement 10 nur ein einfaches Auflager längs der Schiene 2 notwendig. Durch den hohen Wirkungsgrad der seitlichen Stabilisierung insbesondere auch des Kopfs 3 der Schiene 2 durch die Abstützung 8, 9 wird trotz der diskontinuierlichen seitlichen Abstützung dennoch eine sehr gute Stabilität der Schiene 2 gegenüber Verkippungen selbst bei sehr großen Federwegen erreicht. Dies ist besonders deshalb bemerkenswert da der Aufwand bei der Montage der Schiene 2 unter Verwendung des Stützpunktlagers 1 dem geringen Aufwand für ein herkömmliches Stützpunktlager entspricht.

Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform des Stützpunktlagers 1 stimmt bis auf die Ausbildung des Rahmens 6 mit derjenigen gemäß Fig. 1 überein. Der Rahmen 6 weist hier keine Bodenplatte 7 auf. Statt dessen sind die Teile des Rahmens 6 beidseitig der Schiene 2 durch Querstreben 30 verbunden. So schließt der Rahmen 6 das Dämmelement 10 ein, während es direkt auf der Grundplatte 22 aufliegt. Auf diese Weise ist die Lage des Dämmelements 10 vollständig definiert. Dies ist von besonderer Bedeutung, wenn das Dämmelement 10 nicht durchgehend vorgesehen ist. Andererseits versteht sich, daß die Ausführungsform des Stützpunktlagers 1 gemäß Fig. 3 nicht im Zusammenhang mit einem durchgängig ausgebildeten Dämmelement 10 verwendbar ist.

Bezugszeichenliste

1 Stützpunktlager
2 Schiene
3 Kopf
4 Fuß
5 Steg
6 Rahmen
7 Bodenplatte
8 Abstützung
9 Abstützung
10 Dämmelement
11 Verlängerung
12 Dämmelement
13 Dämmelement
14 Trägerelement
15 Trägerelement
16 Spannklemme
17 Spannklemme
18 Schraube
19 Schraube
20 Neigung
21 Langloch
22 Grundplatte
23 Langloch
24 Epoxidharzmörtel
25 Aufnahmeöffnung
26 Aufnahmeöffnung
27 Hohlraum
28 Knickgelenk
29 Aussparung
30 Querstrebe

Claims

1. Schalldämmendes Stützpunktlager für eine zu einer Spur gehörige Schiene mit einem Kopf, einem Fuß und einem den Kopf der Schiene mit ihrem Fuß verbindenden Steg, wobei unterhalb des Fußes ein Dämmelement angeordnet ist und wobei die unbelastete Schiene durch den Fuß vom oben beaufschlagende Spannelemente in dem Stützpunktlager fixiert ist, das Dämmelement ist unmittelbar unter dem Fuß der Schiene angeordnet und innerhalb und außerhalb der Spur sind Abstützungen vorgesehen, die unter Zwischenordnung von weiteren Dämmelementen die Schiene seitlich abstützen, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Abstützungen (8, 9) Teile eines Rahmens (6) sind und daß dieser Rahmen (6) aus Kunststoff ausgebildet ist.

2. Stützpunktlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannelemente Spannklemmen (16, 17) aus Federstahl sind und daß zwischen den Spannklemmen (16, 17) und dem Fuß (4) weichelastische Pufferelemente angeordnet sind.

3. Stützpunktlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Dämmelement (10) den Fuß (4) der Schiene (2) umgreifende Verlängerungen (11) vorgesehen sind, die die Pufferelemente ausbilden.

4. Stützpunktlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Abstand der Abstützungen (8, 9) quer zur Schiene (2) größer ist als die Breite des Kopfes (3) der Schiene (2).

5. Stützpunktlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Abstand der Abstützungen (8, 9) quer zur Schiene (2) größer ist als die Breite der gesamten Schiene.

6. Stützpunktlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (3) der Schiene (2) auf den weiteren Dämmelementen (12, 13) aufliegt und daß an den weiteren Dämmelementen (12, 13) parallel zur Schiene (2) verlaufende Knickgelenke (28) ausgebildet sind, um die die Dämmelemente (12, 13) beim Einfedern der Schiene (2) einknicken.

7. Stützpunktlager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine in Epoxidharzmörtel (24) eingebettete Grundplatte (22) als Auflager für das Dämmelement und den das Dämmelement (10) seitlich umschließenden Rahmen (6) vorgesehen ist.

8. Stützpunktlager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (22) aus Kunststoff ausgebildet ist.

9. Stützpunktlager nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämmelemente (10, 12, 13) aus Gummi ausgebildet sind.