EP0666938B1 - Lagerung für ein oberbauteil - Google Patents

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EP0666938B1
EP0666938B1 EP93921887A EP93921887A EP0666938B1 EP 0666938 B1 EP0666938 B1 EP 0666938B1 EP 93921887 A EP93921887 A EP 93921887A EP 93921887 A EP93921887 A EP 93921887A EP 0666938 B1 EP0666938 B1 EP 0666938B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
spring
spring element
bearing according
characteristic curve
railroad track
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP93921887A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0666938A1 (de
Inventor
Sebastian Benenowski
Albrecht Demmig
Hans Ulrich Dietze
Alfred Kais
Erich Nuding
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Butzbacher Weichenbau GmbH
Voestalpine Turnout Technology Germany GmbH
Original Assignee
Voestalpine BWG GmbH
Butzbacher Weichenbau GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voestalpine BWG GmbH, Butzbacher Weichenbau GmbH filed Critical Voestalpine BWG GmbH
Publication of EP0666938A1 publication Critical patent/EP0666938A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0666938B1 publication Critical patent/EP0666938B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B9/00—Fastening rails on sleepers, or the like
    • E01B9/68—Pads or the like, e.g. of wood, rubber, placed under the rail, tie-plate, or chair
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B9/00—Fastening rails on sleepers, or the like
    • E01B9/62—Rail fastenings incorporating resilient supports
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B9/00—Fastening rails on sleepers, or the like
    • E01B9/38—Indirect fastening of rails by using tie-plates or chairs; Fastening of rails on the tie-plates or in the chairs
    • E01B9/40—Tie-plates for flat-bottom rails
    • E01B9/42—Tie-plates for flat-bottom rails of two or more parts

Definitions

  • the invention relates to a mounting for an upper component, such as a rail fastening or ribbed plate, which is passed through by rail vehicles with a wheel load, receives a rail section and is directly or indirectly connected to a support, the upper component being mounted on the support side on a first elastic element and on the rail side the biasing device, which has at least one second elastic element and prestresses the upper component directly or indirectly, and the first and second spring elements each have a (first and second) characteristic curve, which form a spring system with an overall characteristic curve with a working area which is in the range of force application of usual wheel loads.
  • an upper component such as a rail fastening or ribbed plate
  • DE 30 33 607 C2 discloses a sound-absorbing rail support consisting of a base plate, a rail support plate and an element arranged between the base plate and the rail support plate.
  • the rail support plate is provided between the base plate and the pretensioning devices, which consist of abutments held by threaded bolts which and the base plate an elastically deformable biasing element is arranged.
  • the pretensioning devices consist of abutments held by threaded bolts which and the base plate an elastically deformable biasing element is arranged.
  • the design of the insulation elements and their arrangement result in a spring characteristic for the overall system formed from the insulation elements, which has an essentially constant slope. This means that there is a linear relationship between the spring travel and the application of force.
  • the measures envisaged cannot always prevent the vibrations caused by a rail vehicle from being transmitted to the sleepers and the bedding in such a way that the latter can flow, in particular, when appropriate rail documents are used in high-speed lines.
  • the entire superstructure is always the same "hard” or “soft” depending on the spring characteristics of the insulation elements used.
  • the latter is particularly disadvantageous if construction work on the upper or lower structure is required.
  • the problem underlying the present invention is to develop a bearing of the type described above in such a way that, depending on the forces introduced, optimal conditions arise from the elasticity, so that e.g. when straightening and tamping a track, the superstructure represents a rigid unit, whereas when driving through rail vehicles there is an elasticity that enables strong damping.
  • the problem is solved according to the invention in that the overall characteristic of the spring system has a kinked course in such a way that when the force applied to the spring system is less than the forces acting in the working area, the characteristic curve rises steeply and runs flat in the work area.
  • a spring system is proposed that is hard at low loads and is dynamically soft in a selectable area (working area).
  • the former means that the superstructure presents itself as a rigid unit if e.g. Work such as straightening and plugging the rails are required.
  • the overall characteristic curve of the spring system according to the invention be designed such that the total spring travel of the spring system is less than 0.5 mm when force is applied between 0 and 50 kN, with a linear relationship between force and spring travel in this steep area of the characteristic curve.
  • the characteristic shows a flat course through which the desired damping takes place.
  • the spring travel covered can be approximately 2.5 mm when the applied force changes from 50 kN to 100 kN.
  • the overall characteristic curve according to the invention consequently shows a low spring stiffness in the work area, that is to say in the area in which the usual wheel loads are introduced, so it can dampen strongly, whereas a statically hard system is present in front of the work area.
  • This so-called kinked overall characteristic curve results in particular from the fact that the pretensioning device receives the second spring element in such a way that it is compressed on all sides with a force, namely with a force that is in front of the Work area.
  • the second spring element has a low spring stiffness, which essentially determine the dynamically soft properties of the overall system.
  • the first spring element itself has a characteristic which is steeper with respect to the elastic region of the second spring element.
  • the second, ie upper, spring element in the non-working area of the overall system is to be regarded as tightened to a block, and is therefore located in the hard area.
  • the second spring element goes directly into its elastic range when the overall system is in the work area, since the wheel load relaxes in such a way that the second spring element is no longer compressed on all sides, that is to say can exert its spring properties.
  • the overall characteristic curve results from the subtraction of the individual forces acting as a function of the respective force application and the resulting spring travel.
  • the second spring element can be designed as at least one projection directed away from the superstructure, which extends within a receptacle of the pretensioning device, the volume of the receptacle being equal to or slightly smaller than that of the projection.
  • a further proposal of the invention provides that the projection of a flat, parallel to the upper Surface of the upper component, preferably extends along from this extending third spring element.
  • the second and third spring elements accordingly form a unit of their own, from which a characteristic curve results, in which the section of the characteristic curve that normally runs parallel to the ordinate in the compression region of the second spring element is slightly inclined.
  • the second spring element can have a plurality of projections which are covered by a cover having receptacles assigned to the projections, which in turn is connected to the support via connecting means and can be tightened relative to the latter in order to achieve the necessary pretension.
  • the upper component is a rail fastening plate such as a rib plate
  • this can extend at least in sections within the first spring element in the form of an elastic intermediate layer.
  • the first spring element can thus be vulcanized onto the rail fastening plate.
  • the projections of the second spring element can be dome-shaped and have the shape of a cylinder or truncated cone.
  • the figures show a bearing and its characteristic curve for an upper component in the form of a ribbed plate (10), on which a rail (not shown) can be fastened in the usual way.
  • the ribbed plate can be supported against a support such as a threshold in such a way that on the one hand there is a statically hard unit of the superstructure when applying force that is lower than normal wheel loads, and on the other hand a dynamically soft unit results when normal wheel loads act to sufficiently dampen vibrations can, the ribbed plate (10) is received by a spring system of the following type and supported against the support, resulting in a characteristic curve, which is shown in Fig. 1 bottom right.
  • the characteristic curve provided with the reference symbol (12) has a steep rise (14) which merges into a plateau-like section (16) which rises gently and corresponds to conventional wheel loads in relation to the forces P introduced.
  • the steep rise (14), which is essentially linear, is present when forces are applied up to 30 to 50 kN.
  • the working range (16) extends from this value to approximately 100 kN. Above the work area, the characteristic curve of the overall spring system is essentially no longer of interest, so that it is also not shown.
  • the invention provides that a first spring element in the form of an elastic intermediate or underlay (18) is arranged between the ribbed plate and the support (not shown) like a threshold.
  • the intermediate layer (18) can be vulcanized onto the ribbed plate (10) and cover it at least in sections along its longitudinal edges.
  • the first spring element or the intermediate layer (18) has a characteristic curve which is shown at the top right in FIG. 1 and is provided with the reference symbol (20). It can be seen that the intermediate or underlay (18) has a linear characteristic curve, i.e. that the introduction of force and spring travel are proportional to one another.
  • a second spring element is arranged above the rib plate (10) and, in the exemplary embodiment, is composed of two dome-like projections (22), (24).
  • the second spring elements (22) and (24) have a characteristic curve, which is shown at the top left in FIG. 1, to the extent that it concerns the gently rising region (26), which is further drawn with dashed lines.
  • the second spring element (22) or (24) and thus the system including the ribbed plate (10) and the base (18) is pretensioned in relation to the threshold in such a way that an overall course (28) consisting of the flat section (26) and a steeply rising section (30).
  • This section (30) is achieved by prestressing the spring element (22) or (24) in such a way that it is compressed on all sides.
  • the spring element (22) can no longer have spring properties in the actual sense, so that the steep section (30) results, which should ideally be parallel to the ordinate (force P).
  • the dome-like projections (22), (24) are covered by a clamping plate (36) having receptacles (32), (34), which is only partially shown in FIG. 2, namely in the right part.
  • the clamping plate (36) is tightened by means of a fastening element (not shown) such as a bolt in relation to the support and thus in the direction of the rib plate (10), the spring element (22) is deformed in such a way that the receptacle or the cavity (32) is completely filled, so that further compression is no longer possible.
  • a fastening element such as a bolt
  • the spring element (22) is deformed in such a way that the receptacle or the cavity (32) is completely filled, so that further compression is no longer possible.
  • the prerequisite for this is that the volume of the receptacle (32), (34) is equal to or slightly less than the volume of the dome-like projections (22), (24).
  • This preload results in an overall spring system consisting of the first spring element (18), that is to say the support, and the second spring element (22), (24), that is to say the projections, which now has the characteristic curve (12) according to FIG. 1 .
  • the characteristic curve of the prestressed second spring elements (22) and (24) is selected so that the steeply rising area (14) of the overall characteristic curve lies in front of the actual working area in which the rail fastened to the ribbed plate is passed through, that is to say usual wheel loads act.
  • the wheel load P acting on the overall system is smaller than the force K acting on the base, always by the amount caused by the preload.
  • the projection (24) is shown in the relaxed state.
  • the receptacle (34) can be seen on average in order to clarify that the volumes of the projection (24) and the receptacle (34) are coordinated with one another in such a way that all-round compression can take place, as a result of which the projection (24) no longer exhibits spring properties is as stiff as a stop.
  • the base (18) and the rib plate (10) are penetrated by a bushing (38) which can form a unit with the base (18) and the rib plate (10).
  • the bushing (38) continues in a sleeve-like stiffened section (40) in the clamping plate (36).
  • the dimensions of the sleeve and the bushing (38) are matched to one another in such a way that the clamping plate (36) is tightened in such a way that the desired characteristic curve (12) results, that is to say the pretension does not lead to an introduction of force which impermissibly influences the effect of the overall spring system .
  • the clamping plate (36) In order to prevent the clamping plate (36) from striking when the above-mentioned relief occurs when a rail vehicle is being driven through, the clamping plate is supported on a plate (42) to be referred to as a third spring element, which has a high spring stiffness.
  • the third spring element (42) also has the effect that the section (30) of the characteristic (28) does not run parallel to the ordinate, but inclined to it.
  • the materials for the spring elements (18), (22), (24) and optionally (42) can be customary rubber mixtures, polyurethane or others which are suitable for elastomer springs.
  • the materials of the first spring element (18) and the second spring element (22), (24) can be the same, so that the desired spring characteristic is determined solely by the shape or material hardness.
  • rib plate (10) is shown again purely schematically with the spring system according to the invention which supports this in relation to the threshold, not shown.
  • tensioning plates (36) or (44) running in the respective edge area, which can be connected to the support of the sleeper by means of bolts (46) or (48) and tightened with respect to this.
  • the projections (22), (24) and (50), (52) which are outside the Work area over the clamping plates (36) and (44) are biased so that they are in their compression area, so have the effect of a stop.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Lagerung für ein von Schienenfahrzeugen mit einer Radlast durchfahrenes, einen Schienenabschnitt aufnehmendes und mit einer Abstützung mittelbar oder unmittelbar verbundenes Oberbauteil, wie Schienenbefestigungs- bzw. Rippenplatte, wobei das Oberbauteil abstützungsseitig auf einem ersten elastischen Element gelagert ist und schienenseitig eine mittelbar oder unmittelbar das Oberbauteil gegenüber der Abstützung vorspannende, zumindest ein zweites elastisches Element aufweisende Vorspanneinrichtung angeordnet ist, und wobei das erste und das zweite Federelement jeweils eine (erste und zweite) Kennlinie aufweisen, die ein Federsystem mit einer Gesamtkennlinie mit einem Arbeitsbereich bilden, der im Bereich von Krafteinleitungen üblicher Radlasten liegt.
  • Aus der DE 30 33 607 C2 ist eine schalldämmende Schienenunterlage bestehend aus einer Grundplatte, einer Schienentragplatte und zwischen der Grundplatte und der Schienentragplatte angeordnetem Element bekannt.
  • Um eine zusätzliche Schalldämpfung zu bewirken, sind zwischen der Grundplatte und der Schienentragplatte im seitlichen Abstand zu ersten Dämmelementen die Schienentragplatte gegen die Grundplatte verspannende Vorspanneinrichtungen vorgesehen, die aus von Gewindebolzen gehaltenen Widerlagern bestehen, zwischen denen und der Grundplatte ein elastisch verformbares Vorspannelement angeordnet ist. Mit einer entsprechenden Schienenunterlage sollen entstehende Eigenfrequenzen derart verändert werden, daß unerwünschte Geräuschentwicklungen unterbunden werden.
  • Durch die Ausbildung der Dämmelemente und deren Anordnung ergibt sich für das aus den Dämmelementen gebildete Gesamtsystem eine Federkennlinie, die eine im wesentlichen konstante Steilheit aufweist. Dies bedeutet, daß eine lineare Beziehung zwischen dem Federweg und der Krafteinleitung besteht.
  • Durch die vorgesehenen Maßnahmen kann jedoch nicht immer verhindert werden, daß die von einem Schienenfalhrzeug hervorgerufenen Schwingungen derart auf die Schwellen und die Bettung übertragen werden, daß letztere insbesondere dann zu fließen kommen kann, wenn entsprechende Schienenunterlagen in Hochgeschwindigkeitsstrecken zum Einsatz gelangen.
  • Ferner ist der gesamte Oberbau in Abhängigkeit von den Federkennlinien der verwendeten Dämmelemente stets gleich "hart" bzw. "weich". Letzteres ist insbesondere dann von Nachteil, wenn Baumaßnahmen am Ober- bzw. Unterbau erforderlich sind.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Lagerung der zuvor beschriebenen Art so weiterzubilden, daß sich in Abhängigkeit von den eingeleiteten Kräften von der Elastizität her betrachtet optimale Bedingungen einstellen, daß sich also z.B. beim Richten und Stopfen eines Gleises der Oberbau quasi als starre Einheit darstellt, wohingegen beim Durchfahren von Schienenfahrzeugen eine Elastizität gegeben ist, die eine starke Dämpfung ermöglicht.
  • Das Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Gesamtkennlinie des Federsystems einen geknickten Verlauf derart aufweist, daß bei auf das Federsystem eingeleiteter Kraft, die kleiner als die im Arbeitsbereich wirkenden Kräfte ist, die Kennlinie steil ansteigend und im Arbeitsbereich flach verläuft.
  • Erfindungsgemäß wird ein Federsystem vorgeschlagen, das bei geringer Belastung hart ist und in einem auswählbarem Bereich (Arbeitsbereich) dynamisch weich ist. Ersteres bedeutet, daß sich der Oberbau als starre Einheit dann darstellt, wenn z.B. Arbeiten wie Richten und Stopfen der Schienen erforderlich sind.
  • Beim Durchfahren des Gleises, insbesondere beim Durchfahren mit Hochgeschwindigkeitszügen werden jedoch aufgrund des flachen plateauartigen Verlaufs der Kennlinie die Schwingungen stark gedämpft, so daß hierdurch wiederum unerwünschte Schwingungsübertragungen auf den Unterbau unterbunden werden.
  • So kann z.B. die Gesamtkennlinie des erfindungsgemäßen Federsystems derart ausgebildet sein, daß der Gesamtfederweg des Federsystems bei einer Krafteinleitung zwischen 0 und 50 kN kleiner als 0,5 mm beträgt, wobei in diesem steilen Bereich der Kennlinie eine lineare Beziehung zwischen Kraft und Federweg besteht.
  • In dem sich anschließenden Bereich zwischen 50 kN und 100 kN zeigt die Kennlinie einen flachen Verlauf, durch den die erwünschte Dämpfung erfolgt. Auch in diesem flachen Bereich sollte weitgehend eine lineare Beziehung zwischen Kraft und Federweg bestehen. So kann der zurückgelegte Federweg in etwa 2,5 mm bei einer Änderung der eingeleiteten Kraft von 50 kN bis 100 kN betragen.
  • Die erfindungsgemäße Gesamtkennlinie zeigt folglich im Arbeitsbereich, also in dem Bereich, in dem übliche Radlasten eingeleitet werden, eine geringe Federsteifigkeit, kann also stark dämpfen, wohingegen vor dem Arbeitsbereich ein statisch hartes System vorliegt.
  • Diese sogenannte geknickte Gesamtkennlinie ergibt sich insbesondere dadurch, daß die Vorspanneinrichtung das zweite Federelement derart aufnimmt, daß dieses bei einer Kraft allseitig komprimiert ist, und zwar bei einer Kraft, die vor der im Arbeitsbereich liegt.
  • Innerhalb des Arbeitsbereiches, d.h. außerhalb der Kompression weist das zweite Federelement eine geringe Federsteifigkeit auf, die die dynamisch weichen Eigenschaften des Gesamtsystems im wesentlichen bestimmen.
  • Das erste Federelement selbst besitzt eine Kennlinie, die in bezug auf den elastischen Bereich des zweiten Federelementes steiler verläuft.
  • Mit anderen Worten ist das zweite, also obere Federelement im Nichtarbeitsbereich des Gesamtsystems als auf Block angezogen zu betrachten, befindet sich also im harten Bereich. Das zweite Federelement gelangt jedoch unmittelbar in seinen elastischen Bereich, wenn sich das Gesamtsystem im Arbeitsbereich befindet, da durch die Radlast eine Entspannung derart erfolgt, daß das zweite Federelement nicht mehr allseitig komprimiert ist, also seine Federeigenschaften ausüben kann. Die Gesamtkennlinie ergibt sich aus der Subtraktion der wirkenden Einzelkräfte in Abhängigkeit von der jeweiligen Krafteinleitung und des daraus resultierenden jeweiligen Federwegs.
  • Hieraus resultiert auch, daß die Gesamtkennlinie in ihrem Arbeitsbereich geringfügig steiler als die Kennlinie des ersten Federelementes ist.
  • Als Materialien für die Federelemente können gleiche verwendet weiden wie z.B. Gummimischungen, Polyurethan oder sonstige für Elastomerfedern geeignete Materialien. Zur Erzielung der unterchiedlichen Kennlinien sind entsprechende Formgestaltungen vorzunehmen bzw. Materialhärten zu wählen.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform kann das zweite Federelement als zumindest ein von dem Oberbau weggerichteter Vorsprung ausgebildet sein, der sich innerhalb einer Aufnahme der Vorspanneinrichtung erstreckt, wobei das Volumen der Aufnahme gleich oder geringfügig kleiner als das des Vorsprungs ist.
  • Durch diese Maßnahme wird erkennbar, daß dann, wenn die Vorspanneinrichtung in Richtung der Unterstützung des Oberbauteils angezogen wird, das zweite Federelement vollständig von der Aufnahme aufgenommen und somit allseitig komprimiert wird. Hierdurch bedingt verliert das zweite Federelement seine Federeigenschaften. Hieraus resultiert wiederum der steile Anstieg der Gesamtkennlinie.
  • Um sicherzustellen, daß dann, wenn aufgrund einer Radlast die Vorspannung entlastet wird und nach Ausbleiben der Radlast die Aufnahme gegen das Oberbauteil schlagen kann, Geräuschbildungen unterbunden werden, sieht ein weiterer Vorschlag der Erfindung vor, daß der Vorsprung von einem flächigen, sich parallel zur oberen Fläche des Oberbauteils, vorzugsweise sich entlang von diesem erstreckenden dritten Federelement ausgeht. Das zweite und dritte Federelement bilden demnach eine Einheit für sich, aus der eine Kennlinie resultiert, in der der normalerweise im Kompressionsbereich des zweiten Federelementes parallel zur Ordinate verlaufende Abschnitt der Kennlinie geringfügig geneigt wird.
  • Insbesondere kann das zweite Federelement mehrere Vorsprünge aufweisen, die von einer den Vorsprüngen zugeordnete Aufnahmen aufweisenden Abdeckung abgedeckt sind, die ihrerseits über Verbindungsmittel mit der Abstützung verbunden und gegenüber dieser festziehbar ist, um die notwendige Vorspannung zu erreichen.
  • Sofern das Oberbauteil eine Schienenbefestigungsplatte wie Rippenplatte ist, kann sich diese zumindest abschnittsweise innerhalb des ersten Federelementes in Form einer elastischen Zwischenlage erstrecken. So kann das erste Federelement auf die Schienenbefestigungsplatte aufvulkanisiert sein.
  • Die Vorsprünge des zweiten Federelementes können domartig ausgebildet sein und die Form eines Zylinders oder Kegelstumpfes aufweisen.
  • Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination -, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines der Zeichnung zu entnehmenden Ausführungsbeispiels.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine Prinzipdarstellung von Einzelkennlinien zur Bildung einer Gesamtkennlinie.
    Fig. 2
    einen Sclnitt durch eine von einem Federsystem aufgenommene Rippenplatte.
    Fig. 3
    eine auseinandergezogene Darstellung der dem rechten Teil der Fig. 2 entsprechenden Anordnung und
    Fig. 4
    eine Draufsicht auf eine der Fig. 2 entsprechende Anordnung.
  • In den Figuren ist eine Lagerung und deren Kennlinie für ein Oberbauteil in Form einer Rippenplatte (10) dargestellt, auf der eine nicht dargestellte Schiene in üblicher Weise befestigt werden kann.
  • Damit die Rippenplatte gegenüber einer Abstützung wie Schwelle derart abstützbar ist, daß sich einerseits eine statisch harte Einheit des Oberbaus bei Krafteinleitungen, die geringer als übliche Radlasten sind, und andererseits eine dynamisch weiche Einheit dann ergibt, wenn übliche Radlasten einwirken, um Schwingungen hinreichend dämpfen zu können, wird die Rippenplatte (10) von einem Federsystem nachstehender Art aufgenommen und gegenüber der Unterstützung abgestützt, wobei sich eine Kennlinie ergibt, die in Fig. 1 unten rechts dargestellt ist.
  • Die mit dem Bezugszeichen (12) versehene Kennlinie weist einen steilen Anstieg (14) auf, der in einen plateauartigen Abschnitt (16) übergeht, der flach ansteigend ist und in bezug auf die eingeleiteten Kräfte P üblichen Radlasten entspricht.
  • Der steile Anstieg (14), der im wesentlichen linear verläuft, liegt bei eingeleiteten Kräften bis zu 30 bis 50 kN vor. Der Arbeitsbereich (16) erstreckt sich von diesem Wert bis in etwa 100 kN. Oberhalb des Arbeitsbereiches interessiert der Kennlinienverlauf des Gesamtfedersystems im wesentlichen nicht mehr, so daß dieser auch nicht dargestellt ist.
  • Um eine entsprechende geknickte Kennlinie (12) zu erreichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß zwischen der Rippenplatte und der nicht dargestellten Abstützung wie Schwelle ein erstes Federelement in Form einer elastischen Zwischen- oder Unterlage (18) angeordnet ist. Dabei kann die Zwischenlage (18) auf der Rippenplatte (10) aufvulkanisiert sein und diese zumindest abschnittsweise entlang seiner Längsränder bedecken.
  • Das erste Federelement oder die Zwischenlage (18) besitzt eine Kennlinie, die in Fig. 1 oben rechts dargestellt und mit dem Bezugszeichen (20) versehen ist. Man erkennt, daß die Zwischen- oder Unterlage (18) einen linearen Kennlinienverlauf besitzt, d.h., daß Krafteinleitung und Federweg proportional zueinander sind.
  • Oberhalb der Rippenplatte (10) ist ein zweites Federelement angeordnet, das sich im Ausführungsbeispiel aus zwei domartigen also kegelstumpfförmigen Vorsprüngen (22), (24) zusammensetzt.
  • Die zweiten Federelemente (22) und (24) weisen eine Kennlinie auf, die in Fig. 1 oben links dargestellt ist, und zwar soweit es sich um den flach ansteigenden Bereich (26) handelt, der gestrichelt weitergezeichnet ist.
  • Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, daß das zweite Federelement (22) bzw. (24) und damit das die Rippenplatte (10) und die Unterlage (18) einschließende System derart gegenüber der Schwelle vorgespannt wird, daß sich ein Gesamtverlauf (28) bestehend aus dem flachen Abschnitt (26) sowie einen steil ansteigenden Abschnitt (30) ergibt. Diesen Abschnitt (30) erreicht man dadurch, daß das Federelement (22) bzw. (24) derart vorgespannt wird, daß es allseitig komprimiert wird. In diesem Fall kann das Federelement (22) Federeigenschaften im eigentlichen Sinne nicht mehr aufweisen, so daß sich der steile Abschnitt (30) ergibt, der im Idealfall parallel zur Ordinate (Kraft P) verlaufen müßte.
  • Um den Kompressionsbereich zu erzielen, werden die domartigen Vorsprünge (22), (24) von einer Aufnahmen (32), (34) aufweisenden Spannplatte (36) abgedeckt, die in Fig. 2 nur teilweise, und zwar im rechten Teil eingezeichnet ist.
  • Wird die Spannplatte (36) über ein nicht dargestelltes Befestigungselement wie Bolzen gegenüber der Abstützung und damit in Richtung der Rippenplatte (10) angezogen, so wird das Federelement (22) derart verformt, daß die Aufnahme oder der Hohlraum (32) vollständig ausgefüllt wird, so daß eine weitere Kompression nicht mehr möglich ist. Voraussetzung hierfür ist, daß das Volumen der Aufnahme (32), (34) gleich oder geringfügig kleiner als das Volumen der domartigen Vorsprünge (22), (24) ist.
  • Durch diese Vorspannung ergibt sich für ein aus dem ersten Federelement (18), also der Unterlage, und dem zweiten Federelement (22), (24), also den Vorsprüngen, bestehendes Gesamtfedersystem, welches nunmehr die Kennlinie (12) gemäß Fig. 1 besitzt. Dabei ist die Kennlinie der vorgespannten zweiten Federelemente (22) und (24) so gewählt, daß der steil ansteigende Bereich (14) der Gesamtkennlinie vor dem eigentlichen Arbeitsbereich liegt, in dem die auf der Rippenplatte befestigte Schiene durchfahren wird, also übliche Radlasten einwirken.
  • Zu der Gesamtkennlinie gelangt man wie folgt:
  • Im Ausgangszustand 0 ist das Gesamtsystem vorgespannt. Es wirkt folglich auf die ersten und zweiten Federn (18) bzw. (22) eine Kraft x, durch die der Fig. 1 zu entnehmenden Federweg (parallel zur Ordinate eingezeichnete gestrichelte Linien) der einzelnen Federelemente (18) bzw. (22) und (24) hervorgerufen werden.
  • Wirkt nun auf das Gesamtsystem eine Kraft y, die einer Radlast im üblichen Arbeitsbereich entspricht, so wird das erste Federelement oder die Unterlage (18) über eine Strecke z weiter zusammengedrückt. Im gleichen Umfang erfolgt eine Entlastung der zweiten Federelemente (22) und (24).
  • Subtrahiert man von der auf die Unterlage wirkenden Kraft y, die auf die vorgespannten Federelemente (22), (24) wirkende Kraft y1, so erhält man die entsprechenden Wertepaare Federweg/Kraft P für die Gesamtkennlinie (12). Hieraus ergibt sich auch, daß der Bereich (14) der Gesamtkennlinie im Bereich der Krafteinleitung liegt, innerhalb der die zweiten Federelemente (22) und (24) noch oder im wesentlichen noch komprimiert sind, also sich noch nicht im elastischen Bereich, in dem die Federeigenschaften zum Tragen kommen, befinden, also im Bereich (26) der Kennlinie (28). Die auf das Gesamtsystem wirkende Radlast P ist kleiner als die auf die Unterlage wirkende Kraft K, und zwar immer um den Betrag, der durch die Vorspannung hervorgerufen wird.
  • Im linken Teil der Darstellung in Fig. 2 wird der Vorsprung (24) im entspannten Zustand wiedergegeben. Gleichzeitig ist im Schnitt die Aufnahme (34) erkennbar, um zu verdeutlichen, daß die Volumina von Vorsprung (24) und Aufnahme (34) derart aufeinander abgestimmt sind, daß eine allseitige Kompression erfolgen kann, wodurch der Vorsprung (24) keine Federeigenschaften mehr zeigt, also steif wie ein Anschlag ist.
  • Um die Spannplatte festziehen zu können, ist die Unterlage (18) und die Rippenplatte (10) von einer Buchse (38) durchsetzt, die eine Einheit mit der Unterlage (18) und der Rippenplatte (10) bilden kann.
  • Die Buchse (38) setzt sich in einem hülsenartigen versteiften Abschnitt (40) in der Spannplatte (36) fort. Dabei sind die Abmessungen von der Hülse und der Buchse (38) derart aufeinander abgestimmt daß die Spannplatte (36) derart angezogen wird, daß sich die gewünschte Kennlinie (12) ergibt, also die Vorspannung nicht zu einer die Wirkung des Gesamtfedersystems unzulässig beeinflussenden Krafteinleitung führt.
  • Um zu vermeiden, daß die Spannplatte (36) dann schlägt, wenn beim Durchfahren eines Schienenfahrzeugs die erwähnte Entlastung erfolgt, ist die Spannplatte auf eine als drittes Federelenment zu bezeichnende Platte (42) abgestützt, die eine hohe Federsteifigkeit aufweist. Das dritte Federelement (42) bewirkt im übrigen auch, daß der Abschnitt (30) der Kennlinie (28) nicht parallel zur Ordinate, sondern geneigt zu dieser verläuft.
  • Als Materialien für die Federelemente (18), (22), (24) und gegebenenfalls (42) können übliche Gummimischungen, Polyurethan oder sonstige verwendet werden, die für Elastomerfedern geeignet sind. Dabei können die Materialien des ersten Federelementes (18) und des zweiten Federelementes (22), (24) gleich sein, so daß allein durch die Formgebung bzw. Materialhärte die jeweils gewünschte Federkennlinie bestimmt wird.
  • In Fig. 4 ist noch einmal rein schematisch die Rippenplatte (10) mit dem diese gegenüber der nicht dargestellten Schwelle abstützenden erfindungsgemäßen Federsystem dargestellt. Man erkennt die im jeweiligen Randbereich verlaufenden Spannplatten (36) bzw. (44), die über Bolzen (46) bzw. (48) mit der Abstützung der Schwelle verbunden und gegenüber dieser festgezogen werden können. Gestrichelt sind auch die Vorsprünge (22), (24) bzw. (50), (52) dargestellt, die außerhalb des Arbeitsbereichs über die Spannplatten (36) und (44) derart vorgespannt werden, daß sie sich in ihrem Kompressionsbereich befinden, also die Wirkung eines Anschlags besitzen.

Claims (11)

  1. Lagerung für ein von Schienenfahrzeugen mit einer Radlast durchfahrenes, einen Schienenabschnitt aufnehmendes und mit einer Abstützung mittelbar oder unmittelbar verbundenes Oberbauteil, wie Schienenbefestigungs- bzw. Rippenplatte (10), wobei abstützungsseitig das Oberbauteil auf einem ersten elastischen Element (18) gelagert ist und schienenseitig eine mittelbar oder unmittelbar das Oberbauteil gegenüber der Abstützung vorspannende, zumindest ein zweites elastisches Element (22, 24, 50, 52) aufweisende Vorspanneinrichtung (36, 44, 46, 48) angeordnet ist und wobei das erste und das zweite Federelement jeweils eine (erste und zweite) Kennlinie (20, 28) aufweisen, die ein Federsystem mit einer Gesamtkennlinie mit einem Arbeitsbereich (16) bilden, der im Bereich von Krafteinleitungen üblicher Radlasten liegt,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Gesamtkennlinie (12) des Federsystems einen geknickten Verlauf derart aufweist, daß bei auf das Federsystem eingeleiteter Kraft, die kleiner als die im Arbeitsbereich (16) wirkenden Kräfte ist, die Kennlinie steil ansteigend und im Arbeitsbereich (16) flach verläuft.
  2. Lagerung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Vorspanneinrichtung (36, 44) derart das zweite Federelement (22, 24) aufnimmt, daß bei einer Krafteinleitung auf das Federsystem, die kleiner als die im Arbeitsbereich ist, zur Unterdrückung von Federeigenschaften das zweite Federelement (22, 24) allseitig oder im wesentlichen allseitig komprimiert ist.
  3. Lagerung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das zweite Federelement (22, 24) außerhalb des Kompressionsbereichs (30) eine geringere Steifigkeit aufweist als das erste Federelement (18).
  4. Lagerung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das zweite Federelement (22, 24) als zumindest ein von dem Oberbauteil (10) weggerichteter Vorsprung ausgebildet ist, der sich innerhalb einer Aufnahme (32, 34) der Vorspanneinrichtung (36) erstreckt, wobei das Volumen der Aufnahme gleich oder geringfügig kleiner als das des Vorsprungs ist.
  5. Lagerung nach Anspruch 4.
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Vorsprung zylinder- oder kegelstumpfförmig ausgebildet ist.
  6. Lagerung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Vorsprung (22, 24) von einem flächigen, sich parallel zur oberen Fläche des Oberbauteils (10) erstreckenden dritten Federelement (42) ausgeht.
  7. Lagerung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das zweite Federelement (22, 24) mehrere Vorsprünge aufweist, die von einer den Vorsprüngen zugeordnete Aufnahmen (32, 34) aufweisenden Abdeckung (36), wie Spannplatte, abgedeckt sind, die ihrerseits über Verbindungsmittel (46, 48) mit der Abstützung verbunden ist.
  8. Lagerung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Abdeckung (36) auf dem dritten Federelement (42) abgestützt ist.
  9. Lagerung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche.
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Oberbauteil eine Schienenbefestigungs- wie Rippenplatte ist.
  10. Lagerung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß sich die Schienenbefestigungsplatte zumindest abschnittsweise innerhalb des ersten Federelementes (18) in Form einer elastischen Unterlage erstreckt.
  11. Lagerung nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Unterlage (18) auf der Schienenbefestigungsplatte (10) aufvulkanisiert ist.
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