EP2336423A2 - Dämpfungselement für den Gleisbau mit Gleitschicht, ein Eisenbahnschienensystem mit Dämpfungselement und Verfahren zur Herstellung eines Dämpfungselements - Google Patents

Dämpfungselement für den Gleisbau mit Gleitschicht, ein Eisenbahnschienensystem mit Dämpfungselement und Verfahren zur Herstellung eines Dämpfungselements Download PDF

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EP2336423A2
EP2336423A2 EP10194582A EP10194582A EP2336423A2 EP 2336423 A2 EP2336423 A2 EP 2336423A2 EP 10194582 A EP10194582 A EP 10194582A EP 10194582 A EP10194582 A EP 10194582A EP 2336423 A2 EP2336423 A2 EP 2336423A2
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EP
European Patent Office
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damping element
sliding layer
rail
layer
wear
Prior art date
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EP10194582A
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English (en)
French (fr)
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EP2336423A3 (de
EP2336423B1 (de
Inventor
Herwig Miessbacher
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Semperit AG Holding
Original Assignee
Semperit AG Holding
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Publication date
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Publication of EP2336423A3 publication Critical patent/EP2336423A3/de
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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
    • E01B9/68—Pads or the like, e.g. of wood, rubber, placed under the rail, tie-plate, or chair
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E01B9/681—Pads or the like, e.g. of wood, rubber, placed under the rail, tie-plate, or chair characterised by the material
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • 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
    • E01B9/685—Pads or the like, e.g. of wood, rubber, placed under the rail, tie-plate, or chair characterised by their shape

Definitions

  • the present invention relates to a damping element for track construction, which in particular a rail intermediate layer is to be understood, which is arranged between a railway sleeper and a vibration-damping rail track to be stored on the railway sleeper.
  • the invention further relates to a railroad track system which includes such a damping element, and to a method for producing such a damping element.
  • damping elements or rail pads generally serve the elastic coupling between the railroad track, hereinafter referred to as “rail”, and railroad tie, hereinafter referred to as “threshold”.
  • rail generally serve the elastic coupling between the railroad track, hereinafter referred to as “rail”, and railroad tie, hereinafter referred to as “threshold”.
  • threshold railroad tie
  • a rail already laid on the threshold is welded at intervals of about 150 m.
  • the rail Prior to welding, the rail must be pre-tensioned so that the rail does not experience any distortion, even with large temperature changes. For the tension, it is necessary to pull the ends of the rails from a few cm up to about 3 m.
  • damping elements which are made of a soft material and thus - especially at higher temperatures - have a high coefficient of friction often occurs the problem on, that these out of the space between the rail and the lock out or be pulled out.
  • the present invention seeks to provide a damping element for track construction for arrangement between a railway sleeper and a railroad track, on the one hand good elastic deflection of the rail and on the other hand allows good decoupling between rail and threshold, without thereby in track construction There is a significant risk that the damping element from the gap between the rail and the threshold moves out or is pulled out. Furthermore, it is an object of the invention to provide a rail track system which includes a damping element as indicated above. In addition, a method is to be specified with which a damping element described above can be produced.
  • an untreated material of the damping element is hereinafter referred to as such material to which no special surface treatment methods have been applied and in which no further additives or reinforcements, to achieve over elasticity and vibration damping properties were added.
  • the damping element provided for the track construction in particular a rail intermediate layer which is to be arranged between a railway sleeper and a rail track to be supported vibration-damped on the railway sleeper, has a first contact surface which, in the assembled state, comes into contact with the rail track and is designed such that it serves as a friction-reducing sliding layer.
  • “Reibungsmindernd” means here that arranged thereon or fixed rail track with as low as possible - but at least less than would be the case with untreated material of the damping element - friction can move or move on the damping element.
  • the sliding layer so that it has a low roughness or roughness compared to the untreated material of the damping element, in other words is smooth.
  • the friction surface can be reduced by local elevations, beads or nubs, or depressions, the friction surface, so that thereby the resulting total friction force is reduced because elastomers do not follow the Coulomb's friction law.
  • the height of the elevations or recesses in the range of about 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 is changed or needs to be changed.
  • a damping element can be manufactured in a simple and cost-effective manner.
  • a particularly simply constructed damping element can be obtained in that the sliding layer contains soap suds, 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 overlay can also be formed by flocking with short staple textile fibers of cotton, polyamide (PA) or polyester (PETP).
  • the sliding layer is formed of hard rubber and is optionally provided with an internal lubricant, for example of a medium incompatible with a polymer matrix (for example aromatic / naphthenic oils, such as LOXAMID®).
  • an internal lubricant for example of a medium incompatible with a polymer matrix (for example aromatic / naphthenic oils, such as LOXAMID®).
  • the sliding layer can also be made of plastic (eg. PE, PP, PA, PETP or PTFE), fabric (for example, PA fabric) and / or metal (such as sheet metal).
  • 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 sliding layer can be formed.
  • the sliding layer is formed from a combination of the substances explained above.
  • the damping element has a second contact surface, with which it rests on the railroad tie and which is formed as a wear-resistant, so subject to low wear, or resistant to wear resistant layer.
  • wear is preferably wear by friction (abrasion) seen, which takes place when the damping element translationally moves relative to the railway sleeper or at the moment of crossing a train and the vertical forces occurring in the horizontal direction, ie in the plane of contact surface to the railway sleeper , expands and so the outer parts of the damping element are translationally moved against the railway sleeper.
  • the wear-resistant layer characterized in that it compared to the untreated material of the damping element, preferably elastomer, is less affected by friction, abrasion or similar wear mechanisms.
  • the object underlying the invention is also achieved with a rail track system comprising a railway sleeper, a railway rail mounted on the railroad track rail and a damping element according to the above description, which is arranged between the railway sleeper and the railroad track and whose sliding layer bears against the railroad track.
  • a railway track system is reliably ensured by the slippery layer provided on the damping element, that the damping element is not pulled out of the space between the railroad track and the railroad tie at the track construction.
  • the object underlying the invention 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 on a first contact surface of the damping element.
  • This friction-reducing sliding layer is advantageously formed by a two-component injection molding, ie in the same manufacturing step as the damping element.
  • the rail 8 undergoes a relative movement to the damping element 10, for example in track construction or due to temperature and associated changes in length, it can easily slide 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, ie represents a friction pairing with the rail 8 with a low coefficient of friction.
  • the sliding layer 22 is designed to reduce friction, ie represents a friction pairing with the rail 8 with a low coefficient of friction.
  • the friction-reducing sliding layer can be advantageously formed by a modification of the surface, such as by chlorination or fluorination.
  • the sliding layer of hard rubber possibly with the addition of an internal lubricant
  • plastic, fabric or metal be formed or contain one or more of these substances.
  • a low-wear layer 32 is formed, precisely between the lower nubs 17, and depressions.
  • the wear layer 32 ensures that even if the rail 8 despite the sliding layer 22, the damping element 10 moves with a movement of the rail 8, the damping element 10 is not or not strongly worn by the corresponding movement on the threshold 6 and therefore only subject to extremely low wear. Thus, it rarely or even never needs to be replaced for wear reasons.
  • the low-wear layer 32 may be formed of plastic, fabric, and / or PU paint and also contain a wear protection mixture.
  • the friction-reducing sliding layer 22 and the low-wear layer 32 may be arranged not only in regions on the respective designated contact surfaces 20 and 30 or in other areas arranged, but also over the entire surface, that is, the sliding layer 22 and the low-wear layer 32 on the entire or at least substantially the entire surface of the damping element 10 extend.
  • Fig. 2 shows in perspective from below a second embodiment of the damping element 10 according to the invention, which differs from the first embodiment in that it has only upper nubs, or elevations 18.
  • a low-wear layer 32 is provided at the bottom of the nubs, or elevations 18 and at the bottom of a border 19, which has the same vertical extent as the nubs 18 (see also Fig. 4 ).
  • a low-wear layer 32 is disposed at those surfaces of the underside of the damping element 10, which come to rest on a railroad tie, not shown, while at those locations of the underside of the damping element 10, where neither knobs, or elevations 18 nor the Outline 19 are provided, no low-wear layer 32 is present.
  • a low-wear layer 32 is shown only on a nub, or elevation 18. This ensures that wherever the damping element 10 is in contact with the threshold 6, the low-wear layer 32 is provided.
  • a projection 14 or 15 projects downwards - ie at a substantially right angle to the extension direction of the damping element 10.
  • These projections 14, 15 are designed so that they By means of these rib-like projections 14, 15 an additional contribution is made that the damping element 10 can not be pulled out of the gap between the rail 8 and the sill 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 to the overlying rail 8, a friction-reducing sliding layer 22 is formed with a substantially rectangular shape.
  • Type and application of the friction-reducing sliding layer 22 and the low-wear layer 32 in this embodiment can basically exactly as in the first embodiment and therefore need no further explanation.
  • 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 main body of the damping element 10-ie, the damping element 10 without additional layers. If, in addition to the sliding layer 22, a low-wear layer 32 is to be produced, the use of a three-component injection molding process is appropriate. However, it is also possible for the sliding layer 22 and / or the low-wear layer 32 to be subsequently applied only after the basic body of the damping element 10 has been produced.
  • the main body of the damping element 10 is usually made of a rubber in a suitable Shore hardness.
  • Figs. 5a and 5b show a further preferred exemplary embodiments of a damping element 10 according to the invention in these a defined surface structure is provided depending on the nature of the rail underside (eg. According to VDI 3400, electric discharge process). Furthermore, the friction surface is reduced by local elevations 40 (for example in the form of beads or nubs), as a result of which the resulting total friction force is reduced since elastomers do not follow the Coulomb friction law. Particularly advantageously, the height of the elevations or corresponding recesses in the range of about 0.1 to 0.5 mm.

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Abstract

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), ein Verfahren zu dessen Herstellung sowie ein ein Dämpfungselement (10) umfassendes Eisenbahnschienensystem. Das Dämpfungselement (10) weist eine erste Kontaktfläche (20) zur Anlage an der Eisenbahnschiene (8) auf, die als reibungsmindernde Gleitschicht (22) ausgestaltet ist.

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.
  • 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 10 bzw. einem Verfahren zur Herstellung eines Dämpfungselements gemäß Anspruch 11. 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.
  • Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn die Gleitschicht aus Hartgummi gebildet ist und gegebenenfalls mit einem internen Gleitmittel, beispielsweise aus einem mit einer Polymermatrix nicht kompatiblen Medium (bspw. aromatische / naphtenische Öle, wie LOXAMID®), versehen ist. Außerdem kann die Gleitschicht auch aus Kunststoff (bspw. PE, PP, PA, PETP oder PTFE), Gewebe (bspw. PA-Gewebe) und/oder Metall (wie Blech) hergestellt sein.
  • 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 jedoch auch möglich, dass die Gleitschicht aus einer Kombination der vorstehend erläuterten Stoffe gebildet ist.
  • 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 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 und 3 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 der Fig. 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 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 können die reibungsmindernde Gleitschicht 22 und die verschleißarme Schicht 32 nicht nur bereichsweise an den jeweiligen bezeichneten Kontaktflächen 20 bzw. 30 oder in anders angeordneten Bereichen angeordnet sein, sondern auch vollflächig, das heißt, dass sich die Gleitschicht 22 und die verschleißarme Schicht 32 über die gesamte oder zumindest im Wesentlichen die gesamte Oberfläche des Dämpfungselements 10 erstrecken.
  • 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. auch Fig. 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 von Fig. 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 erfindungsgemäß 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.
  • Erfindungsgemäß kann bei einer (nicht dargestellten) Ausführungsform vorgesehen sein, keinerlei Gleitschicht 22 vorzusehen, sondern nur eine verschleißarme Schicht 32 auf der zweiten Kontakfläche 30.
  • 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.
    • Bezuaszeichenliste:
    • 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 (14)

  1. 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),
    dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (10) eine erste Kontaktfläche (20) zur Anlage an der Eisenbahnschiene (8) aufweist, die als reibungsmindernde Gleitschicht (22) ausgestaltet ist.
  2. Dämpfungselement (10) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschicht (22) eine geringe Rauheit aufweist, wobei vorzugsweise lokale Erhebungen (40) vorgesehen sind.
  3. Dämpfungselement (10) nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschicht (22) auf mindestens einer Oberfläche des Dämpfungselements (10) aufgebracht ist.
  4. Dämpfungselement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschicht (22) durch Beflocken mit Baumwolle, PA, PETP oder PBTP gebildet ist und/oder Seifenlauge und/oder silikonhaltige Flüssigkeit und/oder Gleitlack enthält.
  5. Dämpfungselement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschicht (22) aus Hartgummi, ggf. mit einem internen Gleitmittel, und/oder Kunststoff und/oder Gewebe und/oder Metall gebildet ist.
  6. Dämpfungselement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschicht (22) durch nachträgliche Modifizierung der Oberfläche gebildet ist.
  7. Dämpfungselement (10) nach Anspruch 6,
    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 ist.
  8. Dämpfungselement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (10) eine zweite Kontaktfläche (30) zur Anlage an der Eisenbahnschwelle (6) aufweist, die als verschleißarme Schicht (32) ausgestaltet ist.
  9. Dämpfungselement (10) nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass die verschleißarme Schicht (32) aus Kunststoff und/oder Gewebe und/oder PU-Lack gebildet ist und/oder eine Verschleißschutzmischung enthält.
  10. Eisenbahnschienensystem, umfassend:
    eine Eisenbahnschwelle (6),
    eine auf der Eisenbahnschwelle (6) gelagerte Eisenbahnschiene (8), und
    ein 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.
  11. Verfahren zur Herstellung eines Dämpfungselements (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass an einer ersten Kontaktfläche (20) des Dämpfungselements (10) eine reibungsmindernde Gleitschicht (22) gebildet wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (10) und die Gleitschicht (22) durch ein Zwei-Komponenten-Spritzgießverfahren gebildet werden.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass an einer zweiten Kontaktfläche (30) des Dämpfungselements (10) eine verschleißarme Schicht (32) gebildet wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (10), die Gleitschicht (22) und die verschleißarme Schicht (32) durch ein Drei-Komponenten-Spritzgießverfahren gebildet werden.
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