WO2017216231A1 - Elastisches element für einen befestigungspunkt für eine schiene für schienenfahrzeuge und befestigungspunkt - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to an elastic element which is intended to be arranged in an attachment point for a rail for rail vehicles between the rail and the supporting substrate, wherein the elastic member has a foot of the rail associated contact surface and the ground associated bearing surface and wherein the elastic element is a
- Basic body which consists of a material which behaves elastically yielding at least in a directed against the contact surface loading direction, and at least one damping element which is embedded in the elastic material of the base body.
- the invention relates to an attachment point in which a rail is mounted on a substrate.
- the elastic elements according to the invention are in particular so-called “intermediate layers” or “intermediate plates” whose width and length are much greater than their thickness.
- Rail supports are typically placed between the rail and the ground supporting the rail.
- further plate-like components can be provided above or below the respective elastic element, for example in order to achieve a uniform distribution of the load on the elastic element, a minimization of abrasive wear or a height compensation.
- the purpose of the respective elastic element is that the rail in the attachment point when passing over a
- Rail vehicle can lower in a defined manner.
- the rail not only lowers in each directly loaded attachment point, but due to the rigidity of the rail in the range of the next adjacent attachment points. In this way, the
- Load distribution is achieved. Load peaks that could lead to the destruction of a single attachment point are avoided. Of the
- Track superstructure is therefore spared in comparison to inelastic systems and a significant reduction in wear is achieved.
- the layers can be interlocked by a suitable geometry (CN 202214663 U). Under load, the more elastic material layer is compressed more than the stiffer material layer, so that the total depression of the rail is limited to a certain maximum. Also known are multi-layered plate-shaped elastic elements for rail fastening points with at least one layer filled with damping magnetic particles in order to increase their height
- the object of the invention was to provide an elastic element for a
- Rail attachment point to create which has a high static and dynamic elasticity, without thereby becoming a
- the invention has achieved this object in that such an element according to claim 1 is formed.
- an elastic element according to the invention provided for this purpose has an attachment point for a rail for rail vehicles to be arranged between the rail and the supporting surface, therefore, associated with the foot of the rail contact surface and a support surface associated with the ground and comprises a base body, which consists of a material which is elastic at least in a directed against the contact surface loading direction
- the damping element now has at least one contact section associated with the contact surface, which, when the elastic element is unloaded, is aligned flush with the contact surface of the elastic element or projects beyond the contact surface of the elastic element, and at least two of the support surface of the elastic element
- An elastic element according to the invention is thus set up in such a way that, in use, there can be a direct contact between the damping element and the rail fastened in the respective rail fastening point. This is achieved by the contact section of the
- Damping element protrudes in an elastic element according to the invention in the unloaded, uninstalled state, at least with a part of its height on the footprint.
- Protruding means that the contact portion over a portion of its height, ie with its head area, beyond the footprint of the damping element protrudes, while its the support portions of the damping element associated foot area is covered by the material of the body. If the rail is placed on the contact surface of the elastic element during assembly, it comes first to the contact between the bottom of the rail foot and the associated end face of the contact portion. Due to the elastically yielding support of the contact portion, the contact portion then lowers under elastic deformation of
- Damping element of the elastic element is added.
- the rail is on the one hand safely supported on the elastic element.
- vibration energy generated during passage of the respective attachment point and absorbed by the rail is absorbed, both directly at the passage of a train
- the elastic element protrudes beyond the contact surface, that the contact portion is supported by at least two support portions which are arranged spaced from each other, wherein the contact portion is arranged in between the support portions of the elastic member spanned region.
- This arrangement opens up the widest possibilities for adjusting the damping behavior of the damping element provided in an element according to the invention.
- the shape of the damping element, the choice of material or the dimensioning of the individual sections of the damping element can each be selected so that an optimally matched to the particular application damping effect is achieved.
- Damping element on a support portion which is supported on the support portions and on which sits the contact portion.
- the support section rests on the support sections, so that over the distance of
- Support sections i. the existing between the support sections, spanned by the support portion clear width, the thickness of the support portion, the shape of the support portion and the material of the support portion, the elastic compliance of the damping element and thus be
- Supporting section as a solid plate or as composed of one or more rods or webs network structure or the like may be formed.
- damping element can be influenced.
- the contact portion is disposed in side view of the damping element centrally between two adjacent and spaced from each other
- Support sections may be arranged, however, it may under certain
- Circumstances may also be appropriate to choose an eccentric arrangement, for example, if in practice a deviating from the direction of gravity directed damping effect to be achieved. If three or more support sections are provided, which together support a region of the damping element spanning the distance between these support sections, then the contact section, viewed in plan view, is usually centered centrally between the two
- the elastic element according to the invention set the desired static and dynamic stiffness.
- the elastic material of the base body comprises the respective damping element.
- the support sections of the damping element are arranged such that their support surfaces associated with the support surface lie in a plane with the support surface. Should it turn out in use, however, that adjusts as a result of the direct contact between the damping element and the respectively arranged below the elastic member member or ground a sound bridge, this can be avoided that the damping element also on its the support surface associated underside is covered with material of the base body, the support of the damping element relative to the ground thus carried over material of the body, which is between the damping element and the
- the embedding of the damping element in the material of the body ensures that the elastic material of the body in use quickly pushes the damping element back to its original position after the rail vehicle has passed the attachment point and the elastic element in consequence of the Passing over the attachment point triggered load has been compressed.
- the elastic material of the main body surrounds the damping element except for the part of the contact section which protrudes from it, an optimized static and dynamic rigidity of the elastic element is achieved overall.
- Waggons is formed with each spaced in the direction of travel of the train axes.
- the elastic element according to the invention is plate-shaped and is accordingly arranged at an attachment point according to the invention as an intermediate plate or intermediate layer between the rail and the ground on which the respective rail to be fastened is arranged.
- further elements may be provided between the rail foot and the respective elastic element according to the invention or between the respective elastic element according to the invention and the ground in order to ensure optimum support of the rail on the ground or to achieve minimized wear of the elastic element.
- the base on which the rail is supported is typically a threshold or slab made of concrete or another comparable rigid, unyielding material.
- the elastic element according to the invention gives the
- Rail mounting point then a defined elastic compliance in Direction of gravity, which increases the overall life of the rail and rail fastening.
- an elastic element according to the invention comprises at least one damping element of the type provided according to the invention. It goes without saying that this includes the possibility of a larger number, ie more than one damping element, for example at least nine or at least twelve mutually separated damping elements to provide an elastic element according to the invention.
- the damping element is a in the width or longitudinal direction of the
- Elongated member having elastic shape that in the respective considered direction of the elastic member three or more
- Support sections are arranged distributed and that in each case at least between two support sections of the damping element spanned area at least one contact portion is arranged.
- the damping element in the manner of an elongate web which is supported over a larger number of support sections distributed in its longitudinal direction, wherein at least one contact section is then arranged in the region spanned by the damping element between two support sections spaced apart in the longitudinal direction can.
- Damping element are formed and one or more
- Damping element spanned area are arranged.
- the region of the damping element which is spanned it is not necessary for the region of the damping element which is spanned to span between two support sections which are spaced apart in the respective considered direction
- the contact sections are arranged. Rather, the contact sections can be set with the omission of one or more overstretched areas in such a way that an optimal damping behavior based on the respective application is achieved.
- the damping elements are arranged distributed uniformly over a portion of the contact surface of the body. If it should turn out that a higher damping is to be aimed for in certain areas of the elastic element than in another area, then the area-wise higher damping can be achieved by arranging the damping elements closer to one another in the area requiring higher damping than in one area , in which a lower damping is desired.
- the elastic material of the base body can in the manufacture of the elastic element according to the invention to the or
- Damping element (s) are formed so that a solid composite of the base body and damping element (s) is formed.
- the respective damping element is fitted in each case. If necessary, the respective damping element can also be glued into the main body of the elastic element or in Otherwise suitably fastened. It is also possible non-positive or positive fastenings, wherein the respective damping element is preferably held captive in the body to facilitate the assembly of an intermediate element according to the invention in the respective rail fastening point.
- the elastic material of the base body has a static stiffness of 12-150 kN / mm determined according to DIN EN 13146-9: 2011, elastic materials whose static stiffness is 35-120 kN / mm being have been particularly useful.
- the ratio of dynamic to static stiffness lies below 1.5
- the base body may have a microcellular structure by being foamed, for example.
- the respective damping element provided according to the invention consists of a material with a higher damping value than the elastic material of the elastic intermediate layer. That or at one
- Damping element (s) have an optimal effect, if they have a determined according to DIN 53513: 1990 mechanical loss factor tan ⁇ of at least 0.15 (tan ⁇ > 0.15), with tan ⁇ values of 0.15 - 0.55 have been found to be particularly favorable.
- damping element (s) or materials are rubbers or elastomers, wherein the damping effect by embedded fillers can be adjusted.
- renewable materials having, for example, a fibrous or porous structure are suitable for the damping element (s).
- Material of the respective damping element may fillers which have a different density than the remaining material of the
- Damping element be embedded to the respectively desired
- the density of the fillers may be a lower density than the rest of the material. In other applications, however, it may also be appropriate to heavier fillers, such as metal particles or
- Fig. 1 is designed as an elastic intermediate layer elastic
- FIG. 2a shows the elastic element according to FIG. 1 in plan view
- FIG. 2b shows the elastic element according to FIGS. 1 and 2a in a section along the section line X-X shown in FIG. 2a;
- Fig. 3a shows an alternative embodiment of the elastic element according to
- Fig. 1 in plan view
- FIG. 3b shows the elastic element according to FIG. 3a in a section along the section line X-X shown in FIG. 3a;
- Fig. 4a shows an alternative embodiment of the elastic element according to
- FIG. 4b shows the elastic element according to FIG. 4a in a section along the section line XX entered in FIG. 4a;
- FIG. 4b shows the elastic element according to FIG. 4a in a section along the section line XX entered in FIG. 4a;
- FIG. 5d shows the damping element according to FIG. 5a in a view from below;
- FIG. 6 shows an alternative embodiment of a damping element in a detail in plan view
- FIG. 7a shows a further embodiment of a damping element in FIG.
- FIG. 8a shows a further embodiment of a damping element in FIG.
- Clamping means for clamping the respective tensioning clamp SK1, SK2 required clamping screws SR1.SR2 and an essentially rectangular in plan view formed elastic member which is generally designated in all figures, regardless of its respective embodiment shown there with "1".
- one of the clamping clamps SK1, SK2 one of the guide plates FP1.FP2 and one of the clamping screws SR1, SR2 are arranged on one of the longitudinal sides L1, L2 of the rail S, while the elastic element 1 between the foot SF of the rail S and the substrate U lies.
- the rail S is accordingly with her foot SF on its associated footprint 2 of the elastic member 1, which lies with its subsurface U associated bearing side 3 on the substrate U.
- the guide plates FP1, FP2 are here in the manner of conventional
- Angle guide plates are formed and have on their subsurface U associated with a on their longitudinal direction L of the rail S measured width B extending paragraph, which sits in the assembly position located guide plates FP1.FP2 each in an associated, correspondingly formed in the substrate U groove ,
- the guide plates FP1, FP2 are each supported with their rear side facing away from the rail S on a shoulder which is likewise formed on the substrate U.
- the guide plates FP1.FP2 each have a contact surface against which the rail foot SF is supported with its longitudinal edge. From the rail S when driving over a not shown here rail vehicle
- the guide plates FP1.FP2 here not shown in detail form elements for guiding on the guide plate FP1, FP2 respectively mounted tension clamp SK1, SK2 and here also not visible, from the top to the ground U leading
- Clamping clamp SK1.SK2 used clamping screw SR1.SR2 is inserted.
- the respective clamping screw SR1, SR2 is in each case screwed into a submerged in the underground U, not visible here dowel.
- the elastic element 1 used as an intermediate plate in the attachment point SB ensures a defined elastic compliance and damping of the attachment point SB in the vertical direction V.
- the elastic element 1 comprises a base body 4, which consists of a permanently elastic compressible, fine-pored EPD material having a static stiffness of, for example, 80 kN / mm and a dynamic stiffness of, for example, 110 kN / mm, so that the stiffening factor Is 1, 375.
- the contact surface 2 is formed on the upper and the support surface 3 on the underside of the base body 4.
- the main body 4 has adjacent to its narrow sides 5,6 each formed on its longitudinal sides 7,8 and projecting from these paragraphs, so that the elastic element 1 in plan view in the form of an "I" or "double-T" has.
- a number of damping elements D1 are respectively provided in the main body 4
- the damping elements D1 - D4 are made of a high-damping plastic material, which is filled with a fibrous filler to improve the damping properties.
- the damping elements D1 are in a regular fashion
- the damping elements D1 each have a plate-shaped, rectangular in plan view supporting portion 9, in whose four corners in each case a cuboid support portion 10, 11, 12, 13 is integrally formed on the underside of the support portion 9. At the top of the support section 9, however, is centrally a cuboid
- the geometry of the damping elements D1 is selected such that, on the one hand, the contact sections 14 of the damping elements D1 embedded in the elastic element 1 with their respective head section 16, which extends over part of the height of the contact sections 14, over the
- Damping elements D2 accordingly have an elongated, as seen in plan view web-like support portion 17 which of
- Support portions 18 is supported, which are arranged distributed in the manner of a bridge bridge supported by a plurality of bridge at regular intervals over the length of the respective damping element D2. As shown in Fig. 6, the support portions 18 each extend over the entire width of the support portion 17. In the spanned by the support portion 7 between two adjacent support portions 18 area is again seen in plan view centrally between the respective support portions 18, a contact portion 19 which also across the width of the
- Carrying section 17 extends.
- the dimensions of the damping elements D2 are adapted to the dimensions of the damping elements D1 so that the contact sections 19 with their head section protrude beyond the contact surface 2 and are flush with the underside of their support sections 18 even in the case of the elastic element 1 shown in FIGS. 3a, 3b Support surface 3 of the elastic element 1 are arranged.
- the damping elements D3 embedded in the elastic element 1, as illustrated in FIGS. 8a-8c are designed in the manner of half-shells.
- the lateral end portions of the damping elements D3 form the
- damping elements D3 in particular the radius of their outer peripheral diameter, are dimensioned such that the damping elements D3 with a central central region on the footprint 2 on the base body 4 of the damping elements Protrude D3. This area forms the contact portion 23 of
- damping element is the attenuation element D4 shown in Figures 7a-7c. It has a support section 24, which comprises three webs, which in a star shape in plan view in uniform
- Angular distances are arranged around a formed on the support portion 24, shaped like a cylinder contact portion 25. At the bottom of the free ends of the webs of the support portion 24 each have a likewise cylindrical support portion 26 is integrally formed.
- damping elements D1, D2, D3 or D4 of the elastic elements When placing the rail S on the respective elastic element 1 sets the underside of the rail foot SF first on the free end face of the contact portions of the respective damping elements D1, D2, D3 or D4 of the elastic elements 1. As shown by the example of the damping elements D2 in the enlarged section in Fig. 9, damping elements D1, D2, D3, D4 are then deformed by the weight of the rail S in the vertical direction until the rail S on the contact surface 2 of the respective elastic element sitting.
- the plate-shaped elastic element 1 and with it the damping elements contained in each case D1, D2, D3, D4 in the vertical direction V is compressed.
- the elastic material of the base body 4 ensures that the rail S in the attachment point SB in the vertical direction V is lowered by a defined amount.
- the respective damping elements D1, D2, D3, D4 damp vibrations that are excited by running over, and thus effectively prevent the emission of primary or secondary sound.
- a permanent, intensive contact between the respective damping elements D1, D2, D3 and D4 and ensures the rail S on the one hand and the substrate U on the other hand, so that a maximum effectiveness of the soundproofing is secured.
- V vertical direction (effective direction of gravity)
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Abstract
Elastisches Element, das dazu vorgesehen ist, in einem Befestigungspunkt (SB) für eine Schiene (S) für Schienenfahrzeuge zwischen der Schiene (S) und dem sie tragenden Untergrund (U) angeordnet zu werden, wobei das elastische Element (1) eine dem Fuß (SF) der Schiene (S) zugeordnete Aufstandfläche (2) und eine dem Untergrund (U) zugeordnete Auflagefläche (3) besitzt und wobei das elastische Element (1) einen Grundkörper (4), der aus einem Material besteht, das sich mindestens in einer gegen die Aufstandfläche (2) gerichteten Belastungsrichtung elastisch nachgiebig verhält, sowie mindestens ein Dämpfungselement (D1-D4) umfasst, das in das elastische Material des Grundkörpers (4) eingebettet ist, wobei das Dämpfungselement (D1-D4) mindestens einen der Aufstandfläche (2) zugeordneten Kontaktabschnitt (14, 19, 23, 25), der bei unbelastetem elastischem Element (1) bündig zur Aufstandsfläche (2) des elastischen Elements (1) ausgerichtet ist oder über die Aufstandfläche (2) des elastischen Elements (1) hinaus ragt, und mindestens zwei der Auflagefläche des elastischen Elements zugeordnete, zueinander beabstandete Stützabschnitte (10, 13, 18, 20, 21, 26) aufweist, und dass der Kontaktabschnitt (14, 19, 23, 25) in dem zwischen den Stützabschnitten (10, 13, 18, 20, 21, 26) vom Dämpfungselement (D1-D4) überspannten Bereich (15) angeordnet und in Belastungsrichtung (V) elastisch nachgiebig nach Art einer Brücke getragen ist.
Description
Elastisches Element für einen Befestigungspunkt für eine Schiene für Schienenfahrzeuge und Befestigungspunkt
Die Erfindung betrifft ein elastisches Element, das dazu vorgesehen ist, in einem Befestigungspunkt für eine Schiene für Schienenfahrzeuge zwischen der Schiene und dem sie tragenden Untergrund angeordnet zu werden, wobei das elastische Element eine dem Fuß der Schiene zugeordnete Aufstandfläche und eine dem Untergrund zugeordnete Auflagefläche besitzt und wobei das elastische Element einen
Grundkörper, der aus einem Material besteht, das sich mindestens in einer gegen die Aufstandfläche gerichteten Belastungsrichtung elastisch nachgiebig verhält, sowie mindestens ein Dämpfungselement umfasst, das in das elastische Material des Grundkörpers eingebettet ist.
Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Befestigungspunkt, in dem eine Schiene auf einem Untergrund befestigt ist.
Bei den erfindungsgemäßen elastischen Elementen handelt es sich insbesondere um so genannte "Zwischenlagen" oder "Zwischenplatten", deren Breite und Länge sehr viel größer sind als ihre Dicke.
Elastische Elemente der hier in Rede stehenden Art werden in
Schienenlagerungen typischerweise zwischen die Schiene und dem Untergrund angeordnet, der die Schiene trägt. Dabei können ober- oder unterhalb des jeweiligen elastischen Elements weitere plattenartige Bauteile vorgesehen sein, um beispielsweise eine gleichförmige Verteilung der Belastung auf das elastische Element, eine Minimierung von abrasivem Verschleiß oder einen Höhenausgleich zu bewerkstelligen.
Der Zweck des jeweiligen elastischen Elements besteht darin, dass sich die Schiene im Befestigungspunkt beim Überfahren durch ein
Schienenfahrzeug in definierter Weise absenken kann. Dabei senkt sich die Schiene nicht nur im jeweils unmittelbar belasteten Befestigungspunkt ab, sondern aufgrund der Steifigkeit der Schiene auch im Bereich der nächstbenachbarten Befestigungspunkte. Auf diese Weise wird die
Einsenkung der Schiene bei Überfahrt eines Zuges über eine größere Zahl von Schwellen verteilt mit der Folge, dass eine gleichmäßige
Lastverteilung erzielt wird. Lastspitzen, die zur Zerstörung eines einzelnen Befestigungspunkts führen könnten, werden so vermieden. Der
Gleisoberbau wird somit im Vergleich zu unelastischen Systemen geschont und eine deutliche Reduzierung des Verschleißes erzielt.
Eine weitere wichtige Wirkung der mit Hilfe von elastischen Elementen der hier in Rede stehenden Art bewerkstelligten elastischen Lagerung einer Schiene ist die Reduzierung des Eintrags von Vibrationen in den Boden, was sich unter anderem in einer Verminderung des sekundären Luftschalls bemerkbar macht.
Sowohl aus praktischen Untersuchungen als auch aus theoretischen Herleitungen (Vincent, Bouvet, Thompson, Gautier; Journal of Sound and Vibration 1996.) ist allerdings auch bekannt, dass eine Vergrößerung der elastischen Nachgiebigkeit in Schwerkraftrichtung, d.h. eine Absenkung der vertikalen Steifigkeit, der elastischen Elemente, insbesondere die Verringerung ihrer dynamischen Steifigkeit, zu einer besseren Entkopplung der Schiene von der Schwelle und daher zu einem Anstieg des direkten, von der Schiene abgestrahlten primären Luftschalls führen kann.
Zwar zeigen insbesondere die angesprochenen Untersuchungen, dass sich dieser Anstieg durch den Einsatz eines stark dämpfend ausgeführten Materials reduzieren lässt. In der Praxis weisen elastische Materialien mit stark dämpfenden Eigenschaften in der Regel jedoch eine starke
dynamische Versteifung auf. Dies führt dazu, dass sich hohe Primärschall- Emissionen selbst bei Einstellung einer geringen dynamischen Steifigkeit ergeben, die zum Beispiel durch eine geeignete Auslegung der Geometrie des elastischen Elements erreicht werden kann. Demzufolge müssen für die positiven Effekte der zumindest in Schwerkraftrichtung elastischen Abstützung einer Schiene, wie Schwingungsisolation und
Oberbauschonung, Nachteile bei der Schallemission in Kauf genommen werden.
Es sind verschiedene Vorschläge zur Optimierung der
Gebrauchseigenschaften von elastischen Zwischenlagen oder -platten für einen Schienenbefestigungspunkt bekannt, die jeweils auf einer
Kombinationen von Weichkomponenten und Hartkomponenten beruhen. Bei diesen Vorschlägen sind jeweils ein oder mehrere Hartkomponenten- Teile als Einleger in eine elastische Weichkomponente (WO 2005/010277 A1) eingebunden oder die Weichkomponente ist derart um die
Hartkomponente gelegt, dass sie über die Hartkomponente in vertikaler Richtung hinausragt (DE 20 2005 008 535 A1 , WO 2009/094686 A1). Durch einen solchen Aufbau kann die Einsenkung des elastischen
Elements so begrenzt werden, dass sie sicher unterhalb eines für den Betrieb kritischen Grenzwerts bleibt. Darüber hinaus verhindert die jeweils vorgesehene Hartkomponente einen übermäßigen Verschleiß der
Weichkomponente.
Des Weiteren sind elastische Elemente für den Schienenoberbau bekannt, die aus zwei aufeinander liegenden Lagen von Materialien
unterschiedlicher Steifigkeit gebildet sind. Die Lagen können durch eine geeignete Geometrie miteinander verzahnt sein (CN 202214663 U). Bei Belastung wird die elastischere Materiallage stärker komprimiert als die steifere Materiallage, so dass die Einsenkung der Schiene insgesamt auf ein bestimmtes Höchstmaß begrenzt ist.
Weiterhin bekannt sind mehrschichtige plattenförmige elastische Elemente für Schienenbefestigungspunkte mit mindestens einer Schicht, die mit dämpfenden Magnetpartikeln gefüllt ist, um eine erhöhte
Schwingungsdämpfung zu bewirken (CN 201972059 U). Hierbei wird die dämpfende Wirkung eingeschränkt, wenn die nicht bedämpfte Schicht eine deutlich höhere Elastizität aufweist als die dämpfende, da sie sich deutlich stärker verformen könnte als die dämpfend gefüllte Komponente.
Vor dem Hintergrund des Standes der Technik bestand die Aufgabe der Erfindung darin, ein elastisches Element für einen
Schienenbefestigungspunkt zu schaffen, das eine hohe statische und dynamische Elastizität aufweist, ohne dass es dadurch zu einem
signifikanten Anstieg des primären Luftschalls kommt. Darüber hinaus sollte ein entsprechend gestalteter Befestigungspunkt für eine Schiene angegeben werden.
In Bezug auf das elastische Element hat die Erfindung diese Aufgabe dadurch gelöst, dass ein solches Element gemäß Anspruch 1 ausgebildet ist.
Ein die voranstehend genannte Aufgabe erfindungsgemäß lösender Befestigungspunkt, in dem eine Schiene auf einem Untergrund befestigt ist, ist dementsprechend dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Schiene und dem Untergrund ein erfindungsgemäß ausgebildetes elastisches Element angeordnet ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden nachfolgend wie der allgemeine Erfindungsgedanke im Einzelnen erläutert.
In Übereinstimmung mit dem eingangs erläuterten Stand der Technik besitzt ein erfindungsgemäßes elastisches Element, das dazu vorgesehen ist, in einem Befestigungspunkt für eine Schiene für Schienenfahrzeuge
zwischen der Schiene und dem sie tragenden Untergrund angeordnet zu werden, demnach eine dem Fuß der Schiene zugeordnete Aufstandfläche und eine dem Untergrund zugeordnete Auflagefläche und umfasst einen Grundkörper, der aus einem Material besteht, das sich mindestens in einer gegen die Aufstandfläche gerichteten Belastungsrichtung elastisch
nachgiebig verhält, sowie mindestens ein Dämpfungselement, das in das elastische Material des Grundkörpers eingebettet ist.
Erfindungsgemäß weist nun das Dämpfungselement mindestens einen der Aufstandfläche zugeordneten Kontaktabschnitt, der bei unbelastetem elastischem Element bündig zur Aufstandfläche des elastischen Elements ausgerichtet ist oder über die Aufstandfläche des elastischen Elements hinaus ragt, , und mindestens zwei der Auflagefläche des elastischen
Elements zugeordnete, zueinander beabstandete Stützabschnitte auf, wobei der Kontaktabschnitt des Dämpfungselements im zwischen den
Stützabschnitten vom Dämpfungselement überspannten Bereich
angeordnet und in Belastungsrichtung elastisch nachgiebig nach Art einer Brücke getragen ist.
Ein erfindungsgemäßes elastisches Element ist somit derart eingerichtet, dass im Gebrauch ein direkter Kontakt zwischen dem Dämpfungselement und der im jeweiligen Schienenbefestigungspunkt befestigten Schiene bestehen kann. Dies wird dadurch erreicht, dass der Kontaktabschnitt des
Dämpfungselements bei einem erfindungsgemäßen elastischen Element im unbelasteten, nicht verbauten Zustand zumindest mit einem Teil seiner Höhe über die Aufstandfläche hinausragt. "Hinausragen" heißt dabei, dass der Kontaktabschnitt über einen Teil seiner Höhe, d.h. mit seinem Kopfbereich, über die Aufstandfläche des Dämpfungselements hinaussteht, wogegen sein den Stützabschnitten des Dämpfungselements zugeordneter Fußbereich vom Material des Grundkörpers umfasst ist.
Wird bei der Montage die Schiene auf die Aufstandfläche des elastischen Elements gesetzt, so kommt es zuerst zum Kontakt zwischen der Unterseite des Schienenfußes und der zugeordneten Stirnfläche des Kontaktabschnitts. Aufgrund der elastisch nachgiebigen Abstützung des Kontaktabschnitts senkt sich der Kontaktabschnitt dann unter elastischer Verformung des
Dämpfungsabschnitts ab, bis der Schienenfuß auf der Aufstandfläche des elastischen Elements sitzt.
Nach der Montage in einem Schienenbefestigungspunkt besteht damit bei einem erfindungsgemäßen elastischen Element immer ein direkter Kontakt zwischen dem dämpfenden Material, dem erfindungsgemäß gestalteten Dämpfungselement, und der Schiene, wobei das Gewicht der Schiene gemeinsam von dem Grundkörper und dem mindestens einen
Dämpfungselement des elastischen Elements aufgenommen wird. Auf diese Weise ist die Schiene einerseits sicher auf dem elastischen Element gestützt. Anderseits werden bei einer Überfahrt des jeweiligen Befestigungspunkts entstehende, von der Schiene übertragene Schwingungsenergien absorbiert und zwar sowohl unmittelbar bei der mit der Überfahrt eines Zuges
einhergehenden Absenkung der Schiene, als auch bereits bei der
Annäherung oder Entfernung eines Schienenfahrzeuges und der damit einhergehenden Absenkung. Auf diese Weise lässt sich insbesondere das hochfrequente sogenannte "Schienensingen" effektiv minimieren.
Entscheidend für das Dämpfungsverhalten eines elastischen Elements ist neben dem Umstand, dass der Kontaktabschnitt bei unbelastetem
elastischem Element über dessen Aufstandfläche hinaussteht, dass der Kontaktabschnitt von mindestens zwei Stützabschnitten getragen wird, die zueinander beabstandet angeordnet sind, wobei der Kontaktabschnitt im zwischen den Stützabschnitten vom elastischen Element überspannten Bereich angeordnet ist.
Durch diese Anordnung eröffnen sich breiteste Möglichkeiten der Einstellung des Dämpfungsverhaltens des in einem erfindungsgemäßen Element vorgesehenen Dämpfungselements. So lassen sich die Formgebung des Dämpfungselements, die Materialwahl oder die Dimensionierung der einzelnen Abschnitte des Dämpfungselements jeweils so wählen, dass eine auf den jeweiligen Einsatzzweck optimal abgestimmte Dämpfungswirkung erzielt wird.
Bei einer hinsichtlich der dämpfenden Wirkung besonders vorteilhaften und gleichzeitig herstellungstechnisch einfach zu realisierenden Ausgestaltung eines erfindungsgemäß vorgesehenen Dämpfungselements weist das
Dämpfungselement einen Tragabschnitt auf, der auf den Stützabschnitten abgestützt ist und auf dem der Kontaktabschnitt sitzt. Der Tragabschnitt liegt dabei auf den Stützabschnitten auf, so dass über den Abstand der
Stützabschnitte, d.h. die zwischen den Stützabschnitten vorhandene, vom Tragabschnitt überspannte lichte Weite, die Dicke des Tragabschnitts, die Formgebung des Tragabschnitts und das Material des Tragabschnitts die elastische Nachgiebigkeit des Dämpfungselements und damit sein
Dämpfungsverhalten direkt beeinflusst werden können. So kann der
Tragabschnitt als solide Platte oder als aus einem oder mehreren Stäben oder Stegen zusammengesetzte Netzstruktur oder desgleichen ausgebildet sein.
Auch über die Position des Kontaktabschnitts in Bezug auf die Stützabschnitte kann das Dämpfungsverhalten des jeweiligen erfindungsgemäß
vorgesehenen Dämpfungselements beeinflusst werden. Typischerweise wird der Kontaktabschnitt in Seitenansicht auf das Dämpfungselement mittig zwischen zwei benachbart und beabstandet zueinander angeordneten
Stützabschnitten angeordnet sein, jedoch kann es unter bestimmten
Umständen auch zweckmäßig sein, eine außermittige Anordnung zu wählen, wenn beispielsweise im praktischen Gebrauch eine abweichend von der Schwerkraftrichtung gerichtete Dämpfungswirkung erzielt werden soll.
Sind drei oder mehr Stützabschnitte vorgesehen, die gemeinsam einen den Abstand zwischen diesen Stützabschnitten überspannenden Bereich des Dämpfungselements stützen, so wird der Kontaktabschnitt in Draufsicht betrachtet üblicherweise an zentraler Stelle mittig zwischen den
Stützabschnitten des Dämpfungselements angeordnet sein. Jedoch kann auch hier gegebenenfalls eine außermittige Anordnung zweckmäßig sein, wenn eine besonders gerichtete Dämpfungswirkung gewünscht ist.
Über das elastische Material seines Grundkörpers wird bei einem
erfindungsgemäßen elastischen Element die gewünschte statische und dynamische Steifigkeit eingestellt. Dabei umfasst das elastische Material des Grundkörpers das jeweilige Dämpfungselement.
Grundsätzlich ist es für die Wirkung des erfindungsgemäß vorgesehenen mindestens einen Dämpfungselements besonders zweckmäßig, wenn die Stützabschnitte des Dämpfungselements so angeordnet sind, dass ihre der Auflagefläche zugeordneten Stützflächen in einer Ebene mit der Auflagefläche liegen. Sollte sich im Gebrauch jedoch herausstellen, dass sich in Folge des so bewirkten direkten Kontakts zwischen dem Dämpfungselement und dem jeweils unterhalb des elastischen Elements angeordneten Bauteil oder Untergrund eine Schallbrücke einstellt, kann dies dadurch vermieden werden, dass das Dämpfungselement auch an seiner der Auflagefläche zugeordneten Unterseite mit Material des Grundkörpers bedeckt ist, die Abstützung des Dämpfungselements gegenüber dem Untergrund also über Material des Grundkörpers erfolgt, das zwischen dem Dämpfungselement und der
Unterseite des elastischen Element vorhanden ist.
Die Einbettung des Dämpfungselements in das Material des Grundkörpers stellt einerseits sicher, dass das elastische Material des Grundkörpers im Gebrauch das Dämpfungselement schnell in seine Ausgangsposition zurückdrückt, nachdem das Schienenfahrzeug den Befestigungspunkt passiert hat und das elastische Element dabei in Folge der durch das
Überfahren des Befestigungspunktes ausgelösten Belastung zusammengedrückt worden ist. Andererseits wird dadurch, dass das elastische Material des Grundkörpers das Dämpfungselement bis auf den aus ihm hinausstehenden Teil des Kontaktabschnitts umgibt, insgesamt eine optimierte statische und dynamische Steifigkeit des elastischen Elements erzielt.
Durch die erfindungsgemäße Gestaltung ist bei einem erfindungsgemäßen elastischen Element eine optimale Dämpfungswirkung auch bei einer schnellen Folge von Belastungswechseln sichergestellt, wie sie
typischerweise beim Überfahren eines Schienenbefestigungspunkts durch einen Zug ausgelöst werden, der durch eine Lokomotive und mehrere
Waggons mit jeweils in Fahrtrichtung des Zugs beabstandeten Achsen gebildet ist.
Dies gilt insbesondere dann, wenn das erfindungsgemäße elastische Element plattenförmig ausgebildet ist und demgemäß bei einem erfindungsgemäßen Befestigungspunkt als Zwischenplatte oder Zwischenlage zwischen dem Schienenfuß und dem Untergrund angeordnet ist, auf dem die jeweils zu befestigende Schiene angeordnet wird. Dabei können zwischen Schienenfuß und dem jeweiligen erfindungsgemäßen elastischen Element oder zwischen dem jeweiligen erfindungsgemäßen elastischen Element und dem Untergrund selbstverständlich weitere Elemente vorgesehen sein, um eine optimale Abstützung der Schiene auf dem Untergrund zu gewährleisten oder einen minimierten Verschleiß des elastischen Elements zu erreichen.
Bei dem Untergrund, auf dem die Schiene abgestützt wird, handelt es sich typischerweise um eine Schwelle oder Platte, die aus Beton oder einem anderen vergleichbar steifen, unnachgiebigen Werkstoff besteht. Das erfindungsgemäße elastische Element verleiht dem
Schienenbefestigungspunkt dann eine definierte elastische Nachgiebigkeit in
Schwerkraftrichtung, durch die die Lebensdauer der Schiene und der Schienenbefestigung insgesamt erhöht wird.
Wie voranstehend erläutert, umfasst ein erfindungsgemäßes elastisches Element mindestens ein Dämpfungselement der erfindungsgemäß vorgesehenen Art. Es versteht sich von selbst, dass dies die Möglichkeit einschließt, eine größere Zahl, also mehr als ein Dämpfungselement, beispielsweise mindestens neun oder mindestens zwölf, voneinander separierte Dämpfungselemente bei einem erfindungsgemäßen elastischen Element vorzusehen.
Es ist jedoch bei einem elastischen Element auch möglich, dass das Dämpfungselement eine sich in Breiten- oder Längsrichtung des
elastischen Elements gestreckte Form aufweist, dass in der jeweils betrachteten Richtung des elastischen Elements drei oder mehr
Stützabschnitte verteilt angeordnet sind und dass in einem mindestens zwischen zwei Stützabschnitten vom Dämpfungselement überspannten Bereich jeweils mindestens ein Kontaktabschnitt angeordnet ist.
So ist es beispielsweise denkbar, das Dämpfungselement nach Art eines lang gestreckten Stegs auszubilden, der über eine größere Zahl von in seiner Längsrichtung verteilt angeordneten Stützabschnitten abgestützt ist, wobei im vom Dämpfungselement zwischen zwei in Längsrichtung beabstandeten Stützabschnitten überspannten Bereich dann jeweils mindestens ein Kontaktabschnitt angeordnet sein kann.
Ebenso ist es denkbar, bei einem erfindungsgemäßen elastischen Element ein Dämpfungselement vorzusehen, dass sich großflächig in Längs- und Querrichtung des elastischen Elements erstreckt, wobei eine größere Zahl von Stützabschnitten mit Abstand zueinander verteilt an dem
Dämpfungselement ausgebildet sind und ein oder mehrere
Kontaktabschnitte in jeweils zwischen zwei Stützabschnitten vom
Dämpfungselement überspannten Bereich angeordnet sind.
Selbstverständlich ist es bei einer länglichen oder großflächig sich erstreckenden Formgebung nicht erforderlich, dass im zwischen zwei in der jeweils betrachteten Richtung beabstandeten Stützabschnitten überspannten Bereich des Dämpfungselements immer ein
Kontaktabschnitt angeordnet ist. Vielmehr können die Kontaktabschnitte unter Auslassung jeweils eines oder mehrerer überspannter Bereiche so gesetzt werden, dass ein optimales Dämpfungsverhalten bezogen auf den jeweiligen Einsatzfall erzielt wird.
Sind mehrere gleichartige Dämpfungselemente bei einem
erfindungsgemäßen elastischen Element vorgesehen, so ergibt sich eine gleichmäßige Dämpfungswirkung, wenn die Dämpfungselemente gleichmäßig über einen Abschnitt der Aufstandfläche des Grundkörpers verteilt angeordnet sind. Sollte sich herausstellen, dass in bestimmten Bereichen des elastischen Elements eine höhere Dämpfung anzustreben ist als in einem anderen Bereich, so kann die bereichsweise höhere Dämpfung dadurch erzielt werden, dass in dem Bereich mit gefordert höherer Dämpfung die Dämpfungselemente enger benachbart angeordnet werden als in einem Bereich, in dem eine geringere Dämpfung gewünscht ist.
Das elastische Material des Grundkörpers kann bei der Herstellung des erfindungsgemäßen elastischen Elements an das oder die
Dämpfungselement(e) angeformt werden, so dass ein fester Verbund von Grundkörper und Dämpfungselement(en) gebildet ist.
Aus funktionaler oder herstellungstechnischer Sicht kann es jedoch auch vorteilhaft sein, wenn in den Grundkörper für das oder die jeweils vorgesehenen Dämpfungselement(e) jeweils eine Ausnehmung
vorgesehen ist, in die das betreffende Dämpfungselement jeweils eingepasst ist. Erforderlichenfalls kann das jeweilige Dämpfungselement auch in den Grundkörper des elastischen Elements eingeklebt oder in
anderer Weise geeignet befestigt sein. Möglich sind auch kraft- oder formschlüssige Befestigungen, wobei das jeweilige Dämpfungselement vorzugsweise verliersicher in dem Grundkörper gehalten wird, um die Montage eines erfindungsgemäßen Zwischenelements im jeweiligen Schienenbefestigungspunkt zu vereinfachen.
Besonders geeignet für den Einsatz im Bereich von Befestigungspunkten für durch Schienenfahrzeuge befahrene Schienen sind solche
erfindungsgemäßen elastischen Elemente, bei denen das elastische Material des Grundkörpers eine nach DIN EN 13146-9:2011 bestimmte statische Steifigkeit von 12 - 150 kN/mm aufweist, wobei sich elastische Materialen, deren statische Steifigkeit bei 35 - 120 kN/mm liegt, als besonders zweckmäßig herausgestellt haben.
Optimalerweise liegt dabei das "Versteifungsfaktor" genannte Verhältnis von dynamischer zu statischer Steifigkeit unterhalb von 1 ,5
(Versteifungsfaktor < 1 ,5). Als Materialien, die diese Anforderungen erfüllen, kommen natürlicher oder synthetischer Kautschuk oder geeignete Elastomere in Frage. Dabei kann der Grundkörper einen mikrozellularen Aufbau aufweisen, indem er beispielsweise geschäumt ist.
Das jeweilige erfindungsgemäß vorgesehene Dämpfungselement besteht aus einem Material mit einem höheren Dämpfungswert als das elastische Material der elastischen Zwischenlage. Das oder die bei einem
erfindungsgemäßen elastischen Element vorgesehene(n)
Dämpfungselement(e) weisen dabei eine optimale Wirkung auf, wenn sie einen nach DIN 53513:1990 bestimmten mechanischen Verlustfaktor tan δ von mindestens 0,15 (tan δ >0,15) besitzen, wobei sich tan δ -Werte von 0,15 - 0,55 als besonders günstig herausgestellt haben.
Für das oder die Dämpfungselement(e) geeignete Materialien sind Kautschuke oder Elastomere, wobei deren Dämpfungswirkung durch
eingelagerte Füllstoffe eingestellt sein kann. Ebenso sind nachwachsende Materialien, die beispielsweise eine faserige oder poröse Struktur aufweisen, für das oder die Dämpfungselement(e) geeignet. In das
Material des jeweiligen Dämpfungselements können Füllstoffe, die eine andere Dichte aufweisen als der übrige Werkstoff des
Dämpfungselements, eingelagert sein, um die jeweils gewünschte
Dämpfungswirkung zu optimieren. Beispielsweise kann es zweckmäßig sein, wenn die Dichte der Füllstoffe eine geringere Dichte besitzen als der übrige Werkstoff. In anderen Anwendungsfällen kann es jedoch auch zweckmäßig sein, schwerere Füllstoffe, wie Metallpartikel oder
Gesteinsmehl, zu verwenden, die eine höhere Dichte haben.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel zeigenden Zeichnung näher erläutert. Deren Figuren zeigen jeweils schematisch:
Fig. 1 ein als elastische Zwischenlage ausgebildetes elastisches
Element in einer perspektivischen Ansicht;
Fig. 2a das elastische Element gemäß Fig. 1 in Draufsicht;
Fig. 2b das elastische Element gemäß Fig. 1 und 2a in einem Schnitt entlang der in Fig. 2a eingetragenen Schnittlinie X-X;
Fig. 3a eine alternative Ausgestaltung des elastischen Elements gemäß
Fig. 1 in Draufsicht;
Fig. 3b das elastische Element gemäß Fig. 3a in einem Schnitt entlang der in Fig. 3a eingetragenen Schnittlinie X-X;
Fig. 4a eine alternative Ausgestaltung des elastischen Elements gemäß
Fig. 1 in Draufsicht;
Fig. 4b das elastische Element gemäß Fig. 4a in einem Schnitt entlang der in Fig. 4a eingetragenen Schnittlinie X-X;
Fig. 5a ein im elastischen Element gemäß Fig. 2a, 2b eingesetztes
Dämpfungselement in Draufsicht;
Fig. 5b das Dämpfungselement gemäß Fig. 5a in einer ersten seitlichen
Ansicht;
Fig. 5c das Dämpfungselement gemäß Fig. 5a in einer zweiten
seitlichen Ansicht;
Fig. 5d das Dämpfungselement gemäß Fig. 5a in einer Ansicht von unten;
Fig. 6 eine alternative Ausgestaltung eines Dämpfungselements in einem Ausschnitt in Draufsicht;
Fig. 7a eine weitere Ausgestaltung eines Dämpfungselements in
Draufsicht;
Fig. 7b das Dämpfungselement gemäß Fig. 7a in einer ersten seitlichen
Ansicht;
Fig. 7c das Dämpfungselement gemäß Fig. 7a in einer zweiten
seitlichen Ansicht;
Fig. 8a eine weitere Ausgestaltung eines Dämpfungselements in
Draufsicht;
Fig. 8b das Dämpfungselement gemäß Fig. 8a in einer ersten seitlichen
Ansicht;
Fig. 8c das Dämpfungselement gemäß Fig. 8a in einer zweiten
seitlichen Ansicht;
Fig. 9 einen Befestigungspunkt zur Befestigung einer Schiene in
einem Schnitt quer zur Längserstreckung der Schiene.
Der in Fig. 9 dargestellte Befestigungspunkt B, in dem eine Schiene S auf einer einen Untergrund U bildenden Schwelle, die aus Beton besteht, befestigt ist, ist aus einem Schienenbefestigungssystem gebildet, das zwei
Spannklemmen SK1.SK2, zwei Führungsplatten FP1.FP2, zwei als
Spannmittel zum Spannen der jeweiligen Spannklemme SK1 ,SK2 benötigte Spannschrauben SR1.SR2 und ein in Draufsicht im Wesentlichen rechteckig ausgebildetes elastisches Element umfasst, das in allen Figuren unabhängig von seiner dort jeweils gezeigten Ausgestaltung allgemein mit "1" bezeichnet ist.
Jeweils eine der Spannklemmen SK1 ,SK2, eine der Führungsplatten FP1.FP2 und eine der Spannschrauben SR1 ,SR2 sind an einer der Längsseiten L1 ,L2 der Schiene S angeordnet, während das elastische Element 1 zwischen dem Fuß SF der Schiene S und dem Untergrund U liegt. Die Schiene S steht dementsprechend mit ihrem Fuß SF auf der ihr zugeordneten Aufstandfläche 2 des elastischen Elements 1 , das mit seiner dem Untergrund U zugeordneten Auflageseite 3 auf dem Untergrund U liegt.
Die Führungsplatten FP1 ,FP2 sind hier nach Art von konventionellen
Winkelführungsplatten ausgebildet und weisen auf ihrer dem Untergrund U zugeordneten Unterseite einen sich über ihre in Längsrichtung L der Schiene S gemessene Breite B erstreckenden Absatz auf, der bei in Montagestellung befindlichen Führungsplatten FP1.FP2 jeweils in einer zugeordneten, korrespondierend in den Untergrund U eingeformten Rinne sitzt. Zusätzlich sind die Führungsplatten FP1 ,FP2 in Montagestellung jeweils mit ihrer von der Schiene S abgewandten Rückseite an einer ebenfalls an dem Untergrund U ausgebildeten Schulter abgestützt. An ihrer dem Schienenfuß SF
zugeordneten, gegenüber der Rückseite verbreiterten Vorderseite weisen die Führungsplatten FP1.FP2 jeweils eine Anlagefläche auf, gegen die der Schienenfuß SF mit seinem Längsrand abgestützt ist. Von der Schiene S beim Überfahren durch ein hier nicht gezeigtes Schienenfahrzeug
entstehende Querkräfte Q werden so von den Führungsplatten FP1 ,FP2 aufgenommen und in den Untergrund U abgeleitet.
An ihren Oberseiten weisen die Führungsplatten FP1.FP2 hier im Einzelnen nicht dargestellte Formelemente zum Führen der auf der Führungsplatte FP1 ,FP2 jeweils montierten Spannklemme SK1 ,SK2 und eine hier ebenfalls nicht sichtbare, von der Oberseite zum Untergrund U führende
Durchgangsöffnung auf, durch die die zum Spannen der jeweiligen
Spannklemme SK1.SK2 verwendete Spannschraube SR1.SR2 gesteckt ist. Die betreffende Spannschraube SR1 ,SR2 ist dabei jeweils in einen in den Untergrund U eingelassenen, hier nicht sichtbaren Dübel geschraubt.
Das im Befestigungspunkt SB als Zwischenplatte eingesetzte elastische Element 1 stellt eine definierte elastische Nachgiebigkeit und Dämpfung des Befestigungspunkts SB in vertikaler Richtung V sicher.
Zu diesem Zweck umfasst das elastische Element 1 einen Grundkörper 4, der aus einem dauerelastisch komprimierbaren, feinporigen EPD -Material besteht, das eine statische Steifigkeit von beispielsweise 80 kN/mm und eine dynamische Steifigkeit von beispielsweise 110 kN/mm besitzt, so dass der Versteifungsfaktor 1 ,375 beträgt. Die Aufstandfläche 2 ist an der Ober- und die Auflagefläche 3 an der Unterseite des Grundkörpers 4 ausgebildet.
Der Grundkörper 4 weist angrenzend an seine Schmalseiten 5,6 jeweils an seine Längsseiten 7,8 angeformte und von diesen abstehende Absätze auf, so dass das elastische Element 1 in Draufsicht die Form eines "I" oder auch "Doppel-T" hat.
Bei jedem der in den Figuren gezeigten elastischen Elemente 1 sind in dem Grundkörper 4 jeweils eine Anzahl von Dämpfungselementen D1
(Ausgestaltung gemäß Fig. 2a-2b), D2 (Ausgestaltung gemäß Fig. 3a-3b),D3 (Ausgestaltung gemäß Fig. 4a-4b) oder D4 (Ausgestaltung gemäß Fig. 5a-5b) eingebettet.
Die Dämpfungselemente D1 - D4 bestehen aus einem hoch dämpfenden Kunststoffmaterial, das zur Verbesserung der Dämpfungseigenschaften mit einem faserförmigen Füllstoff gefüllt ist.
Bei der in den Figuren 2a und 2b dargestellten Ausgestaltung des elastischen Elements 1 sind die Dämpfungselemente D1 in einer regelmäßig
abwechselnden Folge von aus jeweils zwei oder drei in Längsrichtung L nebeneinander positionierten Dämpfungselementen D1 über die Breite B des elastischen Elements 1 verteilt angeordnet.
Wie in den Figuren 5a - 5d dargestellt, weisen die Dämpfungselemente D1 jeweils einen plattenförmigen, in Draufsicht rechteckigen Tragabschnitt 9 auf, in dessen vier Ecken jeweils ein quaderförmiger Stützabschnitt 10, 11 , 12, 13 an die Unterseite des Tragabschnitts 9 angeformt ist. An der Oberseite des Tragabschnitts 9 ist dagegen zentral mittig ein quaderförmiger
Kontaktabschnitt 14 ausgebildet, der von der Oberseite des Tragabschnitts 9 absteht. Auf diese Weise überspannt das Dämpfungselement D1 den zwischen seinen Stützabschnitten 10 - 13 vorhandenen Bereich 15, über dem zentral der Kontaktabschnitt 14 angeordnet ist (Fig. 5c).
Die Geometrie der Dämpfungselemente D1 ist derart gewählt, dass einerseits die Kontaktabschnitte 14 der in das elastische Element 1 eingelassenen Dämpfungselemente D1 mit ihrem jeweiligen Kopfabschnitt 16, der sich über einen Teil der Höhe der Kontaktabschnitte 14 erstreckt, über die
Aufstandfläche 2 des Grundkörpers 4 hinausstehen. Andererseits sind die Stützabschnitte 10 - 13 mit ihren Unterseiten bündig zur Auflagefläche 3
ausgerichtet, so dass bei fertig montiertem Schienenbefestigungspunkt SB die Dämpfungselemente D1 direkt auf dem Untergrund U abgestützt sind.
Beim in den Figuren 3a und 3b gezeigten Ausführungsbeispiel sind die im Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 2a, 2b separat in Zweier- bzw.
Dreierreihe angeordneten Dämpfungselemente D1 zu jeweils einem
Dämpfungselement D2 pro Reihe zusammengefasst worden. Die
Dämpfungselemente D2 weisen dementsprechend einen langgestreckten, in Draufsicht gesehen stegartigen Tragabschnitt 17 auf, der von
Stützabschnitten 18 getragen wird, welche nach Art einer durch mehrere Brückenpfeiler unterstützten Brücke in regelmäßigen Abständen über die Länge des jeweiligen Dämpfungselements D2 verteilt angeordnet sind. Wie in Fig. 6 gezeigt, erstrecken sich die Stützabschnitte 18 jeweils über die gesamte Breite des Tragabschnitts 17. Im durch den Tragabschnitt 7 zwischen zwei benachbarten Stützabschnitten 18 überspannten Bereich ist wiederum in Draufsicht gesehen mittig zwischen den betreffenden Stützabschnitten 18 ein Kontaktabschnitt 19 angeordnet, der sich ebenfalls über die Breite des
Tragabschnitts 17 erstreckt. Die Abmessungen der Dämpfungselemente D2 sind im Übrigen an die Abmessungen der Dämpfungselemente D1 angepasst, so dass auch beim in den Figuren 3a, 3b dargestellten elastischen Element 1 die Kontaktabschnitte 19 mit ihrem Kopfabschnitt über die Aufstandfläche 2 hinausstehen und mit der Unterseite ihrer Stützabschnitte 18 bündig zur Auflagefläche 3 des elastischen Elements 1 angeordnet sind.
Beim in den Figuren 4a,4b dargestellten Ausführungsbeispiel sind die in das elastische Element 1 eingebetteten Dämpfungselemente D3, wie in den Figuren 8a - 8c verdeutlicht, nach Art von Halbschalen ausgebildet. Die seitlichen Endabschnitte der Dämpfungselemente D3 bilden dabei die
Stützabschnitte 20,21. Die Abmessungen der Dämpfungselemente D3, insbesondere der Radius ihres Außenumfangdurchmessers, sind dabei so bemessen, dass die Dämpfungselemente D3 mit einem zentralen mittleren Bereich über die Aufstandfläche 2 am Grundkörper 4 der Dämpfungselemente
D3 hinausragen. Dieser Bereich bildet den Kontaktabschnitt 23 der
Dämpfungselemente D3.
Als weiteres Beispiel für eine Ausgestaltung eines erfindungsgemäß
vorgesehenen Dämpfungselements ist das in den Figuren 7a-7c dargestellte Dämpfungselement D4 anzuführen. Es weist einen Tragabschnitt 24 auf, der drei Stege umfasst, welche in Draufsicht sternförmig in gleichmäßigen
Winkelabständen um einen auf dem Tragabschnitt 24 errichteten, nach Art eines Zylinders geformten Kontaktabschnitt 25 angeordnet sind. An die Unterseite der freien Enden der Stege des Tragabschnitts 24 ist jeweils ein ebenfalls zylindrischer Stützabschnitt 26 angeformt.
Beim Aufsetzen der Schiene S auf das jeweilige elastische Element 1 setzt die Unterseite des Schienenfußes SF zuerst auf der freien Stirnfläche der Kontaktabschnitte der jeweiligen Dämpfungselemente D1 ,D2,D3 oder D4 der elastischen Elemente 1 auf. Wie am Beispiel der Dämpfungselemente D2 in dem vergrößerten Ausschnitt in Fig. 9 gezeigt, werden Dämpfungselemente D1 ,D2,D3,D4 durch das Gewicht der Schiene S anschließend in vertikaler Richtung verformt, bis die Schiene S auf der Aufstandfläche 2 des jeweiligen elastischen Elements 1 sitzt.
Beim Überfahren des Befestigungspunkts SB durch ein hier nicht gezeigtes Schienenfahrzeug wird das plattenförmige elastische Element 1 und mit ihm die in ihm jeweils enthaltenen Dämpfungselemente D1 ,D2,D3,D4 in vertikaler Richtung V komprimiert. Das elastische Material des Grundkörpers 4 stellt dabei sicher, dass sich die Schiene S im Befestigungspunkt SB in vertikaler Richtung V um einen definierten Betrag absenkt. Gleichzeitig dämpfen die jeweiligen Dämpfungselemente D1 ,D2,D3,D4 Schwingungen, die durch das Überfahren angeregt werden, und unterbinden so effektiv die Emission von primärem oder sekundärem Schall. Dabei ist ein dauerhafter, intensiver Kontakt zwischen den jeweiligen Dämpfungselementen D1 ,D2,D3 und D4 und
der Schiene S einerseits und dem Untergrund U andererseits gewährleistet, so dass eine maximale Effektivität der Schalldämpfung gesichert ist.
BEZUGSZEICHEN
B Breite (Breitenrichtung) des elastischen Elements 1
D1-D4 Dämpfungselemente
FP1 ,FP2 Führungsplatten
L Länge (Längsrichtung) des elastischen Elements 1
L1 ,L2 Längsseiten der Schiene S
Q Querkräfte
S Schiene
SB Befestigungspunkt für die Schiene S
SF Fuß der Schiene S
SK1.SK2 Spannklemmen
SR1.SR2 Spannschrauben
U Untergrund (Schwelle aus Beton)
V vertikale Richtung (Wirkrichtung der Schwerkraft)
1 elastisches Element (Zwischenplatte)
2 Aufstandfläche des elastischen Elements 1
3 Auflageseite des elastischen Elements 1
4 Grundkörper des elastischen Elements 1
5,6 Schmalseiten des Grundkörpers 4
7,8 Längsseiten des Grundkörpers 4
9 Trägerabschnitt der Dämpfungselemente D1
10-13 Stützabschnitt der Dämpfungselemente D1
14 Kontaktabschnitt der Dämpfungselemente D1
15 zwischen den Stützabschnitten 10 - 13 überspannter Bereich
16 Kopfabschnitt des Kontaktabschnitts 14
17 Trägerabschnitt der Dämpfungselemente D2
18 Stützabschnitte der Dämpfungselemente D2
19 Kontaktabschnitte der Dämpfungselemente D2
20,21 Stützabschnitte der Dämpf ungseiemente D3
23 Kontaktabschnitt der Dämpfungselemente D3
24 Trägerabschnitt der Dämpfungselemente D4
25 Kontaktabschnitt der Dämpfungselemente D4
26 Stützabschnitt der Dämpfungselemente D3
Claims
1. Elastisches Element, das dazu vorgesehen ist, in einem Befestigungspunkt (SB) für eine Schiene (S) für Schienenfahrzeuge zwischen der Schiene (S) und dem sie tragenden Untergrund (U) angeordnet zu werden, wobei das elastische Element (1) eine dem Fuß (SF) der Schiene (S) zugeordnete Aufstandfläche (2) und eine dem Untergrund (U) zugeordnete Auflagefläche (3) besitzt und wobei das elastische Element (1) einen Grundkörper (4), der aus einem Material besteht, das sich mindestens in einer gegen die
Aufstandfläche (2) gerichteten Belastungsrichtung elastisch nachgiebig verhält, sowie mindestens ein Dämpfungselement (D1 - D4) umfasst, das in das elastische Material des Grundkörpers (4) eingebettet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (D1 - D4) mindestens einen der Aufstandfläche (2) zugeordneten Kontaktabschnitt (14,19,23,25), der bei unbelastetem elastischem Element (1) bündig zur Aufstandfläche (2) des elastischen Elements (1) ausgerichtet ist oder über die Aufstandfläche
(2) des elastischen Elements (1) hinaus ragt, und mindestens zwei der Auflagefläche des elastischen Elements zugeordnete, zueinander beabstandete Stützabschnitte (10,13,18,20,21,26) aufweist, und dass der Kontaktabschnitt (14,19,23,25) in dem zwischen den
Stützabschnitten (10,13,18,20,21,26) vom Dämpfungselement (D1-D4) überspannten Bereich (15) angeordnet und in Belastungsrichtung (V) elastisch nachgiebig nach Art einer Brücke getragen ist.
Elastisches Element nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (D1-D4)
Tragabschnitt (9,17,24) aufweist, der auf den Stützabschnitten
(10, 3,18,20,21,26) abgestützt ist und auf dem der Kontaktabschnitt (14,19,23,25) sitzt.
3. Elastisches Element nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktabschnitt
(14,19,23,25) des Dämpfungselements (D1-D4) in Bezug auf die ihm jeweils zugeordneten mindestens zwei Stützabschnitte (10,13,18,20,21,26) mittig angeordnet ist.
4. Elastisches Element nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktabschnitt (14,19,23,25) des Dämpfungselements (D1-D4) über mehr als zwei Stützabschnitte (10,13,18,20,21,26) abgestützt ist.
5. Elastisches Element nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (D1-D4) eine sich in Breiten- (B) oder Längsrichtung (L) des elastischen Elements (1) gestreckte Form aufweist, dass in der jeweils betrachteten Richtung (B,L) des elastischen Elements (1) drei oder mehr Stützabschnitte
(10,13,18,20,21,26) verteilt angeordnet sind und dass in einem
mindestens zwischen zwei Stützabschnitten (10,13,18,20,21,26) vom Dämpfungselement (D1-D4) überspannten Bereiche (15) jeweils
mindestens ein Kontaktabschnitt (14,19,23,25) angeordnet ist.
6. Elastisches Element nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Material des Grundkörpers (4) eine statische Steifigkeit von 12-150 kN/mm aufweist.
Elastisches Element nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Material des Grundkörpers (4) eine statische Steifigkeit von 35- 120 kN/mm aufweist.
Elastisches Element nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Versteifungsfaktor des elastischen Materials des Grundkörpers (4) kleiner als 1 ,5 ist.
Elastisches Element nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (D1-D4) einen mechanischen Verlustfaktor tan δ von mehr als 0, 5 aufweist.
Elastisches Element nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, dass der mechanische Verlustfaktor tan 50,15 -0,55 beträgt.
Elastisches Element nach einem der voranstehenden Ansprüche, dad urch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (D1-D4) aus einem Kautschuk- oder Elastomer-Werkstoff besteht.
Elastisches Element nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in das Dämpfungselement (D1-D4) Füllstoffe eingelagert sind, die eine andere Dichte aufweisen als der übrige Werkstoff des Dämpfungselements (D1-D4).
13. Elastisches Element nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (D1-D4) aus einem Werkstoff mit poröser oder faseriger Struktur besteht.
14. Elastisches Element nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass es eine elastische
Zwischenplatte (1) ist.
15. Befestigungspunkt, in dem eine Schiene (S) auf einem Untergrund (U) befestigt ist, wobei zwischen der Schiene (S) und dem Untergrund (U) ein gemäß einem der voranstehenden Ansprüche ausgebildetes elastisches Element (1) angeordnet ist.
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