Die Erfindung betrifft ein Schienenlager für Schienen, die einen beidseitig mit oberen Auflageflächen versehenen, unteren Schienenfuß aufweisen, wobei das Schienenlager eine über Befestigungen mit einer Stützauflage verbundene Rippenplatte, Niederdrückelemente zum Halten der Schiene und zumindest eine, zwischen der Rippenplatte und der Stützauflage angeordnete, elastische Zwischenplatte aufweist, die die Rippenplatte im lastfreien Zustand gegen wenigstens ein oberes Widerlager drückt, wobei die Rippenplatte in Richtung der Stützauflage unter Zusammendrücken der elastischen Zwischenplatte niederdrückbar ist und zwischen der Stützauflage und der Rippenplatte wenigstens ein zusätzliches Federelement angeordnet ist.
Die gattungsgemäßen Schienen sind dabei Schienen aller Art, insbesondere Schienen oder Weichen eines Eisenbahn- oder Straßenbahngleissystems. Aber auch Schienen eines sonstigen Logistik- oder Transportsystems, etwa im Bereich der Lagerhaltung oder des Bergbaus können mit der erfindungsgemäßen Lagerung gehalten werden. aus diesem Grund ist unter Schiene im Sinne dieser Anmeldung jegliche Schiene eines Schienen-gebundenen Transportsystems zu verstehen. Die verwendeten Schienen weisen dabei einen beidseitig mit oberen Auflageflächen versehenen unteren Schienenfuß auf. Das Schienenlager ist mit einer so genannten Rippenplatte, die über Befestigungen mit einer Stützauflage verbunden ist und federnden, auf der Rippenplatte gehaltenen Niederdrückelementen versehen, die sich auf den Auflageflächen zum Halten der Schienen abstützen.
Aus der
Hierzu weisen die Schienenlager Zwischenplatten unterhalb der Schienenlager auf. Diese bestehen aus einem elastischen Material und federn die Belastung durch den vorüber fahrenden Zug ab. Unterhalb der Zwischenplatte ist eine Stützauflage vorgesehen, die entweder von einer Eisenplatte gebildet sein kann, auf die die übrigen Teile des Schienenlagers aufgeschraubt werden können oder die von einem einbetonierten Lagerelement gebildet sein kann. Dieses Lagerelement kann beispielsweise dann Teil des "Feste-Fahrbahn-Systems" oder einer Schwelle sein.
Ferner ist zur Vermeidung von Schwingungen unter den Schienen, zwischen Schienenfuß und Rippenplatte eine elastische Zwischenlage, in der Regel aus einem Kunstgummi, angeordnet.
Die bekannten Schienenlager sind über zwei oder mehr Niederdrückelemente mit den Schienen verbunden. Üblicherweise haben die Schienen die Form eines "Doppel-T"-Trägers, wobei die obere Lauffläche dicker und der untere Schienenfuß eher dünner, dafür aber breiter ausgebildet sind. Die Oberseite der seitlich hervorspringenden Schienenfüße dienen dabei aus Auflagefläche für die Niederdrückelemente, die meist in Form eines Drahtbügels einseitig mit der Rippenplatte verschraubt sind und durch die Schraubenkraft mit einem seitlich hervorspringenden Bereich auf die Auflagefläche gedrückt sind. Hierdurch wird die Schiene gehalten. Eine seitliche Stütze an jeder Seite des Schienenfußes kann die Schiene zusätzlich fixieren, was insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten oder in Kurven zweckmäßig ist.
Obwohl die bekannten Schienenlager die Schiene sicher zu halten vermögen, haben sie doch zwei Nachteile. Zum einen ist die Elastizität der Zwischenlage und der Zwischenplatte gerade im Straßenbahnbereich oft nicht ausreichend. So wird im Straßenbahnbau bei modernen Niederflurwagen oft eine Einfedermöglichkeit der Schiene um bis zu 4 mm gefordert, die auch im Bereich der Schienenlager gegeben sein sollte, um eine unruhige Fahrt durch nicht nachgebende Lager zu vermeiden.
Ferner sind die Montage und insbesondere die Demontage der bekannten Schienenlager recht aufwendig. Über große Vierkantschlüssel müssen die Verschraubungen der Niederdrückelemente angezogen oder gelöst werden, wobei insbesondere das Lösen nach meist jahrelanger Einwirkung von Streusalz, Regen oder metallischen Schienenabrieben schwer sein kann. Durch die mit dem gewaltsamen Lösen verbundene Krafteinwirkung wird oft auch das Schienenlager so stark geschädigt, dass es vollständig ausgewechselt werden muss. Hierzu muss wiederum ein großer Bereich der Schiene gelockert werden, um das gesamte Schienenlager entnehmen zu können.
Aus der
Auch diese Schienenlager weisen daher die Einschränkung auf, dass sie hinsichtlich der Federkennlinie der elastischen Zwischenlage während der Überfahrt eines Zuges nicht mit der gewünschten Flexibilität anpassbar sind. Im Gegenteil, aufgrund der zusätzlichen Druckkraft durch die Zusatzfeder ist die elastische Zwischenlage bereits zusätzlich vorgespannt, so dass eine Elastizität mit den im Straßenbahnbereich gewünschten, relativ großen Federwegen von bis zu 4mm kaum realisierbar ist. Auch sind hier die Nachteile hinsichtlich der Montierbarkeit der Schiene nicht überwunden.
Eine erste Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein elastisches Schienenlager zu schaffen, das eine definierte Durchbiegung der Schiene bei gleichzeitig sicherer Befestigung ermöglicht. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein leicht montierbares, kostengünstiges Schienenlager zu schaffen.
Diese erste Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass das zusätzliche Federelement zur Federwirkung der elastischen Zwischenplatte zur Bildung einer Gesamtfederkonstante der Verbindung zwischen Rippenplatte und Stützauflage parallel geschaltet ist.
Die weitere Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Rippenplatte Unterschiebdurchlässe mit einer unteren Druckfläche aufweist und die Niederdrückelemente quer zur Längsrichtung der Schienen derart durch die Unterschiebdurchlässe schiebbar sind, dass sie sich federnd auf den oberen Auflageflächen abstützen.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Schienenlagers wesentliches Merkmal der Erfindung ist die Tatsache, dass nun zwei verschiedene elastische Mittel miteinander parallel geschaltet werden. Zum einen ist dies die elastische Zwischenplatte, die zwischen der Rippenplatte und der Stützauflage angeordnet ist. Diese bewirkt eine Grundelastizität des Lagers, muss aber bei den bekannten Systemen auch die gesamte Lagerlast aufnehmen. Daher kann sie nicht beliebig elastisch ausgebildet werden.
Erfindungsgemäß ist nun neben der elastischen Zwischenplatte wenigstens ein zusätzliches, zu der Zwischenplatte parallel geschaltetes Federelement vorgesehen. Dieses kann neben der elastischen Zwischenplatte angeordnet sein oder auch die elastische Zwischenplatte durchsetzen. Bevorzugt wird letztere Lösung gewählt werden, da so ein besonders kompakter Aufbau des Lagers erzielt werden kann, der eine weitgehend beliebige Realisierung der Federkennlinie ermöglicht.
Erfindungsgemäß kann zur Lösung der weiteren Aufgabe, entweder in Kombination mit der Lösung der ersten Aufgabe oder auch unabhängig hiervon, nun das Niederdrückelement einfach durch die Unterschiebdurchlässe hindurch geschoben werden. Auf der Schienenseite läuft sein Ende dabei auf die Auflagefläche auf, die üblicherweise zur Einschubrichtung des Niederdrückelementes geneigt, zum Beispiel leicht ansteigend ausgebildet ist. Hierdurch wird das Niederdrückelement etwas verbogen und klemmt sich hierdurch in dem Unterschiebdurchlass fest. Die Reibungskraft verhindert ein Zurückrutschen des Niederdrückelementes.
Bevorzugt werden die Unterschiebdurchlässe von Durchgangsöffnungen in einem Teil der Rippenplatte gebildet sein, wobei derzeit meist eine im Wesentlichen ebene Rippenplatte Verwendung findet. Möglicherweise wird sich dies jedoch künftig ändern, so dass die Erfindung hierauf nicht beschränkt ist. Im Falle einer ebenen Rippenplatte wird die Durchgangsöffnung besonders einfach durch eine lagerbockartige Schweißkonstruktion realisiert, die im wesentlichen von einer auf die Oberseite der Rippenplatte geschweißten Brücke gebildet ist. Der zwischen der Brücke und der Rippenplatte verbleibende Freiraum bildet dann die Durchgangsöffnung.
Alternativ zur oben genannten Ausgestaltung kann auch eine Gussform oder eine komplexere Schweißkonstruktion für die Rippenplatte verwendet werden, die zum Beispiel einen U-förmigen Bereich aufweisen kann, wobei die Schiene in das nach oben offene "U" eingesetzt wird und in die beiden Schenkel die Durchgangsöffnungen aufweisen.
Insbesondere durch die Verwendung einer elastischen Zwischenlage zwischen dem Schienenfuß und der Rippenplatte kann die Schiene während der Montage in das Schienenlager eingedrückt werden und so die federnde Zwischenlage vorgespannt werden. Wesentliches Merkmal dieses Erfindungsteils ist somit, dass das Niederdrückelement unter den Unterschiebdurchlass unter Herstellung einer elastischen Vorspannung eingeschoben wird und sich auf der Auslagefläche abstützt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen.
In den Zeichnungen zeigt:
In den
Die Rippenplatte 1 ist zu beiden Seiten des Schienenfuß 3' mit jeweils einem lagerbockartigen Aufsatz 8 versehen, der hier als aufgeschweißte Brücke ausgebildet ist. Selbstverständlich kann die Geometrie auch auf andere Weise hergestellt werden, wesentlich ist lediglich die Tatsache, dass ein Unterschiebdurchlass 5 vorhanden ist, der ein eingeschobenes Niederdrückelement 4 nach unten zu halten vermag.
Das Niederdrückelement 4 ist in eine rechteckige Ausnehmung der lagerbockartigen Aufsätze 8 eingeschoben und stützt sich mit einer Biegespannung mit einem vorderen schienennahen Biegefederabschnitt 4' auf dem Schienenfuß ab. Die gegenüberliegende Seite des Niederdrückelements 4 ist als Druckbereich 4" ausgebildet, der sich auf der Rippenplatte 1 als Widerlager abstützt.
Zwischen der Schiene 3 und der Rippenplatte 1 ist eine Zwischenlage 9 angeordnet. Diese federt einen Teil der Biegebelastungen bei Vorüberfahren eines Zuges ab und erleichtert das elastische Einschieben der Niederdrückelemente 4. Unterhalb der Rippenplatte 1 ist eine elastische Zwischenplatte 7 vorgesehen, die hier mehrlagig mit zwei übereinander angeordneten Lagen aus einem Gummimaterial ausgebildet ist.
Die Rippenplatte 1, die sich vom rechten bis zum linken Rand des Schienenlagers erstreckt, ist über Schrauben mit der Stützauflage 2, hier als aufschraubbare Platte ausgebildet, verbunden. Die Schrauben durchsetzen die Zwischenplatte 7, zur Optimierung der elastischen Eigenschaften der Zwischenplatte 7 ist das verwendete Gummi weicher als üblich gewählt, wobei zwischen der Rippenplatte 1 und der Stützauflage 2 von den Gewindebolzen der Schraubverbindung 12 geführte Schraubenfedern 11 angeordnet sind. Diese beiden, parallel geschalteten Federsysteme ergeben dann die Gesamtfederkonstante der Verbindung zwischen Rippenplatte 1 und Stützauflage 2. Auf diese Weise kann eine Einfederung von beispielsweise 4mm realisiert werden.
Zum Abnehmen des Schienenlagers weisen die Niederdrückelemente 4 Ansetzkanten 6 auf, an die ein Abzugswerkzeug 10 in Form eines Spezialhebel angesetzt werden kann, um das Niederdrückelement 4 seitlich aus Unterschiebdurchlass 5 herauszuziehen.
Die Rippenplatte 1 wird hier, wie in der Regel üblich, über vier Schraubverbindungen 12, die jeweils an den Ecken der oft rechteckigen Rippenplatten 1 angeordnet sind, mit der Stützauflage 2 verbunden. Dabei bilden die Köpfe der Schrauben das Widerlager für die Bewegung der Rippenplatte 1 relativ zu Stützauflage 2, dass heißt die Rippenplatte 2 ist zwischen der Unterseite der Schraubenköpfe und der Oberfläche der elastischen Zwischenplatte 7 bei maximal-möglicher Kompression beweglich. Natürlich können auch andere Wegbegrenzungen Verwendung finden.
Als zusätzliche Federelemente 11 können nun Tellerfedern oder Tellerfederpakete oder auch elastische Federblöcke verwendet werden, letztere können einen massiven Block aufweisen oder mit Öffnungen, entweder als einseitig offene oder als geschlossene Kammern ausgebildet, versehen sein. Dabei kann der Federblock aus einem Gummi- oder einem Kunstgummi gefertigt sein und metallische Verstärkungen oder Führungen aufweisen. Ein solches Federelement 11 kann dann an beliebiger Stelle und in beliebiger Anzahl vorgesehen werden, wobei bevorzugt die elastische Zwischenplatte 7 Ausnehmungen aufweist, in die die Federblöcke dann eingesetzt werden.
Die hier dargestellte bevorzugte Ausgestaltung weist jedoch zusätzliche Federelemente 11 in Form einer Schraubenfeder auf. Diese sind kostengünstig beziehbar und stellen eine sinnvolle Kombination zu den Gummilagen dar, die meist die elastische Zwischenlage 7 bilden. Alle oder nur einige der Schraubenfedern können konzentrisch zu den Schrauben der Schraubverbindung 12 angeordnet sein, dass heißt sie sind um die Schrauben gewunden und somit knicksicher geführt, ohne dass zusätzliche Sicherungen hierfür vorgesehen werden müssten.
Das Gewinde der Schraubverbindung 12 kann, wie am besten aus
Zwischen dem oberen Widerlager, also dem Schraubenkopf und der Rippenplatte 1 kann eine weitere Druckfeder 14, insbesondere eine um die Schraube gewundene Schraubenfeder angeordnet sein, wie es zum Beispiel in
Grundsätzlich kann durch das Eindrücken der elastischen Zwischenlage 7 infolge eine Zuges, insbesondere beim Bremsen des Zuges und infolge der damit einhergehenden Schwerpunktverlagerung, der Schraubenkopf von der Rippenplatte 1 abheben, wobei sich ein Spalt neben der Schraube öffnet, in den möglicherweise Schmutz oder Wasser eindringen könnte. Insbesondere im Falle einer Notbremsung wird ein Schienenfahrzeug automatisch Sand streuen, um die Reibung zu erhöhen. Gerade dann könnte aber der Sand in den Spalt eindringen und so auf die Dauer den Raum innerhalb der elastischen Zwischenlage 7 füllen, wodurch dann die Federwirkung zunächst eingeschränkt und dann sogar aufgehoben werden könnte.
Um dies zu vermeiden, könnte natürlich eine Wartungs- und Spülmöglichkeit vorgesehen werden. Dies erfordert jedoch einen erheblichen Aufwand, so dass ein Eindringen von Fremdkörpern bevorzugt von vorneherein vermieden wird. Hierzu kann das Schienenlager, wie in
Eine weitere Möglichkeit für den Schutz vor Verschmutzung ist in
Die hülsenartigen Umhüllung 16 weist an dem unteren Ende ein Außengewinde auf, mit dem es in die Stützauflage 2 eingeschraubt ist. Am gegenüberliegenden Ende ist ein üblicher Schraubenkopf angeordnet, der hier an die Rippenplatte angeschweißt ist. Durch den - hier nur stilisiert dargestellten - Längenausgleich im mittleren Bereich kann die hülsenartigen Umhüllung 16 die Beweglichkeit trotz der Verbindung mit der Rippenplatte 1 und gleichzeitig der unteren Stützauflage 2 aufrechterhalten.
Bei allen Ausgestaltungen werden zur Vermeidung einer Lockerung der Schrauben bevorzugt selbsttätig konternde Schaftschrauben verwendet. Neben den Federelementen im Bereich der Schraubverbindung 12 können auch weitere Federelemente vorgesehen sein, die etwa in einem größeren Abstand zu der Schraubverbindung 12 angeordnet sein können. Aufgrund des Abstandes und der Abdeckung durch die Rippenplatte 1 wären diese dann vor einer Verschmutzung weitgehend geschützt.
Bei der in
Die Durchgangsöffnungen weisen bevorzugt einen rechteckigen, ovalen oder runden Querschnitt aufweisen. Am einfachsten ist die zumindest abschnittsweise Ausgestaltung der Niederdrückelemente 4 als gebogene oder gerade Flacheisen, so dass dann die hier gezeigte rechteckige Formgebung der Durchgangsöffnungen gewählt werden kann, die besonders leicht herstellbar ist und gleichzeitig eine möglichst große Auflagefläche der Niederdrückelemente 4 bietet.
Die Niederdrückelemente 4 sind zu beiden Seiten der Schiene 3 angeordnet, obwohl es theoretisch auch möglich wäre, dass einseitig die Schiene 3 unter einer auf der Rippenplatte 1 angeordnete Haltekante gehalten ist, unter die die Schiene 3 dann bei dem Verlegen untergeschoben wird. Dann müsste nur noch einseitig eine Konterung durch die Niederdrückelemente 4 erfolgen. Auch in diesem Fall sollte die Haltekante eine mechanische Spannung auf den Schienenfuß 3' übertragen können, was zum Beispiel durch eine sich in Richtung eines hinteren Anschlags sich verjüngende Formgebung des Profils möglich wäre, so dass der Schienenfuß 3' beim Unterschieben unter die Haltekante nach unten gedrückt wird.
Sind Niederdrückelemente 4 auf einer Seite vorgesehen, können dort dann jeweils mehrere Niederdrückelemente 4 oder auch nur ein Niederdrückelement 4 angeordnet werden. Damit sich die Niederdrückelemente 4 nicht gegenseitig entlasten und damit die Haltespannung bei einem der Niederdrückelemente 4 aufgehoben wird, wird allerdings bevorzugt auf jeder Seite nur ein Niederdrückelement 4 vorgesehen.
Das Niederdrückelement 4 kann beispielsweise auf der der Schiene 3 abgewandten Seite einen sich auf der Rippenplatte 1 mittelbar oder unmittelbar abstützenden Druckbereich 4" aufweisen, der die erforderliche Spannung des Niederdrückelementes 4 bewirkt und gleichzeitig einen Ansatz für einen Hammer darstellen kann. Der Druckbereich 4" kann auch eine Ansetzkante 6 zum Ansetzen eines Abzugswerkzeuges 10 aufweisen um so die Hebelwirkung aufbringen zu können.
Die Rückhaltekraft der Niederdrückelemente 4 zum Vermeiden des unbeabsichtigten Herausrutschens und von Vandalismus wird bevorzugt durch die Spannkraft und die damit verbundene Reibung bewirkt. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Sicherung vorgesehen sein, die entweder von einer Rastmöglichkeit oder einer formschlüssigen Sicherung, zum Beispiel einem Splint oder einer Schraube, gebildet sein kann.
Das Schienenlager kann als frei montierbares Lager ausgebildet sein, wobei dann die Stützauflage von einem mit einer Querschwelle verbindbaren Tragblech gebildet sein kann. Dieses Lager wird dann auf eine Schwelle oder auch auf einen festen Untergrund montiert. Alternativ kann die Stützauflage auch bereits in den Beton eingelassen sein, so wie es bei einem "Feste-Fahrbahn-System" oft der Fall sein wird.
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