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Die Erfindung betrifft eine Weichen-Einsatzbuchse für eine in einem Teil einer Weiche für schienengebundene Verkehrsmittel angeordnete Aufnahmebohrung zur Aufnahme eines Bol- zens, wobei die Weichen-Einsatzbuchse aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht.
Die beweglichen Teile einer Weiche für schienengebundene Verkehrsmittel, beispielsweise die
Zungenvorrichtung, die Stellvorrichtung, das Gestänge usw., werden über verschiedene Syste- me bewegt und verstellt. An den Verbindungsstellen werden als Bohrungsschutz für Aufnahme- bohrungen von Bolzen Buchsen eingesetzt. Solche Weichen-Einsatzbuchsen wurden früher üblicherweise aus Metall in Form von sogenannten"Wattherbuchsen"ausgebildet. Diese weisen in ihrem Mantel einen durchgehenden, in Richtung der Längsachse der Buchse verlaufenden Schlitz auf. Nach dem Einsetzen in die Bohrung wird in den Schlitz ein Keil eingepresst, durch welchen die Buchse in der Bohrung verklemmt wird. Der aus dem Schlitz vorstehende Teil des Keils wird in der Folge abgebrochen.
Weiters sind als Weichen-Einsatzbuchsen Spannbuchsen aus Metall bekannt. Eine solche weist ebenfalls einen geschlitzten Mantel auf und wird unter Verkleinerung des Schlitzes in die Aufnahmebohrung eingepresst, in welcher sie in der Folge durch die durch das Material der Spannbuchse aufgebrachte Federkraft festsitzt. Bei diesen Buchsen entfällt das Verklemmen mittels eines Keils, wodurch eine Montageerleichterung erreicht wird.
Weiters bekannt sind aus Kunststoff bestehende Weichen-Einsatzbuchsen, die nach Art einer herkömmlichen Waltherbuchse aufgebaut sind. Deren Mantel ist also mit einem in Längsrichtung der Buchse verlaufenden durchgehenden Schlitz versehen, in welchen nach dem Einsetzen der Buchse in die Aufnahmebohrung ein Kunststoffkeil eingebracht wird. Solche Kunststoffweichenbuchsen weisen gegenüber Buchsen aus Metall ein besseres Verschleissverhalten auf. Auch wird die Aufnahmebohrung im Weichenteil selbst geschont, wobei nach Ablauf der Lebensdauer der Einsatzbuchse im allgemeinen nur die Einsatzbuchse selbst ausgetauscht werden muss, während bei Metall-Einsatzbuchsen meist auch die Aufnahmebohrung aufgrund vorhandener Ausschlagungen aufgebohrt werden muss.
Weichen-Einsatzbuchsen müssen zur Aufnahme sehr hoher Belastungen ausgebildet sein, welche vor allem als Vi brationsbelastun-
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gen auftreten. Bei Weichen sind einseitig freie Metallarm mit einer Länge in der Grössenord- nung von 30m vorhanden, wobei Vibrationen in verschiedene Richtungen auftreten. Weichen-
Einsatzbuchsen müssen auch unempfindlich gegenüber Temperaturschwankungen und Feuch- tigkeit sein.
Die herkömmlichen, nach der Art von Waltherbuchsen ausgebildeten Weichen-Einsatzbuchsen aus Kunststoff bestehen aus einem Thermoplast in Form eines glasfaserverstärkten Polyoxy- methylens mit einem inkorporierten Trockenschmierstoff. Solche thermoplastischen Kunststoffe sind im Handel beispielsweise unter der Bezeichnung PAS-LGX erhältlich.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Weichen-Einsatzbuchse der eingangs genann- ten Art bereitzustellen. Erfindungsgemäss gelingt dies durch eine Weichen-Einsatzbuchse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Eine erfindungsgemässe Weichenbuchse ist einfach montierbar, es entfällt das Verklemmen mittels eines Kunststoffkeils, wobei auch die Lagerhaltung vereinfacht wird. Überraschender- weise wurde festgestellt, dass den bei Weichen-Einsatzbuchsen auftretenden hohen Belastun- gen durch Einsatz einer erfindungsgemäss ausgebildeten Einsatzbuchse sogar besser entspro- chen werden kann als mit einer herkömmlichen Kunststoff-Einsatzbuchse, wodurch die Le- bensdauer der Weichen-Einsatzbuchse verlängert wird.
Umfangsgeschlossene Buchsen aus Kunststoff zum Einpressen in eine Bohrung sind zwar an sich bekannt, doch handelt es sich hier um nicht gattungsgemässe Lagerbuchsen für rotierende Wellen. Für solche Lagerbuchsen sind andere Anforderungen massgeblich, an erster Stelle müssen diese sehr niedrige Reibwerte aufweisen, so dass beispielsweise ein Einsatz von faserverstärkten Kunststoffen nicht geeignet wäre. Auch die die Lebensdauer beg renzenden Faktoren und Abnützungsbilder solcher Lagerbuchsen unterscheiden sich von denen von WeichenEinsatzbuchsen völlig. Die bei Weichenbuchsen auftretenden relativen Bewegungen der Teile gegeneinander sind i. a. gering (Drehbewegungen im Bereich von 5 ).
Aus der DE 34 43 081 A1 und DE 38 17 566 A1 sind weiters elastische Schienenlager zur Befestigung einer Schiene auf einer Unterlagplatte bekannt. Bei diesen kommen umfangsgeschlossen isoiierungshüisen zum Einsatz, durch welche eine elektrische Isolierung erzielt werden kann. Die hierbei auftretenden Belastungen sind mit den an Weichen-Einsatzbuchsen gestellten Anforderungen nicht vergleichbar.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung erläutert.
In dieser zeigen : Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch einen Teil einer Weiche ;
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die Fig. 2 und 3 eine Ansicht und einen Längsmittelschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Weichen-Einsatzbuchse und die Fig. 4 bis 9 jeweils eine Ansicht und einen Längsmittelschnitt von drei weiteren Ausbil- dungsvarianten der Erfindung.
In der Darstellung von Fig. 1 ist schematisch eine verstellbare Zungenschiene 1 einer Weiche dargestellt, zu deren Verstellung ein einen Gabelkopf 2 aufweisendes Gestänge vorgesehen ist.
Zur Verbindung des Gestänges mit der Zungenschiene 1 dient ein Bolzen 3, der Aufnahmeboh- rungen 4,5 im Gabelkopf 2 sowie eine Aufnahmebohrung 6 in der Zungenschiene durchsetzt.
In die Aufnahmebohrungen 4,5 des Gabelkopf 2 ist jeweils eine Weichen-Einsatzbuchse 9 in
Form einer Bundbuchse eingesetzt, während in die Aufnahmebohrung 6 eine Weichen-
Einsatzbuchse 7 in Form einer zentrischen Buchse eingesetzt ist. Durch die Bundbuchsen 9 wird eine elektrische Isolierung zwischen dem Gabelkopf 2 und der Zungenschiene 1 erreicht.
Die Fig. 2 bis 9 zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele von erfindungsgemässen Weichen-
Einsatzbuchsen. Diese sind jeweils umfangsgeschlossen ausgebildet mit einem in Draufsicht gesehen ringförmigen Mantel, der eine Durchtrittsöffnung 12 zur Aufnahme des Bolzens 3 umschliesst. Im Ausführungsbeispiel gemäss den Fig. 2 und 3 ist die Durchtrittsöffnung zentrisch, während im Ausführungsbeispiel gemäss den Fig. 4 und 5 eine exzentrische Durchtrittsöffnung
12 gezeigt ist, wodurch zwei durch einen Bolzen miteinander verbundene Teile in einem gewissen Bereich gegeneinander positioniert werden können. Durch den Bund 13 der in den Fig. 6 und 7 dargestellten Einsatzbuchse 9 wird eine elektrische Isolierung zwischen den miteinander verbundenen Teilen erreicht.
Im Mantel der in den Fig. 8 und 9 dargestellten Einsatzbuchse 10 sind miteinander fluchtende Bohrungen 14,15 angeordnet, wodurch ein Splint durch eine entsprechende Bohrung im Bolzen 3 eingesetzt werden kann, der sich rechtwinklig zur Längsachse 16 der Buchse erstreckt.
Die Weichen-Einsatzbuchsen 7 bis 10 bestehen aus einem thermoplastischen Kunststoff.
Günstig ist es, wenn dieser thermoplastische Kunststoff ein E-Modul von mindestens 5000 N/mm2 aufweist. Bevorzugterweise liegt das E-Modul im Bereich zwischen 6000 und 18000 N/mm2. Die Schlagzähigkeit (IZOD) beträgt günstigerweise höchstens 50 KJ/m2, wobei hier ein Bereich von 12 bis 40 KJ/m2 bevorzugt ist. Die dauerhaft aufnehmbare Druckbelastung des Kunststoffes soll günstigerweise mindestens 20 N/mm2 betragen. Weiters ist der Reibungskoeffizient vorteilhafterweise kleiner als 0, 35. Ein bevorzugter Bereich liegt hier zwischen 0, 15 und 0, 30.
Insbesondere eignet sich als thermoplastischer Kunststoff für eine erfindungsgemässe WeichenEinsatzbuchse ein modifiziertes Polyoxymethylen (POM). Bevorzugterweise ist der Kunststoff faserverstärkt, insbesondere glasfaserverstärkt. In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung wird als Kunststoff glasfaserverstärktes POM mit einem inkorporierten Trocken-
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derlich.
Der Aussendurchmesser einer erfindungsgemässen Weichen-Einsatzbuchse kann beispielsweise im Bereich zwischen 30 und 35mm liegen. Z. B. können die Aufnahmebohrungen 4, 5, 6 als H8-
Bohrungen ausgebildet sein und als Bolzen 3 wird ein h7-Bolzen verwendet. Vor ihrem Einsetzen in die Aufnahmebohrungen 4,5, 6 sind die Aussendurchmesser D der Weichen-Einsatzbuchsen 7 bis 10 etwas grösser als der Durchmesser der jeweiligen Aufnahmebohrung 4, 5, 6 (beispielsweise um 0, 1mm bis 0, 15mm grösser als das Nennmass der Aufnahmebohrung) und die Innendurchmesser d der Weichen-Einsatzbuchsen 7 bis 10 vorzugsweise mindestens 0, 06mm, besonders bevorzugt mindestens 0, 1 mm, grösser als das Nennmass des Bolzens 3.
Günstigerweise sind sie um höchstens 0, 25mm grösser, wobei ein bevorzugter Bereich zwischen 0, 15 und 0,2mm liegt. Zum Einschlagen der Weichen-Einsatzbuchsen 7 bis 10 in die Aufnahmebohrungen 4 bis 6 sind die äusseren Mantelflächen mit einer Phase 17 versehen. Die in die Aufnahme 4 bis 6 eingepressten Weichen-Einsatzbuchsen 7 bis 10 weisen nunmehr einen Innendurchmesser d auf, der dem vorgesehenen Spiel zum Bolzen 3 entspricht, welches beispielsweise im Bereich zwischen 4/100 und 1/10mm liegen kann. Zum Einführen des Bolzens 3 in die Weichen-Einsatzbuchse 7 bis 10 ist die innere Mantelfläche ebenfalls mit einer Phase 18 versehen.
Bei einer erfindungsgemässen Einsatzbuchse kann das Spiel mit einer gegenüber herkömmlichen Weichen-Einsatzbuchsen verringerten Toleranz eingestellt werden. Da ein zu grosses Spiel aber zu einem rascheren Ausschlagen der Buchse durch über den Bolzen übertragene Vibrationen führt, wird die Lebensdauer einer erfindungsgemässen Weichen-Einsatzbuchse gegenüber einer herkömmlichen Kunststoffweichenbuchse deutlich erhöht.
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The invention relates to a switch insert bushing for a receiving bore arranged in part of a switch for rail-bound means of transport for receiving a bolt, the switch insert bushing being made of a thermoplastic material.
The moving parts of a switch for rail-bound means of transport, for example the
The tongue device, the adjusting device, the linkage, etc. are moved and adjusted via various systems. At the connection points, bushings are used as protection for the holes for locating holes in bolts. Such switch insert bushings were previously usually made of metal in the form of so-called "Watther bushes". In their jacket, these have a continuous slot running in the direction of the longitudinal axis of the bush. After insertion into the hole, a wedge is pressed into the slot, through which the bush is clamped in the hole. The part of the wedge protruding from the slot is subsequently broken off.
Clamping bushes made of metal are also known as switch insert bushings. One of these also has a slotted jacket and is pressed into the receiving bore while reducing the slit, in which it subsequently becomes stuck due to the spring force applied by the material of the clamping bush. With these sockets, there is no need to jam using a wedge, which makes assembly easier.
Also known are plastic insert bushings which are constructed in the manner of a conventional Walther bushing. Their jacket is thus provided with a continuous slot running in the longitudinal direction of the bushing, into which a plastic wedge is introduced after the bushing has been inserted into the receiving bore. Such plastic switch bushings have better wear behavior than metal bushings. The receiving hole in the switch part itself is also protected, whereby after the end of the service life of the insert bushing, generally only the insert bushing itself has to be replaced, while in the case of metal insert bushings, the receiving bore usually also has to be drilled out due to deflections.
Switch insert sockets must be designed to withstand very high loads, which are primarily used as vibration loads.
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gene occur. Free metal arms with a length of the order of 30m are available on turnouts, whereby vibrations occur in different directions. turnout
Insert sockets must also be insensitive to temperature fluctuations and moisture.
The conventional plastic switch insert bushes designed in the manner of Walther bushings consist of a thermoplastic in the form of a glass fiber-reinforced polyoxymethylene with an incorporated dry lubricant. Such thermoplastics are commercially available, for example, under the name PAS-LGX.
The object of the invention is to provide an improved switch insert bushing of the type mentioned at the beginning. According to the invention, this is achieved by using a switch insert with the features of claim 1.
A switch bushing according to the invention is easy to assemble, there is no need for jamming by means of a plastic wedge, and storage is also simplified. Surprisingly, it was found that the high stresses which occur with switch insert bushings can even be better met by using an insert bushing designed according to the invention than with a conventional plastic insert bushing, thereby extending the service life of the switch insert bushing.
Circumferential plastic bushings for pressing into a bore are known per se, but these are not generic bearing bushes for rotating shafts. For such bearing bushes, other requirements are significant, in the first place they must have very low coefficients of friction, so that, for example, the use of fiber-reinforced plastics would not be suitable. The factors that limit the service life and wear patterns of such bushings are completely different from those of switch insert bushings. The relative movements of the parts against each other in switch bushings are i. a. low (rotary movements in the range of 5).
From DE 34 43 081 A1 and DE 38 17 566 A1, elastic rail bearings for fastening a rail to a base plate are also known. In these, closed insulation sleeves are used, through which electrical insulation can be achieved. The loads occurring here are not comparable with the requirements placed on switch insert bushings.
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Further advantages and details of the invention are explained below with reference to the accompanying drawings.
1 shows a schematic cross section through part of a switch;
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2 and 3 a view and a longitudinal central section through a first embodiment of a switch insert bushing according to the invention and FIGS. 4 to 9 each show a view and a longitudinal central section of three further variants of the invention.
In the illustration of FIG. 1, an adjustable tongue rail 1 of a switch is shown schematically, for the adjustment of which a linkage having a fork head 2 is provided.
A bolt 3 is used to connect the linkage to the tongue rail 1, which passes through receiving bores 4, 5 in the fork head 2 and a receiving bore 6 in the tongue rail.
In each of the receiving bores 4, 5 of the fork head 2 there is a switch insert bushing 9 in
Form a collar bushing used, while in the receiving bore 6 a switch
Insert bushing 7 is inserted in the form of a central bushing. Electrical insulation between the fork head 2 and the tongue rail 1 is achieved by the collar bushings 9.
2 to 9 show different embodiments of switch points according to the invention
Insert bushings. These are each formed circumferentially closed with a ring-shaped casing seen in plan view, which encloses a passage opening 12 for receiving the bolt 3. In the exemplary embodiment according to FIGS. 2 and 3, the passage opening is central, while in the exemplary embodiment according to FIGS. 4 and 5 an eccentric passage opening
12 is shown, whereby two parts connected by a bolt can be positioned against each other in a certain area. Electrical collar between the parts connected to one another is achieved by the collar 13 of the insert bushing 9 shown in FIGS. 6 and 7.
In the jacket of the insert bushing 10 shown in FIGS. 8 and 9, bores 14, 15 are aligned with one another, whereby a split pin can be inserted through a corresponding bore in the bolt 3, which extends at right angles to the longitudinal axis 16 of the bushing.
The switch insert bushings 7 to 10 consist of a thermoplastic.
It is favorable if this thermoplastic plastic has an elastic modulus of at least 5000 N / mm2. The modulus of elasticity is preferably in the range between 6000 and 18000 N / mm 2. The impact strength (IZOD) is advantageously at most 50 KJ / m2, a range from 12 to 40 KJ / m2 being preferred here. The permanently absorbable pressure load on the plastic should advantageously be at least 20 N / mm2. Furthermore, the coefficient of friction is advantageously less than 0.35. A preferred range here is between 0.15 and 0.30.
A modified polyoxymethylene (POM) is particularly suitable as a thermoplastic for a switch insert according to the invention. The plastic is preferably fiber-reinforced, in particular glass-fiber reinforced. In an advantageous exemplary embodiment of the invention, glass-fiber reinforced POM with an incorporated dry
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sary.
The outside diameter of a switch insert bushing according to the invention can be, for example, in the range between 30 and 35 mm. For example, the mounting holes 4, 5, 6 can be used as H8
Bores are formed and an h7 bolt is used as the bolt 3. Before they are inserted into the receiving bores 4, 5, 6, the outside diameters D of the switch insert bushings 7 to 10 are somewhat larger than the diameter of the respective receiving bores 4, 5, 6 (for example by 0.1 mm to 0.15 mm larger than the nominal dimension of the Location bore) and the inner diameter d of the switch insert bushings 7 to 10, preferably at least 0.06 mm, particularly preferably at least 0.1 mm, larger than the nominal dimension of the bolt 3.
Conveniently, they are larger by at most 0.25 mm, a preferred range being between 0.15 and 0.2 mm. The outer lateral surfaces are provided with a phase 17 for driving the switch insert bushings 7 to 10 into the receiving bores 4 to 6. The switch insert bushings 7 to 10 pressed into the receptacle 4 to 6 now have an inner diameter d which corresponds to the intended play for the bolt 3, which can be, for example, in the range between 4/100 and 1/10 mm. To insert the bolt 3 into the switch insert bushing 7 to 10, the inner lateral surface is also provided with a phase 18.
In the case of an insert bushing according to the invention, the play can be set with a tolerance which is reduced compared to conventional switch insert bushings. However, since too much play leads to a faster deflection of the bushing due to vibrations transmitted via the bolt, the service life of a switch insert bushing according to the invention is significantly increased compared to a conventional plastic switch bushing.