Vorrichtung zur Befestigung von Schienen auf Schwellen, insbesondere Betonschwellen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Befestig- gung von Schienen auf Schwellen, insbesondere Beton schwellen, mit seitlich neben der Schiene angeordneten, in die Schwellenoberseite eingelassenen Führungsplatten, die mittels unnachgiebig in der Schwelle verankerter Schrauben über ein Klemmstück, das auf die Führungs platte drückt, auf die Schwelle gepresst werden.
Konstruktionen mit seitlichen Führungsplatten sind seit langem bekannt. Sie streben meist gegenüber Kon struktionen mit durchgehender Unterlagsplatte (z.B. Rip penplatte) eine Verbilligung an. Sie konnten sich aber bis jetzt nicht durchsetzen.
Diese Führungsplatten, die im Schwellenwerk farbik- mässig aufgebracht werden, ermöglichen eine schnelle und genaue Montage der Schiene; sie sollen aber auch die von der Schiene kommenden, recht grossen Seiten kräfte einwandfrei aufnehmen und auf den Betonkörper übertragen und sollen ferner aus Gründen der gewünsch ten Rahmensteifigkeit des Gleises mithelfen, eine hohe Verdrehungsfestigkeit Schiene-Schwelle in der Horizon talebene zu erzeugen.
Im Gegensatz zur durchgehenden Rippenplatte, die aus Kostengründen schmal gehalten wird, erlauben die seitlichen Führungsplatten, die gesamte Betonschwellen breite für die Lagerung der Schiene auszunützen; das zur Stossdämpfung nötige elastische Zwischenglied unter der Schiene (z.B. Gummiplatte) kann dann grösser werden. Das ist deswegen von Bedeutung, weil Schläge unrunder Räder auf harte Schienen besonders bei Kälte eine wirksame Abfederung brauchen.
Die bisherigen Konstruktionen mit Führungsplatten haben entweder in technisch-mechanischer Hinsicht nicht voll befriedigt, oder sie brachten keine Verbilligung, oder sie litten unter beiden Mängeln.
Presst man eine ebene Führungsplatte lediglich mit Schraubendruck direkt oder indirekt auf die Schwellen oberfläche, dann wird zunächst nur die Reibung zwi schen Führungsplatte und Schwellenoberfläche sich der von der Schiene kommenden Seitenkraft widersetzen. Dieser Reibungswiderstand ist jedoch nicht allzu gross. Er ist von der Schraubenkraft abhängig und diese darf einen durch die Tragkraft von Dübel und Klemmstück bestimmten Grenzwert nicht überschreiten. Es ist nicht zu vermeiden, dass der Reibungswiderstand allmählich kleiner wird und schliesslich ganz verschwindet, wenn sich die Schraube z.B. durch Nachgeben des Dübels lockert.
Die Seitenkraft muss in diesem Fall von der Schraube allein aufgenommen werden, wobei sie zusätz lich auf Biegen und Abscheren beansprucht wird. Kleine Bewegungen des gelockerten Gebildes verursachen Ver- schleiss, hauptsächlich am Schraubenschaft, was den Bruch der Schraube bekanntlich fördert.
Legt man unter gleichen Umständen die ebene Füh rungsplatte in eine flache Ausnehmung der Schwellen decke und lässt sie sich am unbewehrten Betonkörper abstützen, so kann es dort leicht zum Ausbrechen von Beton kommen; die Stützstelle wird abgeschert, insbeson dere wenn bei gelockertem Zustand der Befestigung die gesamte horizontal wirkende Seitenkraft auf den Beton zukommt.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zu grunde, eine Vorrichtung zur Befestigung von Schienen der eingangs angegebenen Art zu schaffen, die einfach ein- und ausgebaut werden kann, billig in der Herstellung und Unterhaltung ist, zuverlässig die Spannung hält und den auftretenden Seiten- und Verdrehungskräften ein wandfrei widersteht.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäss in der Weise, dass die Führungsplatten an der Unterseite des der Schiene abgewandten Endes eine sich über mindestens einen Teil ihrer Breite erstreckende, am Schwellenkörper anliegende, ebene Schrägfläche aufwei sen.
Das Ziel ist, alle auftretenden horizontalen Seiten kräfte durch eine zuverlässig stets vorhandene hohe Schraubenzugkraft stark abzulenken, so dass die Resul tierende mit erheblicher Schräge gegen das Innere des z.B. aus Beton gebildeten Schwellenkörpers gerichtet wird. Formt man die Führungsplatte so, dass die Resul tierende etwa lotrecht als Normalkraft auf eine genügend grosse Übertragungsfläche wirkt, so können sehr hohe Seitenkräfte ohne Zerstörungsgefahr auch vom unbewehr- ten Betonkörper aufgenommen werden. Man kann die angestrebte Wirkung dadurch leichter erreichen, dass man die Schwellenschrauben schräg an ordnet.
Man gibt gewissermassen der Befestigungskon struktion eine Vorspannung nach innen, gegen die Schie ne zu.
Die Führungsplatten werden, um wirtschaftlich zu sein, zweckmässig aus einem stählernen Walzprofil gefer tigt. Selbstverständlich kann man sie aber auch als Schmiedestück oder aus Stahlguss bzw. Kunststoff her stellen.
Als Schwellenschraube kann man eine durchgesteckte Schraube oder die bekannte Hammerkopfschraube be nützen, die am oder im Inneren des Schwellenkörpers eine unnachgiebige Verankerung findet. Die Hammer kopfschraube wird von oben mit ihrem Kopf in den Schwellenkörper eingeführt, der dann im Inneren des Schwellenkörpers in einer einbetonierten, gelochten Plat te unnachgiebig einhakt. An diesem Festpunkt ist die Schraube schwenkbar in Schwellenachse. Dieser Um stand ermöglicht die Befreiung des Schraubenschaftes von Biegungs- und Abscherungsbeanspruchung.
Benützt man ein elastisches Klemmstück, so besteht die sehr vorteilhafte Möglichkeit, den Federweg des Klemmstückes durch einen Anschlag an der Führungs platte zu begrenzen. -Der Vorteil liegt einerseits in der leichten Handhabung der Konstruktion in der Praxis (keine Gefahr, das Klemmstück durch Unachtsamkeit beim Anziehen der Schraube plastisch zu verformen) und andererseits in der Möglichkeit, eine sehr grosse Schrau benzugkraft zu entwickeln (viel grösser als sie zum Niederdrücken des Klemmstückes in der Endlage erfor derlich ist). Die Kraftsteigerung schadet dem Klemm stück nicht und kommt voll der Führungsplatte zugute. Das Nachspannen der Schraube ist einfach.
Um auch die Schraubenkraft von der Mutter auf das Klemmstück zentrisch einzuleiten, ist es vorteilhaft, ent weder das Klemmstück an dieser Stelle gewölbt auszu führen oder ein gewölbtes steifes Bauglied zusätzlich unter die Mutter zu legen.
In manchen Fällen der Praxis wird es erwünscht sein, die Führungsplatte und die Verschraubung so zu gestal ten, dass sowohl elastische Klemmstücke als auch steife Klemmplatten mit Federring austauschbar aufgebracht werden können. Man kann dann bei diesen in Einzeltei len austauschbaren Schienenbefestigungen in geraden Gleisabschnitten, wo geringere Seitenkräfte zu erwarten sind, mit den etwas billigeren steifen Klemmplatten auskommen, in gekrümmten Gleisabschnitten jedoch elastische Klemmstücke verwenden, mit der Möglichkeit der grösseren Schraubenkrafteinleitung (wichtig wegen der Aufnahme der Seitenkräfte) und des grösseren Feder weges (wichtig im Hinblick auf die elastische und auch plastische Verformung der Zwischenlage unter der Schie ne).
Dabei kann im Bedarfsfalle auch eine kürzere Schraube eingewechselt werden.
Einige Ausführungsbeispiele der Schienenbefestigung nach der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 und 2 eine Schienenbefestigung mit partiell winkelförmiger Führungsplatte, steifer Klemmplatte und Federring, Fig. 3 und 4 eine solche mit elastischem Klemmstück und Druckring, Fig. 5 und 6 eine Schienenbefestigung mit Rippenfüh- rungsplatte, elastischer Klemmplatte und Beilagestück, Fig.7 und 8 eine solche mit plastischem Klemm stück,
Fig. 9 und 10 eine Schienenbefestigung mit S-förmi- gem, elastischen Klemmstück und muldenförmigem Füh rungsblech und Fig. 11 und 12 eine ähnliche mit muldenförmiger Führungsplatte und schräg gerichteter Schraube.
Bei dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbei spiel liegt die Schiene 1 auf der Betonschwelle 2 auf einer über die ganze Schwellenbreite reichenden elastischen Zwischenlage 3. Die teilweise winkelförmige Führungs platte 4 liegt, als Walzprofil gesehen, parallel zur Schiene und wird durch die Befestigungsschraube 5 über die steife Klemmplatte 6, deren äussere Randaufbiegung 7 auf die obere Einbuchtung 8 der Führungsplatte und deren innere Randaufbiegung 9 auf den Schienenfuss drücken, auf der Schwelle befestigt. Zur Sicherung der Schraubenspannung ist unter der Mutter 10 ein hoch spannender Federring 11 eingelegt.
Die Art der Lagerung verhindert ein Verdrehen oder Verschieben der Klemm platte. Das winkelförmige Profil mit seiner Öffnung nach oben hat starke Schrägneigungen 12 und 13 nach beiden Seiten. Die Einlassung in die Oberseite der Betonschwel len ist zur Vermeidung einer Schwächung der Tragfähig keit der Schwelle relativ gering, aber doch so stark und ausgeprägt, dass ein hoher Verdrehungswiderstand er reicht wird. Der äussere, sehr schräg gehaltene Teil 14 der Führungsplatte stützt sich mit seinem Ende sogar gegen einen kleinen Höcker 15 der Betonschwelle ab. Die Schräge entspricht dem Wunsche, die Kraftresultierende etwa lotrecht aufzunehmen.
Anstelle der steifen Klemmplatte kann gemäss Fig. 3 und 4 auch ein W-förmig gebogener Stab als elastisches Klemmstück 16 eingelegt werden, wobei unter die Mutter der Befestigungsschraube sodann zweckmässig ein Druckring 17 eingelegt wird. Die seitlichen Schenkel 18 drücken dabei auf den Schienenfuss; die mittlere Schlau fe 19 umschlingt den Schraubenschaft; die äusseren Biegungen 20 sind etwas heruntergezogen, stützen sich auf der oberen Einbuchtung der Führungsplatte auf und verhindern ein Verdrehen oder Verschieben des Klemm stückes. Die mittlere Schlaufe 21 ist etwas gewölbt, um die Schraubenkraft möglichst zentrisch einzuleiten.
Schwellen und seitliche Führungsplatten sind bei beiden Konstruktionen die gleichen, wodurch die Austauschbar- Iceit gewährleistet ist.
Bei zwei weiteren Beispielen gemäss Fig. 5 bis 8 liegt die Rippenführungsplatte 22 als Walzprofil gesehen senkrecht zur Schiene und ist leicht nachgeschmiedet. Sie trägt auf der Unterseite Rippen 23 parallel zur Schwel lenachse. Diese verhindern das Verdrehen; die schmalen Ausnehmungen in der Schwellendecke schwächen die Biegefähigkeit der Schwelle nur geringfügig. Die äusseren Enden 24 der, Rippen werden so abgeschrägt, dass die Kraftresultierende günstig in den Betonkörper eingeleitet wird.
Auch bei diesen Konstruktionen kann wahlweise eine elastische Federklemmplatte 25 in Verbindung mit einem Beilagestück 26 oder ein W-förmig gebogenes, elastisches Klemmstück 27 eingelegt werden. Die Sicherung gegen Verdrehen und Verschieben von Klemmplatte und Klemmstück erfolgt jeweils durch die Leiste 28 der Führungsplatte. Die Ausbildung des W-förmigen Klemmstückes gleicht jener von Fig. 3 und 4, ist jedoch aussen nicht so stark abgewinkelt. Schwellen und seitliche Führungsplatten sind auch bei diesen beiden Konstruk tionen die gleichen.
In den Fig. 9 bis 12 sind schliesslich Schienenbefesti gungen dargestellt mit S-förmigen elastischen Klemm stücken. In Fig. 9 und 10 ist die Schwellendecke bei 29 muldenförmig ausgenommen und ein gleichartig geform tes Führungsblech 30 eingelegt, welches mit seiner inne ren, senkrechten Aufbiegung 31 der Schiene als Führung dient.
In dieses Muldenblech wird ein gerolltes, dreifach elastisches, S-förmiges Klemmstück 32 eingelegt, welches an seinen drei Auflager- und Druckstellen 33, 34 und 35 zusätzliche Bombierungen aufweist und mittels der Schraubenmutter 36 verspannt wird, bis sich sein senk rechtes Stegteil 37 fest auf dem Führungsblech abstützt. Der hierdurch erzielbare gesamte Federweg ist dadurch vergrössert. Die Sicherung gegen Verdrehung erfolgt durch zwei am Ende des Führungsbleches aufgebogene Lappen 38.
In Fig. 11 und 12 ist die muldenförmige Führungs platte ein ungleichschenkeliges und an der Oberseite leicht abgerundetes Walzenprofil 39, welches in die Schwellenoberseite satt eingebettet ist. Die Schwellen schraube 40 ist schräg angeordnet, um der Konstruktion eine wirksame Vorspannung nach innen, gegen die Schiene zu verleihen. Das S-förmige Klemmstück 41 besitzt ebenfalls drei ausgeprägte Auflager- und Druck stellen 42, 43 und 44.
Die Schwächung durch das Loch im Federblech wird durch Beigabe eines weiteren Feder- bleches 45 ausgeglichen und die Federung im Mittelteil der Klemme wird vorteilhaft verstärkt. Das zusätzliche Federblech ist an seinem unteren Ende 46 der Biegung des Klemmstückes angepasst und an seinem oberen Ende 47 umgelappt, wodurch die Verdreh- und Verschiebesi cherheit der Konstruktion gewährleistet ist.
Unter die Schraubenmutter 48 ist ein der Rundung des Federblattes angeglichenes Druckstück 49 eingelegt, um die Druck kraft auf die ganze Federbreite zu verteilen und seine Richtung in Schraubenachse sicherzustellen. Um die Einlassung in die Schwellenoberseite zur Vermeidung der Tragkraftschwächung der Schwelle gering zu halten, sind auf der Schwelle kleine Höcker 50 aufbetoniert.