DE102004040176C5

DE102004040176C5 - Vorrichtung zur Befestigung einer Backenschiene auf einer gleisinneren Seite einer Zungenvorrichtung einer Weiche

Info

Publication number: DE102004040176C5
Application number: DE102004040176A
Authority: DE
Inventors: Albrecht Demmig; Helmut Eisenberg; Wolfgang Dr. Knothe
Original assignee: WALTER HUNDHAUSEN GmbH; Vossloh Werke GmbH; Deutsche Bahn AG
Current assignee: DB Netz AG
Priority date: 2004-08-18
Filing date: 2004-08-18
Publication date: 2011-01-13
Anticipated expiration: 2024-08-19
Also published as: ATE440179T1; EP1627954B1; DE102004040176A1; EP1627954A2; DE102004040176B4; DE502005007917D1; EP1627954A3

Abstract

Vorrichtung zur Befestigung einer Backenschiene (1) auf einer gleisinneren Seite einer Zungenvorrichtung einer Weiche mit einem gegenüber der Backenschiene niedrigerem Zungenprofil (2), sowie einer wahlweisen Integration einer Zungenrollvorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass Federelemente (3), die aus einem geraden Federabschnitt (4) und auf der einen Seite aus einem abgewinkelten Federabschnitt und auf der anderen Seite aus einem hekenförmig gebogenen Federabschnitt bestehen
– zwei Auflager (6) auf dem Gleitstuhl, die sich auf der der Backenschiene (1) abgewandten Seite des Gleitstuhls befinden, so dass der an das gerade Ende des Federabschnitts anschließende Teil des hakenförmigen Federabschnitts höher auf dem einem der beiden Auflager liegt, als das andere Ende des Hakenbogens, das an dem zweiten Lager anliegt,
– einem zwischen diesen Auflagern (6) und dem Backenschienenfuß liegenden Widerlager (7),
– und einem eine Einspannung bildenden Auflager (5) eines abgewinkelten Federabschnittes auf dem Schienenfuß, tordiert und eingespannt sind, wobei die Niederhaltekraft vorrangig durch...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Befestigung einer Backenschiene auf einer gleisinneren Seite einer Zungenvorrichtung einer Weiche, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Innere Backenschienenverspannungen unterschiedlicher Bauarten werden seit mehr als drei Jahrzehnten bei den Bahnen verwendet. Sie dienen der Niederhaltung der Backenschiene auf der gleisinneren Seite im Zungenvorrichtungsbereich, wo die Bauhöhe des gegenüber der Regelschiene zwar niedrigeren Zungenprofils eine Verwendung der gleisüblichen Befestigung der Schiene durch Spannklemmen nicht gestattet.
Nachteil dieser Backenschienenverspannungen ist jedoch, dass die Herstellung der Federelemente durch das kostenintensive Umformverfahren Schmieden erfolgt.
Weiterer Nachteil ist die Verminderung des Verdrehwiderstandes gegenüber des sonst bei der K- oder KS-Befestigung üblichen Wertes durch Verminderung der Anlagefläche des Schienenfußes auf der gleisinneren Seite auf bis zu einem in Gleitstuhlplattenmitte liegenden Anlagepunkt.
Aus der DE 2409138 C3 , der DE 4112926 A1 oder der EP 778372 A1 ist eine innere Backenschienenverspannung bekannt, bei der ausschließlich auf Biegung bzw. hauptsächlich auf Biegung mit vernachlässigbarem Torsionsanteil beanspruchten Federelemente verwendet werden. Diese weisen jedoch zwangsläufig steile Federkennlinien (ca. 5 mm Vorspannweg bei ca. 10 kN Vorspannkraft) auf und stellen entsprechende Anforderungen an die Herstellgenauigkeit oder führen zu entsprechend großen Schwankungen der Verspannkraft.
Aus DE 3230612 A1 ist weiterhin eine Anordnung eines Überlastungsschutzes der Federelemente bekannt. Dieser wirkt bei starker vertikaler Verformung durch allein auf die Zunge wirkende vertikale Radkräfte (Kraftabtrag über Gleitstuhlwiderlager/Federelement/Backenschienenfuß) durch ein zweites Widerlager oder einen sich abhängig vom Verformungsgrad reduzierenden wirksamen Hebelarm. Hierbei besteht jedoch die Möglichkeit der plastischen Deformation des Federelementes und einem damit verbundenen Spannkraftverlust.
Zungenrollvorrichtungen mit dem Zweck des Verzichtes auf die Schmierung der Gleitflächen der Rippenplatten mit Gleitstuhl in Zungenvorrichtungen werden ebenfalls seit vielen Jahren verwendet. Nachteile all dieser Bauarten sind:

– Die Notwendigkeit aufwendiger Konstruktionen zur Höhenregulierung der Rollen gegenüber der Gleitstuhloberfläche, um die ungleichmäßigen Setzungen der Schwellen im Schotter auszugleichen und ein Schleifen der Zungen auf den Gleitstühlen mit möglicher Störungsfolge auszuschließen,
– Das erforderliche Sortiment an Typen der Zungenrollvorrichtungen in Abhängigkeit vom Einbauort innerhalb der Zungenvorrichtung (Realisierung der verschiedenen Abstandsmaße zwischen Backenschienenfahrkante und Zungenfußinnenseite in Längsrichtung der Zungenvorrichtung).

Aus der EP 0495160 A1 ist eine Zungenrollvorrichtung bekannt. Diese hat jedoch den Nachteil einer aufwendigen Montage sowie Demontage der Zungenrollvorrichtungen bei Einbau der Weiche und bei Stopfarbeiten sowie deren Höhenjustage durch Verwendung korrosionsanfälliger Schraubverbindungen.
Aus der DE 30 04 949 A1 ist eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Diese Druckschrift zeigt eine gleitstuhlseitige Befestigung für Backenschienen von Weichen, die aus einer Unterlagsplatte für die Backenschiene, einem darauf befindlichen Gleitstuhl für die Weichenzunge und einem unterhalb der Gleitfläche des Gleitstuhles angeordneten, aus Stabstahl gebogenen elastischen Spannbügel zum Niederhalten des Fußes der Backenschiene besteht. Hierbei weist der Spannbügel eine im wesentlichen Z-förmige Grundform auf, wobei der Schenkel seitlich neben dem Gleitstuhl verläuft und dort gespannt ist, während der Steg und der Schenkel in eine Aussparung des Gleitstuhles seitlich eingreifen, der Steg sich auf der Unterlagsplatte abstützt und der anschließende Schenkel den Schienenfuß im Gleitstuhl niederhält. Der Abschnitt der Feder, der tordiert wird, kann wegen der konstruktiv beschränkten Rippenplattenbreite jedoch nur etwa 1/3 bis 1/4 der Gesamtlänge des Federelementes betragen.
Aus der DE 42 29 014 A1 ist eine Befestigungsvorrichtung für einen lösbar auf einer Rippenplatte angeordneten Gleitstuhl bekannt, der über zwei zueinander beabstandete Stabfederelemente auf einem Fuß einer Backenschiene niedergehalten wird. Diese Anordnung zweier Auflager auf der der Backenschiene abgewandten Seite erfolgt somit durch die Anordnung von zwei Federelementen.
Aus der DE 196 23 269 A1 ist eine Vorrichtung zum Umstellen von Weichenzungen, deren Zungenspitzen auf einer Rollebene eines Gleitstuhles aufliegt, bekannt. Bei diesen Weichenzungen ist die vordere Rolle des Rollenpaares niedriger eingestellt als die hintere Rolle. Hierdurch wird ein leichteres Aufgleiten des Zungenfußes auf die vordere Rolle ermöglicht.
Aus der EP 780 515 A1 ist eine Vorrichtung zum Niederhalten eines Fußes einer Fahrschiene mit zugeordnetem Radlenker bekannt. Der Radlenker umfasst einen sich auf dem Schienenfuß abstützenden und diesen niederhaltenden Niederhalter. Der Niederhalter ist seinerseits lösbar über zumindest ein Federelement auf einer Unterlageplatte, insbesondere eine Rippenplatte, angeordnet.
Ausgehend von der DE 3004949 A1 ist es somit Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung anzugeben, die eine kostengünstige Herstellung und einfache Montage mit einer instandhaltungsfreundlichen Konstruktion vereinigt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Die Erfindung beschreibt eine Vorrichtung zur Befestigung der Backenschienen auf der gleisinneren Seite in Zungenvorrichtungen mit gegenüber der Backenschiene niedrigerem Zungenprofil sowie wahlweiser Integration einer Zungenrollvorrichtung. Erfindungsgemäß besteht die Vorrichtung aus im Grundriss hakenförmig bzw. gekröpften Federelementen mit einem die Einspannung bildenden Auflager auf dem Backenschienenfuß und zwei Auflagern auf dem Gleitstuhl, die sich auf der Seite der hakenförmigen Federelemente befinden, die vom Backenschienenfuß in Richtung der gleisinneren Seite abgewendet ist, bzw. einem gemäß Anspruch 2 versetzt zum geraden Federabschnitt liegenden Auflager auf der Gleitstuhlplatte. Die Federelemente werden beim Montagevorgang durch die Hebelarme der gekröpften Abschnitte vorrangig auf Torsion beansprucht. Der Anteil der Torsion am Gesamtfederweg kann durch ein zusätzliches Widerlager im Bereich des geraden Federabschnittes vergrößert werden. Hierdurch ergibt sich im Wesentlichen eine Vorspannung der Federelemente, d. h. eine Niederhaltekraft.
Ansprüche 3 bis 12 beinhalten vorteilhafte Ausführungsformen der Gegenstände nach den Ansprüchen 1 oder 2.
Nach Anspruch 3 ist das gekröpfte bzw. hakenförmige Federelement im entspannten Zustand in der Ansicht eben, weist über seine gesamte Länge einen konstanten, kreisförmigen Querschnitt auf und wird ausschließlich durch Biegen hergestellt.
Nach Anspruch 4 beträgt der Vorspannweg bei der Montage des Federelementes mindestens 10 mm und erzeugt eine Vorspannkraft von ca. 5 kN.
Nach Anspruch 5 verhindert ein weg- und damit kraftdefinierter Anschlag des Backenschienenfußes/Federelementes an der Unterkante der Gleitstuhlausnehmung über dem Backenschienenfuß eine plastische Verformung der Federelemente durch Vertikalkräfte.
Nach Anspruch 6 ist durch die symmetrische Anordnung der beiden Federelemente eine Längsteilung der Gleitstuhlplatte im Bereich von konstruktiv verursachten Engstellen in der Zungenvorrichtung (z. B. Verschlussschwellen) möglich.
Nach Anspruch 7 entspricht der Verdrehwiderstand der Schienenbefestigung durch Anordnung von gleisinneren Rippenabschnitten an den in Gleislängsrichtung liegenden Seitenrändern der Gleitstuhlplatte den Verhältnissen der K- bzw. KS-Befestigung.
Nach Anspruch 8 wird in einer symmetrisch zur Gleitstuhllängsachse angeordneten schlitzförmigen Ausnehmung die Zungenrollvorrichtung bestehend aus einem Rahmen und auf Achsen gelagerten Rollen derart montiert, dass das zur Gleisaußenseite zeigende Rahmenende der Zungenrollvorrichtung den Gleitstuhl unterschneidet und so niedergehalten wird. Hierdurch wird das gleisinnere Rahmenende kraftschlüssig durch eine Feder mit der Gleitstuhlplatte verspannt sowie formschlüssig über eine Zahnleiste in Gleisquerrichtung zur Gleitstuhlplatte fixiert.
Nach Anspruch 9 wird in eine entsprechend geformte Ausnehmung der Grundplatte, insbesondere ein Gussteil, innerhalb der schlitzförmigen Ausnehmung des Gleitstuhles ein Einsatzteil gerastet oder geklemmt, dass das Gegenstück zur Zahnleiste des Rahmens der Zungenrollvorrichtung bildet.
Nach Anspruch 10 ist das Einsatzteil aus Kunststoff gefertigt.
Nach Anspruch 11 weisen die Längsseiten eines Rahmens der Zungenrollvorrichtung Achsenbohrungen dergestalt auf, die die Verwendung nur eines Rahmengrundtyps an jeder Stelle der Zungenvorrichtung durch die variable Belegung des Rahmens mit Rollen ermöglicht.
Nach Anspruch 12 wird über eine Zahnleiste der Rahmen aus Anspruch 9 in Gleisquerrichtung so justiert, dass zwischen dem Fuß der anliegenden Zunge und der ersten Rolle ein Abstand von maximal 2 mm entsteht. Alternativ kann die Fixierung des Rahmens quer zur Gleisachse durch Klemmung mittels einer in der Längsnut der Rippenplatte geführten Verschraubung erreicht werden.
Nach Anspruch 13 werden die Zungenrollvorrichtungen in einem definierten Abstand zueinander angeordnet. Hierdurch wird unter Berücksichtigung einer konstruktiv vorgesehenen Hebehöhe der Zunge, der vertikalen Durchbiegung der Zunge durch das Eigengewicht der einzelnen Bauteiltoleranzen sowie der zulässigen Längshöhenfehler der Backenschienen einen Mindestabstand zwischen Zungenfuß der abliegenden Zunge und der Gleitfläche der Gleitstuhlplatte von 1 mm gewährleistet.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels mit einer Zeichnung mit vier Figuren erläutert. Die Zeichnung zeigt in
1 schematisch eine Gleitstuhlplatte mit innerer Backenschienenverspannung mit hakenförmigen Federelementen und Zungenrollvorrichtung
2 schematisch eine Zungenrollvorrichtung mit metallischem Rollenhalter und Klemmung
3 schematisch eine Gleitstuhlplatte mit innerer Backenschienenverspannung mit abgestuften Federelementen und Zungenrollvorrichtung
4 schematisch eine Zungenrollvorrichtung mit einteiligem Rollenhalter aus Kunststoff
In einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel nach 1 besteht die Vorrichtung zur Befestigung der Backenschienen auf der gleisinneren Seite in Zungenvorrichtungen mit gegenüber der Backenschiene (1) niedrigerem Zungenprofil (2) sowie wahlweiser Integration einer Zungenrollvorrichtung aus im Grundriss hakenförmigen Federelementen (3) mit neben dem geraden Federabschnitt (4) liegendem Auflager (5) auf dem Backenschienenfuß und zwei eine Einspannung bildenden Auflagern (6) auf der Gleitstuhlplatte. Beim Montagevorgang wird über die Hebelarme der halbkreisförmig gebogenen Abschnitte des Federelementes der gerade Federabschnitt auf Torsion beansprucht, wodurch im Wesentlichen eine Vorspannung der Federelemente, d. h. deren Niederhaltekraft, erzeugt wird. Gleichzeitig wird durch die Biegung des Federelementes über das Widerlager (7) ein gewisser Biegekraftanteil erzeugt.
3 zeigt eine alternative Ausführung mit im Grundriss abgestuften Federelementen (3) mit beidseitig neben dem geraden Federabschnitt (4) liegenden Auflagern (5, 6) auf dem Backenschienenfuß (5) und der Gleitstuhlplatte (6). Bei dieser Variante ergibt sich der Anteil der Verformung durch Torsion aus der Größe der wirksamen Hebelarme.
Das Federelement (3) ist im entspannten Zustand in der Ansicht eben, weist über seine gesamte Länge einen konstanten, kreisförmigen Querschnitt auf und wird ausschließlich durch Biegen hergestellt.
Der Vorspannweg beträgt bei der Montage eines Federelementes (3) mindestens 10 mm und erzeugt eine Vorspannkraft von ca. 5 kN.
Ein weg- und damit kraftdefinierter Anschlag (8) des Backenschienenfußes an der Unterkante der Gleitstuhlausnehmung über dem Backenschienenfuß verhindert eine plastische Verformung der Federelemente durch Vertikalkräfte.
Durch die symmetrische Anordnung der beiden Federelemente ist eine Längsteilung (9) der Gleitstuhlplatte im Bereich von konstruktiv verursachten Engstellen in der Zungenvorrichtung (z. B. Verschlussschwellen) möglich.
Der Verdrehwiderstand der Schienenbefestigung durch Anordnung von gleisinneren Rippenabschnitten (10) an den in Gleislängsrichtung liegenden Seitenrändern der Gleitstuhlplatte den entspricht Verhältnissen der K- bzw. KS-Befestigung.
In einer symmetrisch zur Gleitstuhllängsachse angeordneten schlitzförmigen Ausnehmung wird die Zungenrollvorrichtung (4 und 2) bestehend aus Rahmen (11) und auf Achsen (12) gelagerten Rollen (13) derart montiert, dass das zur Gleisaußenseite zeigende Rahmenende der Zungenrollvorrichtung den Gleitstuhl unterschneidet und so niedergehalten wird (14). Des Weiteren ist hierdurch das gleisinnere Rahmenende kraftschlüssig durch eine Verschraubung (2) oder eine Feder (15) (4) mit der Gleitstuhlplatte verspannt sowie formschlüssig über eine Zahnleiste (16) in Gleisquerrichtung zur Gleitstuhlplatte fixiert.
Nach Anspruch 8 wird in eine entsprechend geformte Ausnehmung (17) der Grundplatte (beispielsweise Gussteil) innerhalb der schlitzförmigen Ausnehmung des Gleitstuhles ein Kunststoffteil (18) gerastet oder geklemmt, dass das Gegenstück zur Zahnleiste des Rahmens der Zungenrollvorrichtung bildet.
Die Längsseiten des Rahmens (11) der Zungenrollvorrichtung weisen Achsenbohrungen (19) dergestalt auf, die die Verwendung nur eines Rahmengrundtyps an jeder Stelle der Zungenvorrichtung durch die variable Belegung des Rahmens (11) mit Rollen (13) ermöglicht.
Über die Zahnleiste (16) wird der Rahmen (11) in Gleisquerrichtung so justiert, dass zwischen dem Fuß der anliegenden Zunge und der ersten Rolle ein Abstand von maximal 2 mm entsteht.
Die Zungenrollvorrichtungen werden in einem solchen Abstand zueinander angeordnet, der unter Berücksichtigung der konstruktiv vorgesehenen Hebehöhe (20) der Zunge, der vertikalen Durchbiegung der Zunge durch das Eigengewicht der einzelnen Bauteiltoleranzen sowie der zulässigen Längshöhenfehler der Backenschienen einen Mindestabstand zwischen Zungenfuß der abliegenden Zunge und der Gleitfläche der Gleitstuhlplatte von 1 mm gewährleistet.
Bezugszeichenliste

1: Backenschiene
2: Zungenschiene
3: Federelement
4: gerader Federabschnitt
5: Auflager auf der Backenschiene
6: Auflager auf dem Gleitstuhl
7: Widerlager
8: Anschlag
9: Längsteilung der Gleitstuhlplatte
10: Rippe
11: Rahmen
12: Achsen
13: Rollen
14: Unterschneidung des Gleitstuhls
15: Spannfeder
16: Zahnleiste
17: Ausnehmung in der Grundplatte (Gussmaterial)
18: Kunststoffformteil
19: Achsenbohrungen zur Positionierung der Rollen
20: Hub

Claims

Vorrichtung zur Befestigung einer Backenschiene (1) auf einer gleisinneren Seite einer Zungenvorrichtung einer Weiche mit einem gegenüber der Backenschiene niedrigerem Zungenprofil (2), sowie einer wahlweisen Integration einer Zungenrollvorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass Federelemente (3), die aus einem geraden Federabschnitt (4) und auf der einen Seite aus einem abgewinkelten Federabschnitt und auf der anderen Seite aus einem hekenförmig gebogenen Federabschnitt bestehen – zwei Auflager (6) auf dem Gleitstuhl, die sich auf der der Backenschiene (1) abgewandten Seite des Gleitstuhls befinden, so dass der an das gerade Ende des Federabschnitts anschließende Teil des hakenförmigen Federabschnitts höher auf dem einem der beiden Auflager liegt, als das andere Ende des Hakenbogens, das an dem zweiten Lager anliegt, – einem zwischen diesen Auflagern (6) und dem Backenschienenfuß liegenden Widerlager (7), – und einem eine Einspannung bildenden Auflager (5) eines abgewinkelten Federabschnittes auf dem Schienenfuß, tordiert und eingespannt sind, wobei die Niederhaltekraft vorrangig durch die Torsion der Federelemente entsteht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verspannung durch im Grundriss gekröpfte Federelemente (3) mit dem die Einspannung bildenden Auflager (5) auf dem Backenschienenfuß und einem versetzt zum geraden Federabschnitt liegenden Auflager (6) auf der Gleitstuhlplatte über ein dazwischen liegendes Widerlager (7) erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (3) im entspannten Zustand in einer Ansicht eben ist, über seine gesamte Länge einen konstanten, kreisförmigen Querschnitt aufweist und ausschließlich durch Biegen hergestellt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorspannweg bei der Montage des Federelementes (3) mindestens 10 mm beträgt und eine Vorspannkraft von ca. 5 kN erzeugt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anschlag (8) des Backenschienenfußes bzw. des Federendes an der Unterkante der Gleitstuhlausnehmung den vertikalen Weg des Federelementes (3) auf ca. 3 mm begrenzt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine symmetrische Anordnung von zwei Federelementen eine Längsteilung (9) der Gleitstuhlplatte im Bereich von konstruktiv verursachten Engstellen in der Zungenvorrichtung ermöglicht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrehwiderstand der Schienenbefestigung durch Anordnung von gleisinneren Rippenabschnitten (10) an den in Gleislängsrichtung liegenden Seitenrändern der Gleitstuhlplatte den Verhältnissen einer K bzw. KS-Befestigung entspricht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in einer symmetrisch zur Gleitstuhllängsachse angeordneten schlitzförmigen Ausnehmung die Zungenrollvorrichtung, bestehend aus Rahmen (11) und auf Achsen (12) gelagerten Rollen (13) derart montiert ist, dass das zur Gleisaußenseite zeigende Rahmenende der Zungenrollvorrichtung den Gleitstuhl unterschneidet und so niedergehalten wird (14) und das gleisinnere Rahmenende kraftschlüssig durch eine Feder (15) mit der Gleitstuhlplatte verspannt sowie formschlüssig über eine Zahnleiste (16) in Gleisquerrichtung zur Gleitstuhlplatte fixiert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in eine entsprechend geformte Ausnehmung (17) der Grundplatte innerhalb der schlitzförmigen Ausnehmung des Gleitstuhles ein Einsatzteil (18) gerastet oder geklemmt ist, dass das Gegenstück zur Zahnleiste des Rahmens der Zungenrollvorrichtung bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzteil (18) aus Kunststoff hergestellt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsseiten des Rahmens (11) der Zungenrollvorrichtung Achsenbohrungen (19) dergestalt aufweisen, die die Verwendung nur eines Rahmengrundtyps an jeder Stelle der Zungenvorrichtung durch die variable Belegung des Rahmens (11) mit Rollen (13) ermöglicht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass über die Zahnleiste (16) der Rahmen (11) in Gleisquerrichtung so justiert ist, dass zwischen dem Fuß der anliegenden Zunge und der ersten Rolle ein Abstand von bis zu 2 mm entsteht.