-
Die
Erfindung betrifft eine kraftschlüssig-elastische Schienenbefestigung
für Gleisanlagen,
die ein Spannelement aus elastischem Material, insbesondere aus
gehärtetem
Federstahl, aufweist, das im montierten Zustand zwischen einer an
einer Schwelle angeordneten Halteplatte und einem Befestigungsanker
so festgelegt ist, dass es auf den Schienenfuß einer Schiene eine Haltekraft
ausübt, um
die Schiene in Position zu halten, wobei das Spannelement zu einer
vertikal ausgerichteten Symmetrieebene, die senkrecht auf der Längsachse
der Schiene steht, symmetrisch ausgebildet ist.
-
Eine
gattungsgemäße Schienenbefestigung ist
aus der
DE 34 00 110
C2 bekannt. Dort kommt ein Spannelement zum Einsatz, das
im montierten Zustand zwischen einer Halteplatte und einem Befestigungsanker
angeordnet ist. Das Spannelement weist dabei zwei Schenkel auf,
die als Torsionselemente gestaltet sind. Die Torsionsschenkel haben
zwei parallel nebeneinander liegende Federstababschnitte, die einstückig durch
eine einen Verspannungsabschnitt bildenden und im wesentlichen quer
zu ihnen nach außen
gebogene Schlaufe in Verbindung stehen. Die beiden Federstababschnitte
der Torsionsschenkel sind über
das Verbindungsquerstück
verbunden. Die beiden äußeren Federstababschnitte der
Torsionsschenkel haben mit Abstand hinter dem Verbindungsquerstück jeweils
eine U-förmige Abbiegung,
die sich mit ihrem freien Endabschnitt auf dem Verbindungsquerstück abstützt, während Verankerungsteile
der Schienenbefestigung im An schluss an einen Mittelsteg und jeweils
im Abstand oberhalb von neben dem Schienenfuß angeordneten Anlaufschrägen für die Verspannungsabschnitte
des Spannelements zwei nach entgegengesetzten Seiten auskragende
Stützflansche
für die
Torsionsschenkel des Spannelements aufweisen.
-
Aus
der
DE 39 18 091 C2 ist
eine Schienenbefestigung der eingangs genannten Art bekannt, bei der
sich Abschnitte der Außenschenkel
der epsilonförmig
ausgebildeten Spannelemente unter Vergrößerung des Abstandes von den
Innenschenkeln gegen den Schienenfuß hin verbreitern. Die aufeinander
zu gerichteten freien Enden des Spannelements enden außerhalb
der Innenschenkel. Das Spannelement ist ferner so gestaltet, dass
ein Mittelsteg in der Montagestellung in kleinem Abstand über dem Schienenfuß zu liegen
kommt und in der Vormontagestellung mit seiner Innenseite am Schaft
der Schwellenschraube anliegt.
-
In
einer der vorbekannten Lösungen
erfüllt das
Spannelement zwar seine Aufgabe, nämlich für einen guten Halt der Schiene
an der Schwelle zu sorgen. Allerdings ist das Spannelement relativ
groß und kompliziert
ausgebildet. Damit geht ein entsprechend hoher Fertigungsaufwand
einher, was die Herstellkosten der Spannelemente erhöht.
-
Weiterhin
liefern die vorbekannten Spannelemente keine ausreichende Lösung für folgendes Problem:
Bei ungewöhnlich
hoher Beaufschlagung der Schiene mit Kräften ist ein Kippen der Schiene möglich. Die
Torsionsschenkel des Spannelements und die Schwellenverschraubung
können
beim Auftreten eines Kippens der Schiene hoch beansprucht, nämlich überdreht
bzw. überlastet,
werden. Es ist also wünschenswert,
die Schienenbefestigung so zu konzipieren, dass hiergegen Vorsorge
getroffen wird und auch bei einem Kippen ausgeschlossen ist, dass die
Torsionsschenkel des Spannelements und auch die Schwellenverschraubung überlastet
werden.
-
Bei
einer der vorbekannten Lösungen
lässt sich
das Verspannungsmoment nur über
das Anziehen der Schwellen- oder Hakenschraube indirekt erzeugen.
Die Verspannungskraft des Spannelementes wirkt dabei zusätzlich auf
die Vorspannkraft der Schwellenschraube, wodurch die Schraube zusätzlich belastet
wird. Weiterhin kann die Montage des Spannelementes ausschließlich nur
mittels einer Schwellen- oder Hakenschraube realisiert werden. Es
ist wünschwert,
eine universelle Montage des Spannelementes, d.h. ohne oder mit
Schraube, und bei Notwendigkeit ohne Beeinflussung der Schraubenvorspannkraft
zu realisieren.
-
Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schienenbefestigung
der gattungsgemäßen Art
so fortzubilden, dass die oben genannten Nachteile vermieden werden,
dass also insbesondere eine einfache geometrische Ausführung des
Spannelements möglich
wird und die Herstellkosten hierfür gering bleiben. Ferner soll
auch eine zuverlässige, zweistufige Überlastsicherung
realisiert werden, so dass das Spannelement auch beim Auftreten
gelegentlicher, ungewöhnlich
hoher Kräfte
nicht beschädigt
wird. Weiterhin soll eine universelle und bei Bedarf von der Schraubenvorspannung
unabhängige Montagemöglichkeit
geschaffen werden.
-
Die
Lösung
dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass
das Spannelement zwei, vorzugsweise im wesentlichen parallel zueinander
verlaufende, Torsionsschenkel aufweist, die im montierten Zustand
zumindest weitgehend zwischen der Halteplatte und dem Befestigungsanker
angeordnet sind, wobei die beiden Torsionsschenkel an der von der
Schiene abgewandten Seite durch einen Verbindungsabschnitt miteinander
verbunden sind. Ferner ist vorgesehen, dass am der Schiene zugewandten
Ende der Torsionsschenkel je ein schlaufenförmiger Klemmabschnitt angeordnet ist,
der sich im Anschluss an die Torsionsschenkel zunächst im
wesentlichen senkrecht zur Ebene erstreckt, um sich dann schlaufenförmig soweit
zu erstrecken, bis die Enden des Klemmabschnitts den Bereich der
Enden der Torsionsschenkel erreichen, wo sie eine Auflagefläche auf
dem Schienenfuß bilden.
Weiterhin ist vorgesehen, dass im nicht gespannten Zustand des Spannelements
die Torsionsschenkel samt Verbindungsabschnitt im wesentlichen in
einer ersten Ebene liegen und zumindest ein Teil der schlaufenförmigen Klemmabschnitte
in einer zweiten Ebene liegen, wobei die zweite Ebene gegenüber der
ersten Ebene um eine Achse verdreht ist, die parallel zur Schnittachse
der Symmetrieebene mit der ersten Ebene verläuft.
-
Im
montierten Zustand des Spannelements stimmt die zweite Ebene vorzugsweise
weitgehend mit der ersten Ebene überein.
-
Unter
normaler Belastung der Schiene kontaktieren im montierten Zustand
bevorzugt die schlaufenförmigen
Klemmabschnitte des Spannelements den Schienenfuß. Möglich ist es aber auch, dass
die Enden des Klemmabschnitts im montierten Zustand in für diese
vorgesehene Ausnehmungen in der Halteplatte eingreifen. Damit kann
erreicht werden, dass die stirnseitigen Enden der Klemmabschnitte
zur horizontalen Lagestabilisierung in der Endmontagestellung in
die Ausnehmungen einrasten. Hierbei kann gegebenenfalls auch vorgesehen
werden, dass die Ausnehmungen in der Halteplatte Einrastvorsprünge bzw.
-nasen aufweisen, so dass die Enden des Klemmabschnitts in der Halteplatte
einrasten können.
-
Die
schlaufenförmigen
Klemmabschnitte können
auch vom Ende der Torsionsschenkel zunächst im wesentlichen senkrecht
zur Symmetrieebene verlaufen, dann in die von der Schiene weg weisende
Richtung verlaufen, um in einem bogenförmigen Verlauf wieder zur Schiene
hin zu verlaufen. In diesem Falle weisen die schlaufenförmigen Klemmabschnitte
bevorzugt zumindest abschnittsweise einen S-förmigen Verlauf auf. Mit dieser
Ausgestaltung kann ein kompakterer Aufbau des Befestigungssystems
erreicht werden, wie noch zu sehen sein wird.
-
Die
schlaufenförmigen
Klemmabschnitte sind bevorzugt in der Draufsicht in ihrem der Schiene zugewandten
Teil im wesentlichen kreisförmig
oder oval ausgebildet. Anschlussübergänge zwischen
den einzelnen Funktionszonen sind dabei mit gro ßen Radien bzw. Radienübergängen ausgestattet,
um optimale Spannungsverläufe
im Material des Spannelements zu gewährleisten. Die einzelnen Radien
bzw. Radienübergänge entlang
des Verlaufs des Spannelements können
unterschiedlich groß sein.
-
Die
schlaufenförmigen
Klemmabschnitte können
sich im Anschluss an die Torsionsschenkel zunächst im wesentlichen senkrecht
von der Symmetrieebene weg erstrecken.
-
Der
Winkel zwischen den oben genannten Ebenen, also zwischen der ersten
Ebene und der zweiten Ebene, liegt im nicht gespannten Zustand des
Spannelements vorzugsweise zwischen 5° und 30°.
-
Die
Enden der schlaufenförmigen
Klemmabschnitte können
als Geradenabschnitte ausgebildet sein. Diese Geradenabschnitte
verlaufen bevorzugt parallel zueinander.
-
Die
Enden der schlaufenförmigen
Klemmabschnitte, insbesondere die Geradenabschnitte, können eine
nutförmige
Vertiefung aufweisen, die als Auflagefläche auf dem Ausrundungsradius
des Schienenfußes
ausgebildet ist. Damit wird eine definierte und sichere Anlage am
Schienenfuß möglich.
-
Um
für den Überlastfall
vorbereitet zu sein, kann jeder schlaufenförmige Klemmabschnitt eine erste
Anlagefläche
im Seitenbereich des Klemmabschnitts zur Anlage an dem Schienenfuß aufweisen,
die bei einem Kippen der Schiene im Falle hoher Horizontalkräfte am Schienenkopf
(erster Überlastfall)
ebenfalls den Schienenfuß kontaktiert,
jedoch mit einem stark reduzierten Hebelarm. Ferner kann jeder schlaufenförmige Klemmabschnitt
eine zweite Anlagefläche
zur Anlage an dem Befestigungsanker aufweisen, die bei einem über den
ersten Überlastfall hi nausgehenden
zweiten, stärkeren Überlastfall
der auf die Schiene wirkenden Kräfte
den Befestigungsanker kontaktiert.
-
Die
Halteplatte kann in einer Schienenunterlagsplatte integriert sein.
-
Die
Halteplatte und der Befestigungsanker können zweiteilig ausgebildet
sein. Dabei können
die Halteplatte und der Befestigungsanker mittels einer Hakenschraube
verbunden sein oder zusammengehalten werden.
-
Der
Befestigungsanker kann plattenförmig ausgebildet
sein und durch eine Schraube fixiert werden.
-
Möglich ist
es auch, dass die Halteplatte und der Befestigungsanker einteilig
ausgebildet sind.
-
Der
Befestigungsanker kann an seiner Unterseite in seinen der Schiene
zugewandten, seitlichen Endbereichen Anlageflächen für die schlaufenförmigen Klemmabschnitte
aufweisen. Weiterhin kann der Befestigungsanker an seiner Unterseite
in seinen der Schiene abgewandten, seitlichen Endbereichen je eine
erste nutförmige
Rastvertiefung zum Einrasten des Spannelements in einer Vormontagestellung
aufweisen. Darüber
hinaus kann vorgesehen werden, dass der Befestigungsanker an seiner
Unterseite in seinen der Schiene abgewandten, seitlichen Endbereichen
je eine zweite nutförmige
Rastvertiefung zum Einrasten des Spannelements in einer Neutralisationsstellung
aufweist. Schließlich kann
der Befestigungsanker an seiner Unterseite zwei nutförmige Anlageflächen für die Anlage
der Torsionsschenkel des Spannelements im endmontierten Zustand
aufweisen.
-
Denkbar
ist es auch, dass der Befestigungsanker durch die Schwellenschraube
bzw. einer mit dieser verbundenen Unterlegscheibe gebildet wird.
-
Die
Halteplatte kann zwei sich senkrecht zur Längsachse der Schiene erstreckende
bogenförmige Vertiefungen
zur Führung
des Spannelements bei dessen Montage aufweisen. Sie kann zwei Anlageflächen für die Anlage
des Spannelements in dessen montierten Zustand aufweisen. Weiterhin
kann die Halteplatte an ihrer Unterseite einen sich in Richtung der
Längsachse
der Schiene erstreckenden Vorsprung zum Eingriff in eine entsprechende
Ausnehmung in der Schwelle aufweisen.
-
Mit
der vorgeschlagenen Ausgestaltung kann erreicht werden, dass das
Spannelement in ökonomischer
Weise produziert werden kann. Es hat einen relativ geringen Bauraum,
so dass die vorgeschlagene Schienenbefestigung für eine Vielzahl von Anwendungsfällen eingesetzt
werden kann.
-
Weiterhin
ist eine zweistufige Überlastsicherung
der Schienenbefestigung für
den Überlastfall gegeben,
so dass ein zu großes
Kippen der Schiene sicher verhindert und eine plastische Deformation des
Bügels
vermieden wird.
-
In
der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der
Erfindung dargestellt. Es zeigen:
-
1 in
perspektivischer Ansicht eine kraftschlüssig-elastische Befestigung
einer Schiene einer Gleisanlage,
-
2 die
Draufsicht auf die Anordnung gemäß 1,
-
3 in
perspektivischer Ansicht eine Explosionsdarstellung der Schienenbefestigung
nach 1,
-
4 die
Explosionsdarstellung gemäß 3 aus
einer Blickrichtung von unten,
-
5 die
Draufsicht auf das nicht verspannte Spannelement der Schienenbefestigung,
-
6 die
Vorderansicht (Ansicht A gemäß 5)
des Spannelements,
-
7 eine
zu 6 entsprechende Ansicht aus einem tiefer angeordneten
Blickwinkel,
-
8 die
Seitenansicht (Ansicht B gemäß 5)
des Spannelements,
-
9 eine
perspektivische Ansicht des Spannelements aus einer Ansicht von
oben,
-
10 eine
perspektivische Ansicht des Spannelements aus einer Ansicht von
unten,
-
11 eine
perspektivische Ansicht der Halteplatte der Schienenbefestigung
aus einer Ansicht von oben,
-
12 eine
perspektivische Ansicht der Halteplatte gemäß 11 aus
einer Ansicht von unten,
-
13 eine
perspektivische Ansicht des Befestigungsankers der Schienenbefestigung
aus einer Ansicht von oben,
-
14 eine
perspektivische Ansicht des Befestigungsankers gemäß 13 aus
einer Ansicht von unten,
-
15 die
Seitenansicht der Schienenbefestigung während eines ersten Stadiums
der Montage, nämlich
in der Vormontagestellung,
-
16 die
Seitenansicht der Schienenbefestigung während eines zweiten Stadiums
der Montage, nämlich
in der Neutralisationsstellung,
-
17 die
Seitenansicht der Schienenbefestigung während eines dritten Stadiums
der Montage, nämlich
in der Zwischenstufenstellung,
-
18 die
Seitenansicht der Schienenbefestigung nach Abschluss der Montage
und
-
19 eine
zu 18 entsprechende Darstellung des Überlastschutzes
zur Verhinderung des Kippens der Schiene bei überhöhten Horizontalkräften am
Schienenkopf,
-
20 eine
perspektivische Ansicht der Halteplatte der Schienenbefestigung
aus einer Ansicht von oben mit Ausnehmungen für die Enden des Spannelements,
-
21 eine
perspektivische Ansicht der Halteplatte samt Befestigungsanker in
einer einstückigen
Ausbildung,
-
22 eine
alternative Ausführung
von einstückig
ausgebildeter Halteplatte samt Befestigungsanker mit einem Betonschwellenanker,
-
23 eine
Schienenunterlagsplatte mit integrierter Halteplatte samt Befestigungsanker,
-
24 eine
auf einer Schienenunterlagsplatte gemäß 23 mittels
eines Spannelements festgelegte Schiene,
-
25 eine
zu 24 alternative Ausführung mit separat befestigtem
Befestigungsanker, wobei die Befestigung durch eine Hakenschraube
bewerkstelligt wird,
-
26 die
Anordnung gemäß 25 von unten
aus betrachtet und teilweise im Schnitt dargestellt,
-
27 eine
alternative Ausgestaltung der Erfindung mit einer Gleitstuhlplatte
für den
Weichenbereich,
-
28 die
perspektivische Ansicht eines alternativ ausgebildeten Spannelements,
-
29 die
Draufsicht auf das Spannelement gemäß 28,
-
30 in
der Seitenansicht,
-
31 in
der Draufsicht und
-
32 in
perspektivischer Darstellung eine Schienenbefestigung, bei der der
Befestigungsanker durch eine Schwellenschraube gebildet wird, und zwar
in einer Vormontagestellung,
-
33 in
der Seitenansicht,
-
34 in
der Draufsicht und
-
35 in
perspektivischer Darstellung die Schienenbefestigung gemäß den 30 bis 32, und
zwar in der Endmontagestellung,
-
36 die
perspektivische Ansicht eines alternativ ausgebildeten Spannelements
aus einer Ansicht von oben,
-
37 die
Vorderansicht (Ansicht A gemäß 36)
des Spannelements gemäß 36,
-
38 die
Seitenansicht (Ansicht B gemäß 36)
des Spannelements gemäß 36,
-
39 in
perspektivischer Darstellung die Schienenbefestigung mit dem Spannelement
gemäß den 36 bis 38 in
der Endmontagestellung,
-
40 die
perspektivische Ansicht eines weiteren, alternativ ausgebildeten
Spannelements aus einer Ansicht von oben,
-
41 die
Draufsicht auf das Spannelement gemäß 40,
-
42 die
Seitenansicht des Spannelements gemäß 40,
-
43 in
der Seitenansicht die Schienenbefestigung mit dem Spannelement gemäß den 40 bis 42 in
der Endmontagestellung,
-
44 und
-
45 in
perspektivischer Darstellung die Schienenbefestigung mit dem Spannelement
gemäß den 40 bis 42 aus
zwei unterschiedlichen Blickrichtungen in der Endmontagestellung,
-
46 die
perspektivische Ansicht eines weiteren, alternativ ausgebildeten
Spannelements aus einer Ansicht von oben,
-
47 die
perspektivische Ansicht des Spannelements gemäß 46 aus
einer anderen Blickrichtung,
-
48 die
Seitenansicht des Spannelements gemäß 46 bzw. 47,
-
49 in
der Seitenansicht die Schienenbefestigung mit dem Spannelement gemäß den 46 bis 48 in
der Endmontagestellung und
-
50 und
-
51 in
perspektivischer Darstellung die Schienenbefestigung mit dem Spannelement
gemäß den 46 bis 48 aus
zwei unterschiedlichen Blickrichtungen in der Endmontagestellung.
-
In
den 1 bis 4 ist der grundsätzliche Aufbau
einer kraftschlüssig-elastische
Schienenbefestigung für
eine Gleisanlage zu sehen. Die Schiene 6 muss auf einer
Schwelle 2 oder einer Schienenunterlagsplatte (s. 23)
befestigt werden. Hierzu ist an der Schwelle 2 eine Ausnehmung 24 in
der Schwelle 2 vorgesehen, deren Form zu einem Vorsprung
einer Halteplatte 3 korrespondiert, die auf die Schwelle 2 aufgesetzt
ist. Die Ausnehmung 24 kann in der Form einer bekannten
Winkelführungsplatte entsprechen
oder in anderer Art ausgeführt
sein. Mittels einer Schwellenschraube 12 wird ein plattenförmig ausgebildeter
Befestigungsanker 4 an der Halteplatte 3 bzw.
an der Schwelle 2 festgelegt. Zwischen Befestigungsanker 4 und
Halteplatte 3 ist ein Spannelement 1 angeordnet,
das in seinem montierten Zustand eine Druckkraft auf den Schienenfuß 5 ausübt und damit
die Schiene 6 in der gewünschten Position hält.
-
Wie
in 2 gesehen werden kann, ist das Spannelement 1 symmetrisch
ausgebildet, wobei die Symmetrieachse 7 vertikal angeordnet
ist und senkrecht auf der Längsachse 8 der
Schiene 6 steht.
-
Der
spezifische Aufbau des Spannelements 1 geht aus den 5 bis 10 hervor.
-
Wie
am besten aus 5 hervorgeht, besteht das Spannelement 1 aus
zwei Torsionsschenkeln 1a' und 1a'', die symmetrisch zur Symmetrieebene 7 angeordnet
sind und parallel zueinander verlaufen. Sie sind über einen
Verbindungsabschnitt 1b miteinander verbunden. Am Ende 1c' bzw. 1c'' der Torsionsschenkel 1a', 1a'' ist ein schlaufenförmiger Klemmabschnitt 1d', 1d'' angeordnet, d. h. über einen
gerundeten Abschnitt geht der Torsionsschenkel 1a', 1a'' in den Klemmabschnitt 1d', 1d'' über. Der Klemmabschnitt 1d', 1d'' ist so ausgeführt, dass er in der Drauf sieht
auf das Spannelement 1 (s. 5) im wesentlichen
kreisförmig
oder oval ausgebildet ist. Der Klemmabschnitt 1d', 1d'' erstreckt sich – rund ausgebildet – bis zu
seinem Ende 1e', 1e'', das in der Nähe des Endes 1c', 1c'' des Torsionsschenkels 1a', 1a'' zu liegen kommt.
-
Dieser
Endbereich 1e', 1e'' ist als Geradenabschnitt 1f', 1f'' ausgeführt und dafür vorgesehen, im normalen Betriebsfall
auf die Oberseite des Schienenfußes 5 zu drücken. Wie
den 7, 8 und 10 entnommen
werden kann, ist hierfür
eine nutförmige
Vertiefung 1g', 1g'' in das Spannelement 1 und
namentlich in den Geradenabschnitt 1f', 1f'' eingearbeitet,
so dass das Spannelement 1 im Bereich der Geradenabschnitte 1f', 1f'' flächig (nicht nur punktuell)
auf dem Ausrundungsradius des Schienenfußes 5 aufliegt.
-
Wie
in 6 am besten zu sehen ist, liegen die beiden Torsionsschenkel 1a', 1a'' samt Verbindungsabschnitt 1b im
wesentlichen in einer ersten Ebene 9. Ein Teil des Klemmabschnitts 1d', 1d'' liegt indes in einer zweiten Ebene 10.
wobei diese Ebene 10 gegenüber der Ebene 9 um
eine Achse 11 um den Winkel α gedreht ist. Die Achse 11 ist
dabei parallel zur Schnittachse der Symmetrieebene 7 mit
der ersten Ebene 9 ausgerichtet, sie steht in 6 also senkrecht
auf der Zeichenebene. Der Winkel α beträgt dabei
ca. 5° bis
30° im nicht
bzw. nur teilverspannten Zustand.
-
Durch
diese Ausführung
wird erreicht, dass es nach der Montage des Spannelements 1 zu
einer definierten Anlage des Spannelements 1 nur im Bereich
des Geradenabschnitts 1f', 1f'' kommt. Im normalen Betriebsfall
kontaktiert das Spannelement 1 den Schienenfuß 5 ansonsten
nicht.
-
Wie
aus 8 zu sehen ist, kann das Spannelement 1 insgesamt
etwas gebogen ausgebildet sein, um optimal mit der Halteplatte 3 bzw.
mit dem Befestigungsanker 4 zusammenzuwirken. Auch aus dieser
Figur ist wieder deutlich zu sehen, wie der vorderste Teil des Klemmabschnitts 1d', 1d'' aus der Ebene der Torsionsschenkel
herausgedreht ist.
-
Damit
im Falle einer überhöhten Horizontalkraft
seitlich an den Kopf der Schiene 6, d. h. wenn die Schiene 6 einer
Kippbewegung um ihre Längsachse 8 unterworfen
ist, keine Schädigung
bzw. Überbeanspruchung
des Spannelements 1 erfolgen kann, sind folgende Vorkehrungen
getroffen.
-
An
dem Spannelement, d. h. im Bereich des schlaufenförmigen Klemmabschnitts 1d', 1d'', ist im Seitenbereich 1i', 1i'' des Klemmabschnitts 1d', 1d'' eine erste Anlagefläche 1h', 1h'' vorgesehen. Im Falle eines stärkeren Kippens
der Schiene 6 drückt
der Schienenfuß 5 zusätzlich auf
diese Anlagefläche 1h', 1h'', wodurch sich die Federkraft des
Spannelements 1 auf den Schienenfuß 5 erhöht. Durch
die erste Anlagefläche 1h', 1h'' wird also die erste Stufe einer Überlastsicherung
geschaffen.
-
Sollte
die Kippbewegung der Schiene 6 noch größer werden, ist am Klemmabschnitt 1d', 1d'' eine zweite Anlagefläche 1k', 1k'' vorgesehen, die beim weiteren
Anheben des Klemmabschnitts 1d', 1d'' mit angehoben
wird und an eine Anlagefläche 15', 15'' (s. 14) am
Befestigungsanker 4 drückt.
Hierdurch ergibt sich ein hoher Widerstand gegen das weitere Kippen
der Schiene 6, ohne dass das Spannelement 1 überdreht
und dadurch geschädigt
wird.
-
In 11 und 12 ist
eine mögliche
Lösung
einer zum Einsatz kommenden Halteplatte 3 illustriert.
An der Unterseite 22 weist die Halteplatte 3 einen
Vorsprung 23 auf, dessen Form zu derjenigen der Ausnehmung 24 in
der Schwelle 2 korrespondiert (s. 3 und 4).
Damit wird eine präzise
Anlage der Halteplatte 3 auf der Schwelle 2 gewährleistet. Auf
der Oberseite hat die Halteplatte 3 zwei bogenförmige Vertiefungen 20', 20'', die das Einschieben des Spannelements 1 bei
der Montage begünstigt.
Im endmontierten Zustand liegt das Spannelement 1 an Anlageflächen 21', 21'' an der Halteplatte 3 an.
Die bogenförmigen
bzw. muldenförmigen
Vertiefungen sind hilfreich, wenn das Spannelement 1 von
hinten mittels eines Montagewerkzeugs eingeschoben wird, d. h. es
ist kein Lösen
des Befestigungsankers 4 erforderlich. Die Vertiefungen
dienen dazu, das Spannelement ohne größeren Kraftaufwand von hinten durchzuschieben.
Ohne die Vertiefungen müsste
das Spannelement beim Durchschieben komplett auf seinen Endverspannungszustand
zusammengedrückt werden.
-
Der
Befestigungsanker 4 ist in 13 und 14 zu
sehen. Die Unterseite 13 des plattenförmig ausgebildeten Befestigungsankers 4 weist
diverse Einzelheiten auf, die die Montage und den Halt des Spannelements 1 in
der endmontierten Position verbessern. In den seitlichen Endbereichen 14', 14'' des Befestigungsankers 4,
die der Schiene zugewandt sind, sind zunächst die bereits erwähnten Anlageflächen 15', 15'' angeordnet, an denen in der zweiten Überlast-Sicherungsstufe
die Klemmabschnitte 1d', 1d'' mit ihren zweiten Anlageflächen 1k', 1k'' anliegen.
-
Bei
der Montage wird das Spannelement 1 zunächst soweit in Richtung Schiene
eingeschoben, bis es in ersten nutförmigen Rastvertiefungen 17', 17'' anliegt, die in den seitlichen
Endbereichen 16', 16'' angeordnet, d. h. eingeformt sind.
Beim weiteren Vorschieben des Spannelements 1 in Richtung Schiene 6 und
damit in Richtung seiner Endposition nach der Montage kommt das
Spannelement 1 in einer zweiten nutförmigen Rastvertiefung 18', 18'' zu liegen. In der Montage-Endposition liegt
das Spannelement 1 dann in den nutförmigen Anlageflächen 19', 19'' an.
-
Der
Montageablauf der Schienenbefestigung geht aus den 15 bis 18 hervor:
In 15 ist
die erste Stufe des Einbaus, die Vormontagestellung, zu sehen. Der
Befestigungsanker 4 ist samt Halteplatte 3 mittels
der Schwellenschraube 12 vormontiert (am Gleis oder im
Schwellenwerk), die Schwellenschraube 12 ist dabei vollständig angezogen
worden. In den sich zwischen Halteplatte 3 und Befestigungsanker 4 befindlichen
Raum wird das Spannelement 1 zunächst per Hand eingeschoben. Mittels
eines Montagewerkzeugs kann dann das Spannelement 1 weiter
in Richtung Schiene vorgeschoben werden. Dies erfolgt solange, bis
die vordersten Bereiche der Klemmabschnitte 1d', 1d'' in den ersten nutförmigen Rastvertiefungen 17', 17'' im Befestigungsanker 4 zu
liegen kommen.
-
16 zeigt
die zweite Stufe des Einbaus, die Neutralisationsstellung. Das Spannelement 1 ist in
der Neutralisation so weit in Richtung Schiene vorgeschoben, dass
die vordersten Bereiche der Klemmabschnitte 1d', 1d'' in den zweiten nutförmigen Rastvertiefungen 18', 18'' im Befestigungsanker 4 zu liegen
kommen. In dieser Stellung des Spannelements 1 soll ein
Herauskippen der Schiene 6 während der Montagearbeiten verhindert
werden. Dabei wird eine geringe Spannkraft vom Spannelement 1 erzeugt.
-
In
der dritten Stufe des Einbaus, der Zwischenstufe, wie sie in 17 zu
sehen ist, ist das Spannelement 1 weiter in Richtung Schiene
vorgeschoben worden. Diese Stufe stellt eine Verformung des Spannelements
zwischen der Neutralisation und der Endverspannung dar. In dieser
Stellung wird eine mittlere Spannkraft vom Spannelement 1 erzeugt.
In dieser Stellung ist das Spannelement zwischen Halteplatte und
Befestigungsanker geklemmt.
-
18 zeigt
die vierte Stufe des Einbaus, die Endverspannung. Das Spannelement 1 verhindert
jetzt ein Aufkippen der Schiene im Betrieb. Es wird eine ausreichende
Endverspannkraft in Abhängigkeit
vom Anwendungsfall erzeugt. Das Spannelement 1 liegt jetzt
in drei Bereichen an bzw. auf: Im Bereich der Geradenabschnitte 1f', 1f'' drückt das Spannelement 1 auf
den Schienenfuß 5.
An dem Befestigungsanker 4 liegt das Spannelement 1 an
den nutförmigen
Anlageflächen 19', 19'' an. Die Halteplatte 3 kontaktiert
das Spannelement an den Anlageflächen 21', 21''.
-
Die
Maßnahmen
gegen Überlastung
des Spannelements 1 ergeben sich aus 19:
In
der ersten Stufe der Überlastsicherung
liegen die ersten Anlageflächen 1h', 1h'' des schlaufenförmigen Klemmabschnitts 1d', 1d'' des Spannelements 1 auf
dem Schienenfuß 5 auf.
-
In
der ersten Überlast-Sicherungsstufe
geht der in 19 mit s1 bezeichnete
erste Abstand gegen Null, d. h. es tritt der Kontakt zwischen schlaufenförmigem Klemmabschnitt
und Schienenfuß ein.
-
In
der zweiten Stufe der Überlastsicherung stützt sich
der schlaufenförmige
Klemmabschnitt 1d', 1d'' mit den zweiten Anlageflächen 1k', 1k'' an den Anlageflächen 15', 15'' des Befestigungsankers 4 ab.
-
In
der zweiten Überlast-Sicherungsstufe geht
der in 19 mit s2 bezeichnete
zweite Abstand gegen Null, d. h. es kommt zum Kontakt zwischen diesem
Klemmabschnitt und dem Befestigungsanker.
-
Im
Ausführungsbeispiel
erstrecken sich die schlaufenförmigen
Klemmabschnitte 1d', 1d'' im Anschluss an die Torsionsschenkel 1a', 1a'' von der Symmetrieebene 7 weg.
Es kann grundsätzlich
auch vorgesehen werden, dass sich die Klemmabschnitte 1d', 1d'' auf die Symmetrieebene 7 zu
erstrecken.
-
Die
Halteplatte 4 ist im Ausführungsbeispiel als separates
Bauteil ausgebildet. Es kann auch vorgesehen werden, dass die Platte 4 Bestandteil
einer Rippenplatte ist oder dass sie untrennbar mit dem Befestigungsanker 4 verbunden
ist.
-
Die
dargestellte Montagevorgehensweise stellt darauf ab, dass vor dem
Einschieben des Spannelements 1 die Schwellenschraube 12 mit
Enddrehmoment angezogen wird. Es ist auch möglich, dass die Schwellenschraube 12 erst
nach Einlegen des Spannelements 1 (vollständig) angezogen
wird, und zwar z. B. im Schwellenwerk, d. h. vor der Montage der
Schiene in Vormontagestellung oder nach der Montage der Schiene
in Neutralisations- oder Endverspannungsstellung.
-
In 20 ist
eine perspektivische Ansicht der Halteplatte 3 der Schienenbefestigung
zu sehen, und zwar von oben betrachtet. Der Unterschied zur Lösung gemäß 11 besteht
im wesentlichen darin, dass an dem der Schiene zugewandten Ende
der Halteplatte 3 Ausnehmungen 25 vorgesehen sind, die
zur Auflage der Enden 1e' des
Klemmabschnitts des Spannelements 1 vorgesehen sind. Die Ausnehmungen 25 dienen
also zur Lagefixierung des Spannelements im montierten Zustand.
-
Derartige
Ausnehmungen 25 können
auch bei einer Lösung
vorgesehen sein, wie sie in 21 dargestellt
ist. Hier sind Halteplatte 3 und Befestigungsanker 4 einstückig ausgeführt, wie
es an sich bekannt ist. Die Montage bzw. Demontage der Schiene erfolgt
hier mit einer entsprechend geformten Aufzieh- bzw. Abziehkralle
als Montagewerkzeug.
-
22 zeigt
die Lösung
gemäß 21,
d. h Halteplatte 3 und Befestigungsanker 4 sind
einstückig
ausgebildet, wobei hier noch ein Betonschwellenanker 27 vorgesehen
ist, der zur Verankerung der Anordnung dient. Der Betonschwellenanker 27 kann formschlüssig in
eine Betonschwelle eingegossen werden.
-
In 23 ist
eine Schienenunterlagsplatte 28 zu sehen, in die die Halteplatte 3 integriert
ist; der Befestigungsanker 4 ist wieder einstückig mit
angeformt. Wie eine Schiene 6 auf der Schienenunterlagsplatte 28 mittels
des Spannelements 1 festgelegt ist, geht aus 24 hervor.
Die Integration der Halteplatte 3 in die Schienenunterlagsplatte 28 kann
beispielsweise bei der Herstellung der Schienenunterlagsplatte durch
Urformen (durch Angießen)
erfolgen. Sie kann aber auch beispielsweise als separates Teil auf die
Schienenunterlagsplatte 28 aufgeschweißt werden.
-
Die 25 und 26 zeigen
eine alternative Ausführungsform.
Hier ist vorgesehen, dass der Befestigungsanker 4 als separates
Teil ausgebildet ist, das mittels einer Hakenschraube 26 mit
der Schienenunterlagsplatte 28 verbunden ist. Aufgrund der
sehr flachen Bauform des Spannelements 1 kann dieses auch
als innere Backen- oder Fahrschienenverspannung im Weichen- oder
Herzstückbereich eingesetzt
werden.
-
27 zeigt
eine Gleitstuhlplatte 29 für den Weichenbereich, auf der
die Schiene 6 mit dem Spannelement 1 festgelegt
ist.
-
Eine
Variante des Spannelements geht aus den 28 und 29 hervor.
Hier ist zu sehen, dass die beiden Torsionsschenkel 1a' und 1a'' nicht parallel zueinander verlaufen,
sonder zusammen mit dem Verbindungsabschnitt 1b V-förmig ausgebildet sind.
-
Die
vorgenannten Ausführungsbeispiele
zeigen, dass mit dem erfindungsgemäßen Vorschlag alle bisher im
Einsatz befindlichen relevanten Befestigungsvarianten von Schienenspannelementen durch
eine Spannelementform realisiert werden können.
-
Bei
obigen Ausführungsbeispielen
wurde stets vorgesehen, dass die Schwellenschraube 12 den
Befestigungsanker 4 festlegt. Dies ist jedoch nicht zwangsläufig der
Fall. Es kann auch unter Verzicht auf den Befestigungsanker 4 vorgesehen
werden, dass die Schwellenschraube 12 direkt auf das Spannelement
wirkt und dieses festlegt. Hierzu zeigen die 30 bis 35 eine
entsprechende Ausgestaltung. Die Schwellenschraube 12 kann
mit einem Unterlegscheibe verbunden sein bzw. eine solche aufweisen.
In den 30 bis 32 ist
das Spannelement 1 zunächst
noch in einer Vormontagestellung. In den 33 bis 35 ist
das Spannelement 1 in seine endgültige Montagestellung gebracht.
Zur Montage wird auf die obigen Ausführungen verwiesen.
-
Eine
alternative Ausgestaltung des Spannelements 1 geht aus
den 36 bis 38 hervor;
in 39 ist die Schienenbefestigung mit diesem Spannelement 1 in
endmontierter Stellung zu sehen.
-
Der
Unterschied zwischen der beispielsweise in 5 dargestellten
Ausführungsform
des Spannelements 1 und der in 36 bis 38 gezeigten
Lösung
besteht darin, dass die Formgebung der schlaufenförmigen Klemmabschnitte 1d', 1d'' anders ist. Wie bei der Lösung gemäß 5 erstreckt sich
das Spannelement 1 zunächst
von den Enden 1c', 1c'' des Torsionsschenkels 1a', 1a'' von der Symmetrieebene 7 weg,
um dann aber von der Schiene 6 weg nach hinten zu verlaufen.
Erst dann verläuft
das Spannelement 1 schlaufenförmig wieder in Richtung Schiene 6 (schlaufenförmige Klemmabschnitte 1d', 1d''), um am Ende 1e', 1e'' auf dem Schienenfuß 5 zu
liegen zu kommen. Es ergibt sich für den schlaufenförmigen Klemmabschnitt 1d', 1d" daher ein S-förmiger Verlauf
von den Torsionsschenkeln 1a', 1a'' bis zum Ende 1e', 1e'' der Klemmabschnitte. Bei der Lösung gemäß 5 verliefen die Übergänge teilweise
gerade (s. Abschnitte 1k', 1k'' in 5).
-
Die
in den 36 bis 38 dargestellte Ausführungsform
zeichnet sich weiterhin dadurch aus, dass die Auflageflächen (s.
z. B. 1g', 1g'' in 10) geändert wurden.
Bei dieser Lösung
liegen die Enden 1e', 1e'' auf der Schienenfußoberseite schräg bis parallel
zur Längsrichtung
der Schiene 6 auf, wie es aus 36 und 39 zu
ersehen ist. Bei der oben diskutierten Lösung gemäß 5 lagen die
Enden 1e', 1e'' im wesentlichen im rechten Winkel
zur Schienenlängsachse
auf.
-
Die
Auflageflächen 1g', 1g'' an den Enden 1e', 1e'' sind bei der Lösung gemäß 36 bis 39 einfach
abgeflacht und liegen auf der Schienenfußoberseite auf. Hierdurch wird
die Auflage- bzw. Kontaktfläche
zwischen Spannelement 1 und Schienenfuß 5 vergrößert und
damit zusätzlicher Verschleiß durch
das Wandern der Schiene 6 in Längsrichtung verhindert.
-
Zu
der Lösung
gemäß 36 bis 39 ist festzustellen,
dass sie einen wesentlich kleineren Einbauraum bezüglich des
Abstands zum Schienensteg 30 aufweist, wenn z. B. Schienenlaschen 31 angebaut
sind, wie es 39 zeigt. Daher stellt die Lösung gemäß der 36 bis 39 eine
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung dar.
-
Die
in den 40 bis 45 dargestellte Variante
des Spannelements 1 ist ähnlich derjenigen gemäß den 36 bis 40.
Bei dieser Lösung sind
jedoch die Enden 1e', 1e'' des Klemmabschnitts 1d', 1d'' anders geformt. Die Endbereiche 1e', 1e'' sind hier um einen Winkel größer oder
gleich 45° nach
innen abgebogen (s. insbesondere 41 ). Der
abgewinkelte Teil 1e', 1e'' liegt komplett mit einer eventuell
vorgesehenen abgeflachten Unterseite auf der Schienenfußoberseite
auf.
-
Eine
weitere modifizierte Variante des Spannelements 1 geht
aus den 46 bis 51 hervor. Hier
ist der schlaufenförmige
Klemmabschnitt 1d', 1d'' verkürzt ausgebildet; im Vergleich
mit den oben beschriebenen Ausführungsformen
wurde der der Schiene 6 zugewandte Endbereich des Klemmabschnitts
abgeschnitten, so dass der Klemmabschnitt nur rudimentär ausgebildet
ist. Eine solche Variante der Erfindung bietet sich dann an, wenn der
Einbauraum sehr begrenzt ist. Gerade das Erfindungskonzept ermöglicht nichts
desto trotz ein zuverlässiges
Verspannen der Schiene. Der Einbauraum kann beispielsweise durch
spezielle Schienenlaschen soweit eingeschränkt sein, dass die Auflage
einer normalen standardmäßigen Schienenbefestigung
ansonsten nicht mehr möglich
ist.
-
- 1
- Spannelement
- 1a'
- Torsionsschenkel
- 1a''
- Torsionsschenkel
- 1b
- Verbindungsabschnitt
- 1c'
- Ende
des Torsionsschenkels
- 1c''
- Ende
des Torsionsschenkels
- 1d'
- schlaufenförmiger Klemmabschnitt
- 1d''
- schlaufenförmiger Klemmabschnitt
- 1e'
- Ende
des Klemmabschnitts
- 1e''
- Ende
des Klemmabschnitts
- 1f'
- Geradenabschnitt
- 1f''
- Geradenabschnitt
- 1g'
- nutförmige Vertiefung
- 1g''
- nutförmige Vertiefung
- 1h'
- erste
Anlagefläche
- 1h''
- erste
Anlagefläche
- 1i'
- Seitenbereich
- 1i''
- Seitenbereich
- 1k'
- zweite
Anlagefläche
- 1k''
- zweite
Anlagefläche
- 2
- Schwelle
- 3
- Halteplatte
- 4
- Befestigungsanker
- 5
- Schienenfuß
- 6
- Schiene
- 7
- Symmetrieebene
- 8
- Längsachse
- 9
- erste
Ebene
- 10
- zweite
Ebene
- 11
- Achse
- 12
- Schwellenschraube
- 13
- Unterseite
des Befestigungsankers
- 14'
- seitlicher
Endbereich
- 14''
- seitlicher
Endbereich
- 15'
- Anlagefläche
- 15''
- Anlagefläche
- 16'
- seitlicher
Endbereich
- 16''
- seitlicher
Endbereich
- 17'
- erste
nutförmige
Rastvertiefung
- 17''
- erste
nutförmige
Rastvertiefung
- 18'
- zweite
nutförmige
Rastvertiefung
- 18''
- zweite
nutförmige
Rastvertiefung
- 19'
- nutförmige Anlagefläche
- 19''
- nutförmige Anlagefläche
- 20'
- bogenförmige Vertiefung
- 20''
- bogenförmige Vertiefung
- 21'
- Anlagefläche
- 21''
- Anlagefläche
- 22
- Unterseite
der Halteplatte
- 23
- Vorsprung
- 24
- Ausnehmung
in der Schwelle
- 25
- Ausnehmung
- 26
- Hakenschraube
- 27
- Betonschwellenanker
- 28
- Schienenunterlagsplatte
- 29
- Gleitstuhlplatte
- 30
- Schienensteg
- 31
- Schienenlasche
- α
- Winkel
- s1
- erster
Abstand
- s2
- zweiter
Abstand