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Schienenbefestigung für Breitfußschienen mittels bügelförmiger Federklammern
Die Erfindung betrifft eine Schienenbefestigung für Breitfußschienen (Eisenbahn-
oder Straßenbahnschienen) mittels quer zur Schiene einbringbarer, bügelförmiger
Federklammern, die mit einem zweier durch einen bogenförmigen Rücken verbundener
Schenkel auf der Schienenfußoberseite aufliegen und sich mit dem anderen Schenkel,
eine den Schienenfuß seitlich führende Unterlage untergreifend, von unten her gegen
ein Widerlager abstützen. Derartige Schienenbefestigungen sind bekannt.
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Beispielsweise sind -Federklammern bekanntgeworden, deren druckübertragende
Enden an verschiedenen, in horizontaler Richtung gegeneinander versetztem, d. h.
nicht vertikal übereinanderliegenden Stellen mit dem Schienenfuß bzw. der Unterlage
in Eingriff kommen und auf diese Kräfte ausüben, die nicht in der gleichen vertikalen
Ebene liegen. Ferner sind Federklammern bekanntgeworden, die eine flächige Auflage
ihrer Schenkel über deren ganze Länge, quer zur Längsrichtung der Schiene, bewirken:
Die bekannten Federklammern weisen den Nachteil auf, daß durch sie auf die den Schienenfuß
seitlich führende Unterlage Biegungsmomente ausgeübt werden, die eine Herstellung
der Unterlage aus Gußeisen verbieten. Für die mit flächiger Auflage der Schenkel
über ihre ganze Länge quer zur Längsrichtung der Schiene arbeitenden Federklammern
gilt dies insbesondere dann, wenn die Schiene beim Betrieb Kräften ausgesetzt wird,
die sie von der Unterlage abzuheben suchen, wobei dann der äußere Anlagepunkt des
unteren Schenkels die größte Kraft auf die Unterlage ausübt. Darüber hinaus haben
die bekannten Federklammern noch weitere Nachteile, insbesondere bezüglich der Herstellung,
der Anbringung und der Sicherheit im Betrieb.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen
und eine verbesserte Schienenbefestigung für Breitfußschienen zu schaffen, die allen
Anforderungen der Praxis genügt, insbesondere leicht und billig herzustellen ist,
keine besondere Geschicklichkeit beim Aufbringen erfordert, eine gleichmäßige Haltekraft
ausübt, eine leichte Auswechselung der Schiene gestattet und vor allem eine Herstellung
der Unterlage aus Gußeisen statt aus Flußstahl ermöglicht.
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Bei der Schienenbefestigung nach der Erfindung soll nicht eine flächige
Auflage der Schenkel über ihre ganze Länge, sondern nur in »Halteabschnitten« an
den Enden erfolgen, die Klammer soll quer zur Schiene einschiebbar sein, wobei ein
Schwenken in der lotrechten Einsehiebebene möglich sein soll, und die Unterlage
soll möglichst nur durch Druckkräfte, und zwar in ihren Wirkungsrichtungen zusammenfallende
Druckkräfte beansprucht werden, die in einer Ebene liegen, welche parallel zur Schiene
und im wesentlichen vertikal, d. h. parallel zur Schienenlängsrnittelebene, liegt.
Ferner soll eine Sicherung gegen Abrutschen der Federklammer vorgesehen sein.
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Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß die Auflager- bzw. Widerlagerstelle
für die zur streifenförmigen Druckübertragung geeignet ausgebildeten Enden der etwa
gleich langen Schenkel, auf die Schienenfußunterseite bezogen, etwa senkrecht übereinanderliegen
und unterhalb des Widerlagers ein freier Raum für ein Verschwenken der Klammer während
des Einbring- oder Ausbauvorganges in einer senkrecht zur Schienenlängsrichtung
stehenden Ebene vorgesehen ist und daß, um ein Abgleiten der Klammern zu verhindern,
die Unterlage mit Sicherungsvorsprüngen versehen ist, die mit den oberen Schenkeln
in Nähe der druckübertragenden Enden in Berührung kommen, und/oder ihre mit den
unteren Klammerschenkeln zusammenwirkenden Widerlagerflächen von der Schiene nach
außen stärker abfallen als die darüberliegende Oberseite des Schienenfußes.
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Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die Schienenbefestigung nach der Erfindung ist nachstehend an Hand
einiger Ausführungsbeispiele erläutert.
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Fig. 1 ist ein Querschnitt durch die Schiene und die Unterlage, wobei
die Schiene durch Federklammern nach der Erfindung gehalten wird; Fig. 2 ist eine
Aufsicht auf die Anordnung nach Fig. 1;
Fig. 3 ist die Seitenansicht
einer der in Fig. 1 dargestellten Klammern; die Klammer ist in spannungslosem Zustand
dargestellt; Fig.4 ist ein Schnitt wie Fig. 1 durch eine abgeänderte Ausführungsform,
bei der vier statt zwei Klammern zur Verbindung der Schiene mit der Unterlage verwendet
werden; Fig. 5 ist eine Aufsicht auf die Anordnung nach Fig. 4; Fig. 6 ist eine
Seitenansicht der Anordnung nach Fig. 4; Fig. 7 ist eine Aufsicht auf eine Klammer
in abgeänderter Ausführungsform; Fig. 8 ist eine Seitenansicht der in Fig. 7 dargestellten
Klammer; Fig.9 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform einer Schienenbefestigung
im Querschnitt.
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Bei dem in Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die
Unterlage oder Grundplatte mit dem Bezugszeichen 20 bezeichnet. Sie hat vier Löcher
21, um sie mit Hilfe von Schrauben od. dgl. mit der Schwelle zu verbinden. Die Schiene
ist mit dem Bezugszeichen 22 bezeichnet. Es handelt sich um eine Breitfußschiene.
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Die Unterlage 20 besteht, wie dies bei der vorliegenden Erfindung
möglich ist, aus Gußeisen im Gegensatz zu Flußstahl. Sie hat oben eine Aussparung
23, die die Schiene in bekannter Weise gegen seitliches Verschieben sichert. Die
Auflagefläche ist leicht gegen die Horizontale geneigt, um der Schiene die bekannte
Schrägstellung zu geben.
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Die Unterlage 20 hat zu beiden Seiten in ihrem mittleren Teil je eine
im wesentlichen horizontal angeordnete, quer zur Schiene liegende blind endende
Höhlung oder Ausnehmung. Diese Ausnehmungen sind mit dem Bezugszeichen 24 bzw. 25
bezeichnet. Sie erstrecken sich weiter zur Mitte der Schiene hin als die Kanten
44 der Auflagefläche 23.
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Eine dieser Ausnehmungen, nämlich die Ausnehmung 24, hat eine etwas
größere Höhe als die andere Ausnehmung 25. Der Grund hierfür ist die Neigung der
Schiene und der Auflagefläche 23. Die Ausbildung ist derart, daß oberhalb und unterhalb
der Ausnehmung 24 die gleiche Metallstärke verbleibt wie bei der Ausnehmung 25.
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Die Deckenfläche 26 und die Bodenfläche 27 der Ausnehmungen 24 und
25 sind etwas gegen die Horizontale geneigt, so daß die Ausnehmungen, wie aus Fig.
1 zu ersehen, eine konische Form erhalten. Die Deckenfläche 26 der Ausnehmung stellt
die Widerlagerfläche dar, mit welcher der untere Schenkel der Federklammer in Eingriff
kommt.
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Die beiden Ausnehmungen haben, von oben gesehen, überall die' gleiche
Breite. An ihren inneren Enden sind Abflußlöcher 28 vorgesehen, die nach unten durchgehen.
Diese Öffnungen sind jedoch nicht wesentlich.
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Zu beiden Seiten des Schienenfußes sind an der Unterlage Sicherungsvorsprünge
30 vorgesehen, die sich über die obere Fläche des Schienenfußes 29 erheben. Diese
Sicherungsvorsprünge nehmen etwa ein Drittel der Breite der Unterlage ein, in Längsrichtung
der Schiene gemessen. Die obere Fläche 31 eines jeden der Sicherungsvorsprünge 30
hat einen größeren Abstand von der Deckenfläche 26 der Ausnehmungen 24 und 25 als
die obere Fläche 32 des Schienenfußes 29. Der Unterschied beträgt bei der dargestellten
Ausführungsform etwa 3,2 mm.
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Die obere Fläche eines jeden der Sicherungsvorsprünge 30 ist gegen
die Horizontale derart geneigt, daß sie von der Schiene aus gegen das Ende 33 der
zugehörigen Aussparung 24 bzw. 25 hin abfällt, so daß die Stärke des Materials über
dem Ende 33 der Ausnehmung bei der dargestellten Ausführungsform etwa 12,7 mm beträgt.
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Die obere Fläche eines jeden der Sicherungsvorsprünge 30 hat ferner
etwa in der Mitte des Vorsprunges eine flache Vertiefung 34, die sich parallel zur
Längsrichtung der Schiene erstreckt.
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Zur Verbindung des Schienenfußes mit der Unterlage 20 dienen zwei
Federklammern. Eine derselben ist in Fig. 3 dargestellt und mit dem Bezugszeichen
35 bezeichnet. Die Klammern werden aus einem einzigen Stück Federstahl gefertigt,
das so gebogen ist, daß es die Form eines liegenden U mit zusammenlaufenden Schenkeln
oder eines in horizontaler Richtung langgestreckten C erhält. Die Klammer hat zwei
vertikal übereinander angeordnete Schenkel 36 und 37, die durch den im wesentlichen
halbkreisförmig ausgebildeten, bogenförmigen Rücken 38 miteinander verbunden sind.
Die Schenkel laufen nach ihren freien Enden hin zusammen. Das Ende 39 des oberen
Schenkels 36 ist etwas nach oben abgebogen, so daß eine konvexe Auflagefläche 40
(Fig. 3) entsteht. Das freie Ende 41 des unteren Schenkels 37 ist entsprechend abgebogen,
so daß sich eine konvexe Auflagefläche 42 ergibt.
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Die Klammer ist so geformt, daß die gegenüberliegenden Flächen 40
und 42 der beiden Schenkel einen Abstand haben, der geringer ist als die maximale
Höhe des Vorsprunges 30 über den Ausnehmungen 24 bzw. 25. Bei der dargestellten,
bevorzugten Ausführungsform kann die Klammer in horizontaler Richtung senkrecht
zur Längsachse der Schiene eine Gesamtlänge von etwa 10 cm haben. Sie besteht aus
wärmebehandeltem Federstahl, dessen Querschnitt etwa 51 - 10 mm beträgt. Der minimale
Abstand der freien Enden der beiden Schenkel beträgt in ungespänntem Zustand etwa
13,5 mm.
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Der Abstand der freien Enden der beiden Schenkel in ungespanntem Zustand
steigt auf etwa 15 mm infolge der Beanspruchung, die die Klammer erleidet, wenn
sie in die Befestigungsstellung geschoben wird. Mit anderen Worten: Wenn man die
aufgesetzte Klammer wieder abnimmt, ergibt sich, daß sich der Abstand der Enden
von 13,5 mm auf etwa 15 mm vergrößert hat.
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Bei der beschriebenen Anordnung stellen die Vorsprünge 30 Einstellmittel
dar, durch die dem Material der Klammer eine bestimmte Vorbeanspruchung erteilt
wird, wenn sie in die Befestigungsstellung getrieben wird. Dies geschieht normalerweise
mittels eines Hammers. Wo jedoch neben der Schiene nicht genügend Platz für die
Benutzung eines Hammers ist, beispielsweise wenn neben der Schiene Führungsschienen
angeordnet sind, kann ein besonderes Eintreibwerkzeug benutzt werden, das den Bügel
durch Hebelwirkung in die Befestigungsstellung drückt. Das Werkzeug kommt dabei
mit der Außenseite des Rükkens 38 in Eingriff.
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Wenn die Klammer erstmalig eingebaut werden soll, wird sie zunächst
in die strichpunktierte Stellung 43 der Fig. 1 vorgeschoben, in welcher die Auflagefläche
40 des oberen Schenkels 36 mit der oberen Fläche 31 des Vorsprunges 30 in Eingriff
kommt. In dieser Stellung sind die beiden Schenkel der Klammer maximal auseinandergedrückt,
was in dem besonderen, besprochenen Ausführungsbeispiel bewirkt, daß der .Abstand
der Auflageflächen 40 und 42 voneinander gegenüber dem Abstand in der ungespannten
Stellung der Fig. 3 etwa um 12,7 mm vergrößert ist.
Wird die Klammer
weiter vorgeschoben, so gleitet die Fläche 40 des oberen Schenkels 36 über die Kante
des Vorsprunges 30 hinweg, und die Klammer kommt in die ausgezogene Stellung der
Fig.1, in der die beiden Schenkel einen Abstand haben, der etwa um 3,2 mm geringer
ist als der erwähnte Maximalabstand. Hierdurch wird sichergestellt, daß die Klammer
in der Befestigungsstellung eine geringere Beanspruchung erleidet als in der strichpunktierten
Stellung 43. Damit wird erreicht, daß die Klammer während des Eintreibens einer
maximalen Beanspruchung ausgesetzt wird, die etwas die Elastizitätsgrenze überschreitet,
so daß die Klammer beim ersten Eintreiben voreingestellt wird und eine leichte dauernde
Verformung erleidet. Gleichzeitig wird dadurch die Elastizitätsgrenze des Materials
erhöht. Hierdurch wird erreicht, daß die Klammer stets eine Arbeitsbeanspruchung
erhält, die unterhalb der Elastizitätsgrenze liegt.
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Da der Sicherungsvorsprung 30 über die obere Fläche des Schienenfußes
hinausragt, bildet er mit seiner Kante 44 einen Anschlag, der die Klammer in der
Befestigungsstellung hält. Um sie abzunehmen, muß der obere Schenkel 36 entgegen
der Federspannung der Klammer nach oben gedrückt werden.
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Da die beiden Schenkel der Klammer im wesentlichen die gleiche Länge
haben, so daß das Ende des oberen Schenkels vertikal über dem Ende des unteren Schenkels
liegt, wenn die Klammer sich in der Befestigungsstellung befindet, wird der vom
oberen Schenkel auf den Schienenfuß 29 ausgeübte Druck von dem letzteren auf denjenigen
Teil 45 der Unterlage übertragen, gegen den sich das Ende des unteren Schenkels
von unten legt, so daß der von der Klammer auf die Unterlage ausgeübte Druck diese,
nämlich den Teil 45, lediglich zusammenpreßt. Es tritt daher eine reine Druckbeanspruchung
der Unterlage auf, so daß es möglich ist, diese aus Gußeisen statt aus Flußstahl
zu fertigen.
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Um die Klammer an der Baustelle aufzusetzen und in der beschriebenen
Weise in die Befestigungsstellung zu drücken, kann sie, was im allgemeinen vorzuziehen
ist, zunächst in der gestrichelten Stellung 46 der Fig. 1 mit der Unterlage verbunden
werden. In dieser Stellung greift der obere Schenkel mit seiner konvexen Auflagefläche
40 in die Vertiefung 34 der Unterlage ein. Die Klammern werden in der Werkstatt
oder im Depot in diese Stellung gebracht; die Unterlagen mit den daran befestigten
Klammern werden dann an die Baustelle transportiert. Hierdurch wird die Möglichkeit,
daß Klammern auf der Baustelle verlorengehen, ausgeschaltet oder weitgehend verringert;
gleichzeitig wird eine erhebliche Ersparnis an Arbeitszeit erzielt.
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Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist das Ende des oberen Schenkels
36 der Klammer in der gestrichelten Stellung nicht im Eingriff mit der Schiene,
so daß die Schiene ohne weiteres abgenommen und wieder aufgesetzt werden kann.
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Die Vertiefungen 34 der Vorsprünge 30 ermöglichen es ferner, daß die
abzunehmende Klammer in die Stellung 46 zurückgezogen wird, so daß die Schiene abgehoben
werden kann, ohne daß die Klammer von der Unterlage entfernt zu werden braucht.
Die Gefahr eines Verlierens der Klammer wird dadurch verringert. Gleichzeitig wird
dadurch die Möglichkeit ausgeschaltet, daß die abgenommene Klammer abspringt und
einen danebenstehenden Arbeiter verletzt.
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In der Befestigungsstellung haben die Schenkel 36
und 37 der
Klammer, wie aus dem Vorstehenden ohne weiteres hervorgeht, einen größeren Abstand
als in der ungespannten Stellung der Fig. 3. Der Unterschied beträgt etwa 9,5 mm.
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Befindet sich die Klammer in der gestrichelten Stellung 46 der Fig.
1, so beträgt die Vergrößerung des Abstandes der Auflageflächen 40 und 42 gegenüber
dem ungespannten Zustand etwa 3,2 mm ; der von der Klammer ausgeübte Druck beträgt
hierbei etwa 250 kg. Der Druck, den die Schenkel der Klammer in der Befestigungsstellung
auf den Schienenfuß und die Unterlage ausüben, beträgt etwa 750 kg.
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In Fig. 4 bis 6 ist eine abgeänderte Ausführungsform der Schienenbefestigung
dargestellt. Hierbei gelangen vier statt zwei Klammern zur Anwendung, um die Schiene
mit der Unterlage zu verbinden. Statt der zwei blind endenden Ausnehmungen 24 und
25 der Fig. 1 hat die Unterlage an ihren vier Ecken Ausnehmungen 47, deren Deckenfläche
der Fläche 26 der Fig. 1 entspricht und mit dem freien Ende 41 des unteren Schenkels
37 des Bügels in Eingriff kommt.
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Bei dem in Fig. 4 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ragt der
Sicherungsvorsprung 30 der Unterlage nur wenig über die obere Fläche des Schienenfußes
hinaus. Die Klammer wird beim Aufsetzen also nur wenig mehr beansprucht als in der
Befestigungsstellung, d. h., die maximale Beanspruchung, der die Klammer beim Aufsetzen
unterworfen wird, ist nur wenig größer als die Beanspruchung in der Befestigungsstellung.
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Die Sicherungsvorsprünge 30 der Unterlage ragen jedoch so weit über
die obere Fläche des Schienenfußes hinaus, daß sie mit einer vertikalen Anschlagfläche
48 des oberen Schenkels 36 der Klammer in Eingriff kommen, um die Klammer zwangläufig,
d. h. durch Anschlag, in der Befestigungsstellung zu halten.
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Die Klammerschenkel werden, wie aus Fig. 5 zu ersehen, im Grundriß
gesehen nach ihren freien Enden hin schmäler und unterscheiden sich in dieser Hinsicht
von den Klammern nach Fig. 1 bis 3, die eine gleichbleibende Breite haben.
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Im übrigen ist die Ausbildung und Wirkungsweise der Anordnung nach
Fig. 4 bis 6 die gleiche wie die nach Fig. 1 bis 3.
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Zum' Abnehmen der aufgesetzten Klammer genügt bei jeder der beschriebenen
Ausführungsformen ein einfaches Werkzeug, welches von innen hinter den Rücken 38
der Klammer eingreift.
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Die Klammer kann statt aus einem Stück auch li.miniert ausgeführt
werden, d. h., sie kann aus mehreren übereinandergelegten Lagen von Federstahl bestehen.
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Statt aus einem Flachprofil kann die Klammer auch, wie in Fig. 7 und
8 dargestellt, aus einem Rund- oder Profilstab gefertigt werden. Der Stab wird dabei
zunächst zur Form eines langgestreckten U gebogen; danach wird jeder Schenkel des
U zu der in Fig. 8 dargestellten Form eines langgestreckten C so nach unten gebogen,
daß das äußere Ende 49 eines jeden Schenkels sich in einer vertikalen Ebene befindet,
die gegenüber der vertikalen Ebene des Schenkelteiles 50 seitlich versetzt ist,
wie aus Fig. 7 zu ersehen. Die beiden Schenkelteile 50 zusammengenommen bilden dabei
den oberen Schenkel der Klammer, wobei der sie verbindende Steg 51 mit der Schiene
in Eingriff kommt, während die beiden Endteile 49 zusammengenommen den unteren Schenkel
der Klammer bilden, der sich gegen die untere Widerlagerfläche der Unterlage legt,
wie weiter oben näher erläutert.
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Bei jeder der beschriebenen Anordnungen kann zur Erhöhung der Elastizität
eine Gummiplatte oder eine sonstige elastische Platte, wie mit dem Bezugszeichen
42
der Fig. 4 bezeichnet, zwischen die Unterseite des Schienenfußes und die Auflagefläche
23 der Unterlage gelegt werden. In diesem Falle ist es jedoch erforderlich, die
Tiefe der Aussparung für die Auflagefläche 23 der Fig. 1 zu erhöhen, um die Beanspruchung
der Klammer gleich. groß zu halten.
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Fig.9 zeigt ein abgeändertes Ausführungsbeispiel einer Schienenbefestigung
nach der Erfindung. Die als Widerlager dienende Deckenfläche 54 der Ausnehmung der
Unterlage ist hierbei stärker gegen die Horizontale geneigt als die obere Fläche
32 des Schienenfußes, so daß die Deckenfläche 54 der Aussparung der Unterlage einen
Knick 55 aufweist, der beim Einbau der Klammer ähnlich der Wirkungsweise des Vorsprunges
30 in den Fig. 1 und 2 dazu dient, die Klammer vorzuspannen. Die stärkere Neigung
der Deckenfläche 54 wirkt als Sicherung gegen Abrutschen der Klammer bei den Beanspruchungen
des Betriebes, denn bei dieser Ausführungsform nach Fig. 9 muß die Klammer beim
Abnehmen etwas gespannt werden, um über den Knick 55 zu gleiten.
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Die wesentlichen Vorzüge einer Schienenbefestigung nach der Erfindung
sind die folgenden: Es ist keine besondere Geschicklichkeit des Arbeiters erforderlich,
um zu erreichen, daß die Klammer die gewünschte Kraft auf den Schienenfuß ausübt,
ohne überbeansprucht zu werden.
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Das elastische Material der Klammer wird bei der Erfindung besonders
gut ausgenutzt, da die gesamte durch die Klammer ausgeübte Kraft auf die Schiene
übertragen wird. Dieser Vorteil wird insbesondere dadurch erzielt, daß die beiden
Schenkel der Klammer im wesentlichen die gleiche Länge haben und daß die Klammer
an der gleichen Stelle von unten und von oben her mit der Unterlage bzw. dem Schienenfuß
in Eingriff kommt. Es sind also keine besonderen Vorsprünge der Unterlage erforderlich,
die mit der Klammer derart in Eingriff kommen, daß sie einen Teil der vom Schienenfuß
auf die Klammer ausgeübten Gegenkraft aufnehmen, beispielsweise indem sie mit dem
die beiden Schenkel der Klammer verbindenden Rücken in Eingriff kommen. Die Sicherungsvorsprünge
nach der Erfindung haben lediglich den Zweck, die Klammer in der Befestigungsstellung
zu sichern; sie nehmen keine Gegenkräfte auf.
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Da auf die Unterlage lediglich Druckkräfte ausgeübt werden, ist es
möglich, sie aus Gußeisen statt aus Flußstahl herzustellen.
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Wenn die Klammer während des Eintreibens einer Beanspruchung ausgesetzt
wird, die etwas höher i'st als die Beanspruchung an der Befestigungsstelle und auch
etwas höher als die Elastizitätsgrenze des verwendeten Materials ist, die dieses
in seinem ursprünglichen Zustand, d. h. vor dem Eintreiben, hat, wird die Klammer
beim ersten Eintreiben voreingestellt und gleichzeitig dadurch die Elastizitätsgrenze
des Materials erhöht. Hierdurch wird erreicht, daß die Klammer stets eine Arbeitsbeanspruchung
erhält, die unterhalb der Elastizitätsgrenze liegt, und daß sie stets einen gleichmäßigen
Druck ausübt.