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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verschluß von Stellzungen
in Weichen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Dabei
wird eine senkrecht im Verschlußkasten
stehende Schieberstange und eine ebenfalls senkrecht auf der Schieberstange
gleitende Verschlußklammer verwendet.
Diese auch als Klinkenverschluß bezeichnete
vertikale Bauform benötigt
einen geringeren Einbauraum und kann somit in einem kastenförmigen Schwellenprofil,
im folgenden kurz Hohlschwelle genannt, untergebracht werden.
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Verschlußvorrichtungen
besitzen die Aufgabe, in Eisenbahnweichen die Stellzungen je nach
vorgegebener Richtungswahl an die benachbarte Backenschiene heranzuziehen
und daran festzuhalten bzw. die Stellzunge einen bestimmten Abstand
von der Backenschiene zu entfernen und in dieser Position festzuhalten.
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Die
bisher von der Deutschen Bahn AG (sogenannte Regelverschlüsse) und
in anderen europäischen
Staaten verwendeten Verschlußvorrichtungen besitzen
eine drehbare Verschlußklammer,
deren Drehbewegung auf einer horizontalen Ebene stattfindet, d.
h. bei denen die Verschlußklammer
um eine vertikale Achse schwenkbar ist.
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Die
EP 0 624 508 A1 beschreibt
eine Verschlußvorrichtung
für Weichenzungen,
die in vertikaler Bauform ausgeführt
ist. Über
einen am Verschlußstück angebrachten
Steg wird verhindert, daß sich die
Schieberstange im Zungenkloben verdrehen kann, wodurch verhindert
wird, daß sich
die Stellzunge von der Backenschiene entfernen kann.
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Auch
die
DE 40 14 249 A1 beschreibt
eine Verschlußvorrichtung
für Weichenzungen,
die in vertikaler Bauform ausgeführt
ist. Hier wird durch die besondere Anordnung der Verbindung zwischen
Verschlußklammer
und Zungenkloben ein Kraftvektor erzeugt, der ein Verdrehen der
Stellzunge an der Backenschiene bei anliegender Stellung verhindern soll.
Um dies zu erreichen, ist vorgesehen, daß sich das Lager für die Verschlußklammer
oberhalb des Schienenfußes
am Zungenkloben befindet.
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Nach
den beiden obengenannten Druckschriften gleitet die ausreichend
geschmierte Schieberstange durch eine Durchbrechung des Verschlußstückes und
wird bei der Betätigung über die
mit dieser in Kontakt stehenden Oberfläche des Verschlußstückes geführt. Durch
die vertikale Bauform können die
Verschlußvorrichtungen
in Querschwellen für
Eisenbahnanlagen untergebracht werden, wie in der
DE 43 15 200 A1 offenbart
ist. Hierbei kommen in ihrer Querschnittsbreite und Querschnittshöhe auf eine normale
Beton- und Holzschwelle abgestimmte, nach oben offene Trog- oder
Kastenschwellenprofile zum Einsatz. Die Unterbringung der Weichenzungen-Verschlußvorrichtungen
in Hohlschwellen besitzt den Vorteil, daß auch in diesen Gleisbereichen
ein vollmaschinelles, automatisches Stopfen möglich ist. Beim Stopfen werden
die Schwellen, die nach einiger Zeit dazu neigen, bei Belastung
in Schwingungen zu geraten (sogenanntes Pumpen), wieder mit Schotter unterfüttert, der
von Gleisstopfmaschinen seitlich unter die Schwellen gedrückt wird.
Befindet sich zwischen den Schwellen die Verschlußvorrichtung
für die
Weichenzungen, so muß an
diesen Stellen von Hand gestopft werden.
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Die
französische
Patentschrift 550.064 zeigt einen vertikalen Klammerverschluß. Eine
Stellzunge wird durch eine Verschlußklammer betätigt, die
gelenkig um eine in Längsrichtung
der Backenschiene verlaufende Achse schwenkbar ist und so geformt
ist, daß die
Verschlußklammer
bei geschlossener Weiche festgeklemmt ist, um eine Bewegung der
Stellzunge zu verhindern. Der Klammerverschluß zeigt weiterhin eine Schieberstange,
die ortsfest relativ zur Backenschiene geführt wird und mit dem Verschlußelement
zusammenwirkt. Die Schieberstange ist auf einem Rollkörper geführt, der
in definiertem Abstand zur Backenschiene angeordnet ist. Diese Druckschrift
stellt den nächstkommenden
Stand der Technik dar.
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Die
nachveröffentlichte
DE-OS 43 24 883 (ältere
Anmeldung) zeigt eine Verschlußvorrichtung
für Stellzungen
in Weichen mit einer Backenschiene sowie eine Stellzunge, die durch
eine Verschlußklammer
betätigt
wird, wobei die Verschlußklammer
gelenkig um eine in Längsrichtung
der Backenschiene verlaufende Achse schwenkbar ist und so geformt
ist, daß die
Verschlußklammer
bei geschlossener Weiche festgeklemmt ist, um eine Bewegung der
Stellzunge zu verhindern. Die Schieberstange wird ortsfest relativ
zur Backenschiene geführt
und wirkt mit der Verschlußklammer
zusammen. Die Schieberstange wird auf einem Rollkörper geführt, der
in definiertem Abstand zur Backenschiene angeordnet ist. Um Schwingungen
der Schieberstange aufzunehmen, sind die Rollenelemente elastisch
gelagert.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Verschlußvorrichtung
einstellbar und dabei auch hinsichtlich der normierten Anschlußmaße an den
Backenschienen variabel einsetzbar zu gestalten.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst.
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Indem
die Rolle in ihrer Lage zur Backenschiene einstellbar ist, kann
das Spiel zwischen Schieberstange und dem Verschlußelement
des Weichenverschlusses, der sogenannten Verschlußklammer,
eingestellt werden. Damit kann die genaue Lage der Kontaktflächen zwischen
der Verschlußklammer und
dem Verschlußstück einerseits
und der Schieberstange andererseits eingestellt werden.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Vorliegenden Erfindung sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet.
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So
wird vorzugsweise eine zylinderförmige Rolle
als Rollkörper
bevorzugt. Aufgrund der Linienberührung zwischen der Schieberstange
und der Rolle ist die Reibungskraft sehr gering und die bei den
Weichenverschlüssen
im Stand der Technik durchzuführende
regelmäßige Schmierung
der Schieberstange ist nicht länger
nötig.
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Durch
eine geeignete Beschichtung der aneinandergleitenden Teile, wie
es im Anspruch 10 beschrieben wird, können die erforderlichen Stellkräfte zum
Betätigen
der Weiche weiter reduziert werden.
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Die
bevorzugte achssymmetrische Bauweise des Verschlußstückes ermöglicht,
daß dieses
an beiden Seiten der Schiene gleichermaßen befestigt werden kann,
wobei die Standardbohrungen der Deutschen Bundesbahn hierbei verwendet
werden können.
Durch diese Kompatibilität
mit den bestehenden Anschlußmaßen der
Deutschen Bahn AG und der Symmetrie des Verschlußstückes kann der erfindungsgemäße Weichenverschluß beliebig
gegen bestehende Verschlüsse
ausgetauscht werden und die Lagerhaltung reduziert werden, da für beide Seiten
identische Verschlußstücke Verwendung
finden.
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Durch
die bevorzugte Verwendung einer Gummi-Metallbuchse für die Drehverbindung
zwischen dem Zungenkloben und der Verschlußklammer werden von der Stellzunge
herrührende
Schwingungen besser gedämpft
und der Verschleiß der Bauteile
reduziert.
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Durch
die vertikale Bauform des erfindungsgemäßen Weichenverschlusses besteht
die Möglichkeit,
diesen in einer Hohlschwelle anzuordnen. Dadurch kann, wie bereits
erwähnt
wurde, auch im Bereich des Weichenverschlusses das Unterstopfen
der Schwellen maschinell erfolgen.
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Weitere
Vorteile bezüglich
der Wartung neben dem bereits erwähnten Entfallen der Schmierarbeiten
liegen in der einfachen Gestaltung der Verstell- und Sicherungselemente, die
sämtlich
mit dem vorhandenen, beschränkten
Werkzeugsatz der Weichenschlosser betätigt und gegebenenfalls ersetzt werden
können.
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Zuletzt
liegt ein Vorteil der Erfindung darin, daß neben dem Erfüllen sämtlicher
Sicherheitsanforderungen der Deutschen Bundesbahn zusätzlich gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung die im Stand der Technik als Gußteile ausgeführten Bauteile
durch Stahlschmiedestücke
ersetzt werden.
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Schmiedestücke besitzen
eine höhere
Festigkeit, vor allen Dingen jedoch eine höhere Werkstoffelastizität als Gußstücke, wodurch
eine Verringerung der Schadenshäufigkeit
erzielt werden kann. So wird die Verschlußklammer, die in den bisher
verwendeten Ausführungsformen
aus Aluminiumbronze gegossen wird, durch ein geschmiedetes Bauteil
aus Stahl ersetzt, dessen Gleitflächen vorzugsweise mit Molybdän beschichtet
werden. Durch die Molybdänbeschichtung
werden die Gleit- und Notlaufeigenschaften deutlich verbessert.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es
zeigen:
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1 einen Schnitt durch den
Aufriß der Verschlußvorrichtung
für Weichenzungen
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 einen Schnitt durch 1 entlang der Linie A-A in
Pfeilrichtung;
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3 die in 1 dargestellte Weichenzungen-Verschlußvorrichtung
in Pfeilrichtung X betrachtet;
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4 eine Draufsicht der in 1 gezeigten Verschlußvorrichtung
für Weichenzungen
(Pfeilrichtung Y);
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5 eine Teilansicht der Verbindung
der Stellzunge mit dem Zungenkloben in Schnittdarstellung entlang
der Linie B-B in 1;
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6 eine Teilansicht der Verbindung
der Verschlußklammer
mit dem Zungenkloben als Schnittdarstellung entlang der Linie C-C
in 1; und
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7 die Funktion einer Weiche
anhand einer Gesamtdarstellung mit einem geschlossenen und einem
geöffneten
Weichenverschluß.
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In 7 ist die Funktion einer
Weiche dargestellt. Die beiden Backenschienen 10 sind in
einem definierten Abstand voneinander, der sogenannten Spurweite,
parallel zueinander angeordnet. Je nach vorgegebener Fahrtrichtungswahl
werden die Stellzungen 12 so bewegt, daß sich eine der beiden Stellzungen 12 im
Kontakt zur zugehörigen
Backenschiene 10 befindet, während sich die andere Stellzunge 12 einen
geeigneten Abstand, den sogenannten Zungenaufschlag, von der zugehörigen anderen
Backenschiene 10 entfernt befindet. In 7 ist der links angeordnete Weichenverschluß geschlossen,
der rechts angeordnete Weichenverschluß ist geöffnet.
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Die
gleichzeitige Steuerung der beiden Weichenverschlüsse geschieht
durch zwei gleiche Schieberstangenhälften 14, die über eine
isolierte Verbindungslasche 15 miteinander verbunden sind. An
der Verbindungslasche 15 greift ein Antriebsgestänge 17 an,
welches von einem Stellmotor (nicht dargestellt) bewegt wird. Durch
die Bewegung der Schieberstangen 14 und deren Zusammenwirken
mit den Verschlußklammern 16,
bzw. im geschlossenen Zustand auch mit dem Verschlußstück 22,
werden die Weichenverschlüsse
geöffnet
bzw. verriegelt, wie später
ausführlich
erläutert
werden wird.
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Wie
aus 7 ersichtlich ist,
liegen die miteinander verbundenen Schieberstangenhälften 14 auf
Führungsrollen 20 auf,
deren Achse jeweils im Verschlußstück 22 befestigt
ist. Durch die Führung der
miteinander verbundenen Schieberstangen 14 auf den Führungsrollen 20 wird
eine beinahe reibungsfreie Bewegung der Schieberstangen während des
Stellvorgangs erreicht.
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1 zeigt einen Querschnitt
durch die Verschlußvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung. Wie aus der Lage der Stellzunge 12 zur benachbarten
Backenschiene 10 deutlich ist, befindet sich die Verschlußvorrichtung
im verriegelten, geschlossenen Zustand.
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Die
Steuerung der Weiche folgt über
die Schieberstange 14, die in einer Hohlschwelle (nicht dargestellt)
geführt
werden kann. Die Schieberstange 14 wird zwischen den gabelförmigen Enden
eines geschmiedeten Zungenklobens 18 einerseits und den
gabelförmigen
Enden der Verschlußklammer 16 geführt. Zusätzlich rollt
die Schieberstange 14 auf einer Führungsrolle 20, die
auf einen Bolzen 24 aufgeschoben wird. Der Bolzen 24 wird
durch Bohrungen und eingesetzte Buchsen in einem geschmiedeten Verschlußstück 22 geführt und
durch Sicherungssplinte am Herausrutschen gehindert. In einer bevorzugten
Ausführungsform
kann die vertikale Position der Führungsrolle 20 mit
Hilfe einer Exzenterbuchse (nicht dargestellt) eingestellt werden.
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Die
beiden Schieberstangen 14 für beide Backenschienen einer
Weiche sind durch das Zwischenstück 15 aus
elektrisch nicht leitendem Material miteinander verbunden (siehe 7) und werden durch einen
Elektroantrieb für
die Weichenzungen-Schieberstangen 14 bewegt. Aufgrund des
Linienkontakts zwischen der Führungsrolle 20 und
der Schieberstange 14 ist die Reibung vernachlässigbar gering
und daher keine Schmierung der Schieberstange 14 erforderlich.
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Die
Form der Schieberstange 14 ist speziell auf die Form der
Verschlußklammer 16 abgestimmt, wie
im Zusammenhang mit der Erläuterung
der Wirkungsweise beschrieben werden wird.
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Die
Verschlußklammer 16 ist
durch einen Bolzen 26 drehbar mit dem Zungenkloben 18 verbunden.
Um eine Dämpfung
der über
die Stellzunge 12 auf dem Zungenkloben 18 übertragenen
Schwingungen zu erreichen, wird der Bolzen 26 in einer
Gummi-Metallbuchse 28 geführt, wie am besten aus 6 ersichtlich ist. Federstecker
sichern den Bolzen vor einem axialen Herausfallen.
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Die
Verschlußklammer 16 wird
durch eine Öffnung
im Verschlußstück 22 geführt, wie
aus 3 deutlich wird.
Eine nach unten gerichtete Gabelung der Verschlußklammer 16 dient
als Führung
(Mitnehmer) für
die Schieberstange 14. Der axiale Abstand d zwischen der
Verschlußklammer 16 und
dem Verschlußstück 22 ist
ausreichend groß bemessen,
vorzugsweise um 30 mm groß,
um einen Ausgleich der Relativbewegung zwischen Stellzunge 12 und
Backenschiene 10 sicherzustellen.
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Das
Verschlußstück 22 ist,
wie in den 1 und 4 gezeigt wird, fest mit
der Backenschiene 10 verschraubt. Hierzu dient eine Weichenschraube 32, an
deren U-förmigen
Steg in einem zur Lage der Standardbohrungen der Deutschen Bundesbahn
korrespondierenden Abstand zwei Schraubenbolzen fixiert sind. Die
Schraubenbolzen der Weichenschraube 32 werden durch die
vorhandenen Bohrungen in den Backenschienen gesteckt, das Verschlußstück 22 auf
die Gewindebolzen aufgesteckt und das Verschlußstück 22 mit Weichenmuttern 34 befestigt. Weichenmuttern
besitzen eine definierte Schlüsselweite,
für die
im beschränkten
Werkzeugsatz der Weichenschlosser der Deutschen Bundesbahn das geeignete
Werkzeug vorhanden ist. Um ein Lösen der
Weichenmuttern 34 zu verhindern, wird deren Rotationsbewegung
durch ein Sicherungsblech 36 verhindert. Das Sicherungsblech 36 wird
durch einen Sicherungsbolzen 38 gesichert, dessen Bohrung
sich mittig zwischen den beiden Standardbohrungen für die Schraubenbolzen
befindet. Die mittlere Bohrung für
den Schraubenbolzen im Verschlußstück 22 ist, wie
aus 3 ersichtlich ist,
als Langloch ge bildet, um das symmetrische Verschlußstück 22 an
beiden Seiten der Backenschiene 10 befestigen zu können ohne
aufgrund der zur Achse der Schieberachse nicht symmetrischen Standardbohrungen
der Deutschen Bundesbahn zwei unterschiedliche Verschlußstücke verwenden
zu müssen.
Durch diese Ausführung
können
sowohl die Fertigungskosten für
das Verschlußstück 22 als
auch die Lagerhaltungskosten der Bahn gesenkt werden.
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Wie
bereits oben erläutert
wurde, ist die Verschlußklammer 16 drehbar
mit dem Zungenkloben 18 verbunden. Der Zungenkloben 18 wird,
wie auch das Verschlußstück 22,
bevorzugt aus Stahl geschmiedet, um eine höhere Bruchsicherheit zu erhalten
als bei Gußstücken vorhanden
ist. Am Zungenkloben 18 ist die Stellzunge 12 durch
eine Schraubverbindung befestigt. Die Verschluß-Klammerschraube 40 besitzt,
wie auch die Weichenmuttern 34, die dem Werkzeugsortiment
der Weichenschlosser angepaßte
Schlüsselweite.
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Die
Klammerschraube 40 durchsetzt den Zungenkloben 18 sowie
die Stellzunge 12 und wird in ein Durchgangs-Innengewinde
des Zungenklobens 18 geschraubt. Im Kontaktbereich des
Zungenklobens 18 mit der Stellzunge 12 wird die
Klammerschraube 40 durch eine, in die Stellzunge 12 drehfest eingeschlagene
Exzenterspannbuchse 42 geführt.
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Durch
die Drehung der Exzenterspannbuchse 42 in der Stellzunge 12 kann
der Abstand zwischen Stellzunge 12 und Backenschine 10 eingestellt werden.
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Um
ein Lösen
der Klammerschraube 40 zu verhindern, wird diese durch
ein Sicherungsblech 44 gesichert und das Sicherungsblech 44 durch
einen Sicherungssplint 46 gegen das Herausrutschen nach oben
gesichert.
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Eine
weitere Sicherungsmaßnahme
gegen ungewollten Verlust der Klammerschraube 40 stellt der
Sicherungsbolzen 48 dar, der durch eine Bohrung im Zungenkloben 18 eingeführt wird.
Der Sicherungsbolzen 48 wird gegen Herausfallen durch einen Splint 50 gesichert
und ragt, wie aus den 1 und 4 deutlich ist, weit in den
Bereich der Klammerschraube 40, so daß diese nicht aus der Bohrung
heraustreten kann ohne daß der
Sicherungsbolzen 48 zuvor entfernt wurde.
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Damit
der Kraftfluß vom
Zungenkloben 18 auf die Stellzunge 12 nicht alleine
von der Klammerschraube 40 und der Exzenterspannbuchse 42 aufgenommen
werden muß,
wird ein Keil 52 zwischen Zungenkloben 18 und
Stellzunge 12 eingeschlagen und mit einem Sicherungsblech 54 gesichert,
wie aus den 5 und 2 deutlich wird. Sowohl der
Keil 52 als auch das Sicherungsblech 54 sind Standardteile
der Weichenschlosser.
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Im
folgenden soll die Funktionsweise der Verschlußvorrichtung für Weichenzungen
gemäß der vorliegenden
Erfindung erläutert
werden. Zur Betätigung
des Weichenverschlusses wird die Schieberstange 14 axial
verschoben. Die Verschlußklammer 16 besitzt
einen Absatz 16a, der mit der Nase 14a der Schieberstange
beim Öffnen
des Weichenverschlusses zusammenwirkt. In 1 ist die Schieberstange 14 in
einer Stellung gezeigt, wie sie nach dem Schließen des Weichenverschlusses
vorliegt. Eine axiale Verschiebung der Schieberstange 14 nach
rechts bringt die Nase 14a und den Absatz 16a in
Kontakt zueinander und erzeugt ein Drehmoment, das eine Drehung
der Verschlußklammer 16 gegen
den Uhrzeigersinn bewirkt. Es löst
sich der Absatz 16b der Verschlußklammer 16 vom Vorsprung 22a des
Verschlußstückes 22 und
die Verschlußklammer 16 fällt unter
ihrer Gewichtskraft in die durch den Absatz 14b gebildete
Aussparung der Schieberstange. Damit ist die Verriegelung des Verschlußstückes 22 mit
dem Zungenkloben 18 gelöst
und der Weichenverschluß kann
geöffnet
werden.
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Im
umgekehrten Fall wird die Schieberstange 14 in axialer
Richtung nach links gezogen, bis der Absatz 14b der Schieberstange
gegen den Absatz 16c der Verschlußklammer 16 stößt und ein
Aufgleiten der Verschlußklammer 16 auf
die Schieberstange 14 bewirkt. Die Verschlußklammer 16 wird
im Uhrzeigersinn um ihren Drehpunkt (Bolzen 26) gedreht
und der Absatz 16b umgreift den Vorsprung 22a.
Dadurch wird das Verschlußstück 22 wieder
fest mit dem Zungenkloben 18 verbunden und die Stellzunge 12 in Kontakt
zur Backenschiene 10 fixiert.