DE19802267A1 - Bundschwellenschrauben - Google Patents

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Bundschwellen­ schraube zur Befestigung eines Schienenstützpunktes auf einer Stahlbetontrageplatte und/oder Stahlbetonschwelle.

Im öffentlichen und nichtöffentlichen (beispielsweise Privatbah­ nen und Hafenbahnen) Schienenverkehr, dem Straßen- und U-Bahnbau und insbesondere beim Ausbau von Hochgeschwindigkeitsverbindun­ gen im Bahnverkehr besteht ein großer Bedarf an preiswerten Lösungen für die Befestigung von Schienen. Für Hochgeschwindig­ keitsbahnen, Straßen- und U-Bahnen kommt in zunehmendem Maße ein schotterloser Oberbau zur Anwendung, bei dem die Gleisan­ lagen auf Fundamenten aus Beton (Betontragplatten, Betonlängs­ balken, Betonschwellen) verlegt werden. Dieser schotterlose Oberbau (Feste Fahrbahn) bietet den Vorteil eines unterhal­ tungsarmen Fahrweges mit hoher Verfügbarkeit.

Der Ausbau von Hochgeschwindigkeitsverbindungen im Bahnverkehr bringt es mit sich, daß alle Bahnverwaltungen nach preiswerten Lösungen für schotterlosen Oberbau suchen. Dabei sind die Vorteile des schotterlosen Oberbaus mit seinem unterhaltsarmen bzw. unterhaltsfreien Fahrweg mit hoher Verfügbarkeit unbestrit­ ten.

Bei den Systemen von "Fester Fahrbahn" für Schienenfahrzeuge ist bekannt, daß auf durchgängig bewerten oder unbewerten Tragplatten, Schienen auch direkt, also ohne Zwischenschaltung von Schwellen montiert werden können. Bei diesen bekannten Systemen werden die Schienenbefestigung in einer zweckbezogenen, dafür speziell gefertigten Betonsicke befestigt. Die seitlichen Flanken dieser Sicke übertragen die Seitenführungskräfte aus dem Schienenfuß über die sogenannte Winkelführungsplatte oder ähnliche Elemente in die Betonflanken der Sicke, wodurch eine Aufnahme der Seitenführungskräfte aus der Schiene in den Beton gewährleistet wird. Diese Systeme erfordern einen kosten- und aufwandsbezogenen hohen Aufwand bei der geometriegerechten Fertigung des Stahlbetontragwerkes (Tragplatte/Längsbalken).

Alle Systeme fester Fahrbahn erfordern eine elastische Lagerung der Schienen auf dem Stützpunkt, wobei eine Federkennziffer C_stat von ca. 5 kN/mm bis ca. 40 kN/mm angestrebt wird. Diese elas­ tische Lagerung der Schienen ermöglicht das fahrdynamisch erforderliche Einfedern der Schiene über dem Stützpunkt. Ein Ausfedern ohne stoß- bzw. schlagartige negative Belastung der Stützpunktbefestigung ist bei den bekannten Systemen gar nicht oder mit hohem Kostenaufwand möglich. Als Folge ungenügender Ausfederung sind Schäden an vorgenannten Systemen bekannt.

Stoßdämpfende Rückfederungsmöglichkeit einzelner Bauteilkom­ ponenten der bekannten Schienenstützpunkte sind also nicht möglich. Dies führt infolge der Verwendung von elastomeren Unterlagsplatten zu Beschädigungen des Befestigungspunktes.

Bei anderen bekannten Systemen "Fester Fahrbahn" werden auf horizontal unprofilierte Stahlbetontragplatten Schienenbefe­ stigungen mit ebener Unterfläche unter Zwischenschaltung elas­ tischer und plastischer Kunststoffteile aufgelegt und mit einem Dübelsystem auf der Stahlbetonplatte verschraubt. Auch diese Systeme weisen im allgemeinen keine stoßdämpfende Rückfederungs­ möglichkeit auf, die dem Einfederungsverhalten äquivalent sind. Es kann somit zu Beschädigungen des Befestigungspunktes kommen. Eine Ausnahme hiervon bildet das System gemäß der noch nicht veröffentlichten deutschen Patentanmeldung 197 02 052.6, bei welchem die Seitenführungskräfte der Schienen und der mit ihnen verbundenen Stahlplatte von einer praktisch senkrechten, außen­ seitigen Aufkantung des Betonkörpers aufgenommen werden und wobei das Auflagern für die Schienenbefestigung planeben ausge­ staltet ist, wobei zwischen der Stahlplatte und der seitlichen Aufkantung eine Kunststoffschicht eingebaut ist, deren Dicke der Feinjustierung der Schiene angepaßt wird.

Die vorliegende Erfindung hat sich somit die Aufgabe gestellt, eine generell einsetzbare Bundschwellenschraube zur Verfügung zu stellen, welche zur Befestigung der Schienenstützpunkte dient und durch Auftreten der dynamischen Beanspruchung nicht zerstört wird, sondern diese dynamische Beanspruchung durch stoßdämpfende Rückfederung abfängt. Insbesondere sollen die Belastungen bei Zugfahrt aufgenommen und gleichermaßen die Reaktionskräfte aus dem Einfederungsvorgang kompensiert werden.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Bundschwellenschraube mit einem Schwellenschraubengewinde am unteren Ende, einem mittleren Teil der zylindrisch oder oval ausgestaltet ist und kein Gewinde aufweist, einem oberen Teil, der zylindrisch ausgestaltet ist und ein Maschinengewinde aufweist, einer oberen Spitze, die als Vielkantkopf oder Vielkantimbus ausgestaltet ist, einer gegebe­ nenfalls exzentrisch ausgestalteten, um den mittleren zylindri­ schen oder ovalen Teil der Schraube passenden Kunststoffkragen­ buchse, einer um den zylindrischen Teil der Schraube passenden Spiralfeder und einer auf das Maschinengewinde passenden Stop­ mutter.

Vorzugsweise entspricht das Schwellenschraubengewinde dem Standard europäischer Bahnen, jedoch können auch anders dimen­ sionierte Schwellenschraubengewinde zum Einsatz kommen.

Auch das metrische Gewinde entspricht vorzugsweise dem Standard der europäischen Bahnen, jedoch können auch hier andere Gewin­ deausführungen zum Einsatz kommen, beispielsweise metrische und Zollgewinde.

Die Kunststoffkragenbuchse kann auch exzentrisch ausgestaltet sein, so daß durch Drehen eine Positionsänderung des Schienen­ auflagers bewerkstelligt werden kann. Die Buchse ist aus einem Kunststoff hergestellt, welcher in der Lage ist, gegen Gleis- Ströme zu isolieren. Während der Innendurchmesser der Buchse dem Durchmesser des zylindrischen Teils der Bundschwellenschrau­ be entspricht, paßt die Kragenbuchse außen in ein entsprechend vorgefertigtes Bohrloch der Schwelle oder der Schienenauflage. Die obere Spitze der Bundschwellenschraube ist vorzugsweise als Sechskantkopf ausgestaltet, kann aber auch als Sechskantimbus ausgestaltet werden. Vielkantköpfe und Vielkantimbusspitzen, beispielsweise Vierkantköpfe oder Vierkantimbusspitzen sind zwar prinzipiell möglich, aber für die Praxis und die dort zur Verfügung stehenden Standardwerkzeuge weniger geeignet.

Schließlich ist es möglich, anstelle von Vielkantspitzen einen mittleren Teil der Schraube vielkantig auszugestalten. Derartige Bundschwellenschrauben können mit einem entsprechenden Schlüssel angezogen werden.

Die Spiralfeder ist vorzugsweise an ihrer Oberseite und Unter­ seite rechtwinklig angeschliffen, so daß eine vollflächige Auflage auf der Buchse einerseits und der Stopmutter anderer­ seits gewährleistet ist. Die Spiralfeder hat die Aufgabe einen definierten Anpreßdruck von der Bundschwellenschraube über die Spiralfeder und Buchse auf ein zu befestigendes Schienenauflage­ teil aufzubringen. Die Spiralfeder sollte keinesfalls auf "Block angespannt" werden, so daß sie die dynamische Beanspruchung im Betrieb abfedern kann. Der benötigte und zu definierende Anpreß­ druck wird über die Stopmutter und die definierte Federspann­ kraft der Spiralfeder auf den Schienenauflagepunkt aufgebracht. Ein gegebenenfalls am Schienenauflager vorzunehmender Höhenaus­ gleich kann erfolgen über eine längere oder kürzere Spiralfeder, ohne daß die Bundschwellenschraube verändert werden muß. Es ist nur darauf zu achten, daß der zu definierende Anpreßdruck richtig eingestellt wird.

Die Feder wird geführt über den zylindrischen Teil der Bund­ schwellenschraube, ohne dabei das Gewinde im oberen Teil der Bundschwellenschraube zu beschädigen. Die Spiralfeder ist vorzugsweise aus einem Federstahl gefertigt wie 38 Si 7.

Die Stopmutter, die die Aufgabe hat einen definierten Anpreß­ druck auf die Spiralfeder und somit auf die Kragenbuchse zu gewährleisten, ist so ausgestaltet, daß sie sich nicht von selbst lösen kann. Vorzugsweise erfolgt dies durch einen ein­ gelegten Kunststoffring im oberen Teil, welcher im Durchmesser kleiner ist als das Maschinengewinde im oberen Teil der Bund­ schwellenschraube. Beim Aufdrehen der Mutter auf die Bundschwel­ lenschraube preßt sich der Kunststoffring in das Gewinde ein ohne dieses zu beschädigen. Ein selbsttätiges Lockern der Stop­ mutter ist aber selbst bei dynamischen Belastungen nicht mög­ lich.

Selbstverständlich kann die Stopmutter auch im oberen Bereich gekröpft sein und dadurch am selbständigen Lösen gehindert werden. Diese Ausgestaltung weist aber den Nachteil auf, daß der Gewindeteil an der Bundschwellenschraube beschädigt oder sogar zerstört wird und somit eine erneute Verwendung nicht mehr ohne weiteres möglich ist.

Die Bundschwellenschraube wird mit dem Untergrund verbunden durch Eindrehen am Vielkantkopf oder Vielkantimbus in ein entsprechend vorgefertigtes Bohrloch und/oder einen entsprechen­ den Dübel aus Kunststoff oder ähnlich geeigneten Materialien mit synchronen Gewinde- bzw. Schaftdurchmessern. Die neue Bundschwellenschraube ist somit universell einsetzbar und kann daher bisher verwendete Typen von Bundschwellenschrauben pro­ blemlos ersetzen.

In den anliegenden Fig. 1, 2 und 3 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Bundschwellenschraube dargestellt.

Fig. 1 zeigt die Einzelteile in der Seitenansicht.

Fig. 2 zeigt dieselben Teile in einer schrägen Seitenansicht.

Fig. 3 zeigt die Bundschwellenschraube im eingebauten Zustand.

In den Figuren bedeutet jeweils

Bezugszeichenliste

1

Das Schwellenschraubengewinde

2

Den mittleren Teil, der zylindrisch oder oval ausgestaltet ist und kein Gewinde aufweist

3

Den oberen Teil, der zylindrisch ausgestaltet ist und ein Maschinengewinde aufweist

4

Eine obere Spitze, die als Sechskant ausgestaltet ist

5

Eine Kunststoffkragenbuchse

6

Eine Spiralfeder und

7

die auf das Maschinengewinde passende Stopmutter

8

Ein Kunststoffdübel mit synchronem Gewinde wie das Schwel­ lenschraubengewinde

Claims (7)

1. Bundschwellenschraube mit einem Schwellenschraubengewinde am unteren Ende, einem mittleren Teil der zylindrisch oder oval ausgestaltet ist und kein Gewinde aufweist, einem oberen Teil, der zylindrisch ausgestaltet ist und ein Maschinengewinde aufweist, einer oberen Spitze, die als Vielkantkopf oder Vielkantimbus ausgestaltet ist, einer gegebenenfalls exzentrisch ausgestalteten, um den mittleren zylindrischen oder ovalen Teil der Schraube passenden Kunststoffkragenbuchse, einer um den zylindrischen Teil der Schraube passenden Spiralfeder und einer auf das Maschinengewinde passenden Stopmutter.

2. Bundschwellenschraube gemäß Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Schwellenschraubengewinde dem Standard europäischer Bahnen entspricht.

3. Bundschwellenschraube gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Maschinengewinde dem Standard der europäischen Bahnen entspricht.

4. Bundschwellenschraube gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kragenbuchse außen in ein entsprechend vorgefertigtes Bohrloch der Schwelle oder das Schienenauflageteil paßt.

5. Bundschwellenschraube gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiralfeder an ihrer Ober- und/­ oder Unterseite rechtwinklig angeschliffen ist.

6. Bundschwellenschraube gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stopmutter im oberen Teil einen Kunststoffring aufweist, dessen Durchmesser kleiner ist als der Gewindeteil.

7. Bundschwellenschraube gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stopmutter im oberen Bereich gekröpft ist.