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Schienenbefestigungselement
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Die Erfindung bezieht sich allegemein auf Eisenbahnmaterial und betrifft
insbesondere ein Schienenbefestigungselement zum Befestigen von Eisenbahnschienen
an Eisenbahnschwellen, die entweder aus Beton, Kunststoff, Metall oder Holz bestehen.
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Das Schienenbefestigungselement nach der Erfindung enthält eine elastische
Metallklammer, die aus einem Stahlstab oder Stangenmaterial einstückig hergestellt
ist und
mit einem Anker- oder Schulterteil zusammenwirkt, welches
neben dem Schienenfußflansch fest installiert ist, um die Schienenklammer lösbar
in einer Position zu halten, in welcher ein Teil der Klammer auf der oberen Fläche
eines der Schienenfußflansche liegt und diesen vorbelastet. Aufgrund dieser Anordnung
verringern die Federklammer und das Ankerteil gemeinsam das Längskriechen der Schiene
und verhindern das Pumpen der Schwelle in das Bettungsmaterial, das normalerweise
durch die Wellenbewegung der Schiene aufgrund des über sie hinweggehenden Verkehrs
verursacht wird. Außerdem wird der Neigung der Schiene zu kippen ein größerer Widerstand
entgegengesetzt als bei bekannten Federklammern.
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Es sind bereits viele Versuche unternommen worden, um Federklammern
herzustellen, die die oben angegebenen Zwecke erfüllen. Beispiele dafür finden sich
in den US-PS'en 3 004 716 und 3 297 253. Die daraus bekannten Federklammern haben
eine unregelmäßige Konfiguration von einem Ende des Stahlstabes zum anderen, so
daß mehrere zusammengesetzte Krümmungen gebildet werden müssen, um die Federklammer
herzustellen, und die sich ergebende Klammer kann nur in einer Richtung an jedem
Schienenfußflansch angebracht werden.
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Demgegenüber schafft die Erfindung eine verbesserte Federklammer,
die auf beiden Seiten einer zwischen ihren beiden parallelen Befestigungsschenkeln
hindurchgehenden
Mittellinie symmetrisch ist, und, obgleich die
Federklammer nach der Erfindung einen gekrümmten Schleifenteil aufweist, hat dieser
Schleifenteil eine einfache Krümmung statt einer komplexen zusammengesetzten Krümmung
bei vielen der bekannten Federklammern. Ein wesentlicher Vorteil des Befestigungselements
nach der Erfindung wird deutlich, wenn seine relativ einfache Herstellung und außerdem
die bessere Kontrolle der sich ergebenden Klemm- und Vorbelastungswirkung betrachtet
werden, die durch das Befestigungselement nach der Erfindung angesichts seiner wesentlich
einfacheren symmetrischen Konstruktion erzielt werdenDie größere abwärts gerichtete
Klemmkraft, die durch die Federklammer nach der Erfindung erzeugt wird, welche zwei
Befestigungsschenkel hat, stellt eine wesentliche Verbesserung gegenüber den bekannten
Befestigungselementen mit einem einzigen Schenkel dar.
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Die Erfindung schafft ein verbessertes Schienenbefestigungselement
mit einer Federklammer, die einen symmetrischen Aufbau hat und im wesentlichen B-förmig
ist.
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Weiter schafft die Erfindung ein verbessertesSchienenbefestigungselement
mit einer Federklammer, die aus einer einzigen Stange oder einem einzigen Stab hergestellt
ist und ein Paar benachbarte, parallele Befestigungsschenkel aufweist, die vordere
Teile haben, welche in derselben Richtung vorstehen und im wesentlichen innerhalb
eines sie umschließenden Schleifenteils liegen, der mit den anderen
Enden
der Befestigungsschenkel verbunden ist.
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Außerdem schafft die Erfindung ein verbessertes Schienenbefestigungselement
mit einer Federklammer, die aus einem einzigen Stab oder einer einzigen Stange aufgebaut
ist und zwei parallel und benachbarte Befestigungsschenkel hat, die in eine oder
mehrere Queröffnungen lösbar eingeführt werden können,welche in einem Ankerteil
vorgesehen sind, das an einer Eisenbahnschwelle neben einem Gleisfußflansch befestigt
ist.
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Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1
eine perspektivische Ansicht einer Federklammer nach der Erfindung, Fig. 2 teilweise
im Schnitt eine Seitenansicht des Schienenbefestigungselements nach der Erfindung,
das an einer Betonschwelle angebracht ist, Fig. 3 in einer ähnlichen Ansicht wie
in Fig.
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2 ein Ankerteil, das einen anderen Aufbau hat, Fig. 4 teilweise im
Schnitt eine Endansicht eines Schienenbefestigungselements nach
der
Erfindung, das an einer Holzschwelle angebracht ist, Fig. 5 eine perspektivische
Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Federklammer nach der Erfindung, Fig.
6 teilweise im Schnitt eine Seitenansicht der Federklammer von Fig. 5, die an einem
Ankerteil angebracht ist, das in eine Betonschwelle eingebettet ist, Fig. 7 in einer
ähnlichen Ansicht wie in Fig.
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6 noch eine weitere Ausführungsform des Ankerteils, Fig. 8 eine Draufsicht
auf noch eine weitere Ausführungsform der Federklammer nach der Erfindung, Fig.
9 eine Endansicht der Federklammer von Fig. 8, Fig. 10 eine Draufsicht auf noch
eine andere Ausführungsform der Federklammer nach der Erfindung, Fig. 11 eine Vertikalschnittansicht
auf der Linie 11-11 von Fig. 10, und
Fig. 12 teilweise im Schnitt
eine Seitenansicht einer ähnlichen Anordnung wie in Fig. 2, wobei aber das Ankerteil
mit Isoliermaterial überzogen ist.
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In den Zeichnungen tragen gleiche Teile gleiche Bezugszeichen.
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Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine Federklammer A, die in ihrer Gebrauchslage
mit Hilfe eines Ankerteils 1 lösbar festgehalten werden kann, das an einer Schwelle
2 in geeigneter Weise befestigt ist und eine oder mehrere Befestigungsrillen oder
Öffnungen 3 hat, die neben dem Rand 4 eines Schienenfußflansches F angeordnet sind.
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Die Federklammer A, die am deutlichsten in Fig. 1 gezeigt ist, ist
eine elastische Vorrichtung, die aus einem einzigen Stück Metall und vorzugsweise
aus einem Stahlstab oder Stangenmaterial hergestellt ist.
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Die in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Ausführungsform der Federklammer
A wird aus Stabmaterial hergestellt und hat ein Paar benachbarte und parallele gerade
Befestigungschenkel 5-5, die in vorderen Teilen 6-6 enden, welche in derselben Richtung
vorstehen. Der übrige Teil der Federklammer A besteht aus einem Schleifenteil 7,
der die beschriebenen Befestigungsschenkel 5-5 umgibt und einen gekrümmten Querarm
8 aufweist, welcher an seinen entgegengesetzten Enden durch einen inneren Schienenlagerteil
9 bzw. einen äußeren
Schwellenankerteil 10 verbunden ist. Die beiden
letztgenannten Teile 9 und 10 sind ihrerseits mit den Befestigungsschenkel 5 mittels
Endverbindungsteilen 11-11 verbunden. Die vorstehend beschriebene Anordnung der
verschiedenen Teile der Federklammer A bildet ungefähr eine B-Form und besteht,
mit Ausnahme des Querarms 8,aus mehreren geraden Abschnitten, von denen jeder normal
zu dem nächsten Abschnitt angeordnet ist. Der Querarm 8 bildet andererseits ein
gekrümmtes Element, das mit einer einfachen Krümmung versehen ist, aus Gründen,
die im folgenden noch näher dargelegt sind.
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Ein zu beachtendes wichtiges Merkmal der Federklammer A ist darin
zu sehen, daß ihr Aufbau längs jeder Seite einer parallel zu und zwischen den beiden
Befestigungsschenkeln 5-5 verlaufenden Achse symmetrisch ist. Eine solche Anordnung
erleichtert die Herstellung der Federklammer A, weil es spezielle Press- und Formwerkzeuge
überflüssig macht und den Gebrauch der Federklammer erleichtert, wie weiter unten
beschrieben.
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Die Ankervorrichtung zum Festhalten der Federklammer A in ihrer Gebrauchslage
von Fig. 2 - 4 kann aus irgendeinem von mehreren Elementen bestehen. In dem Fäll
einer Kunststoff- oder Betonschwelle 2, wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt, ist es
möglich, ein Gußankerteil 1 oder la zu schaffen, das in das Material der Schwelle
bereits bei deren Herstellung eingebettet werden kann. Die Bezugszahlen
1
und la bezeichnen verschiedene Formen von Schwellenankerteilen, die für Kunststoff-
bzw. Betonschwellen geeignet sind und von denen jeder einen Schaft 12 aufweist,
der vollständig in die Schwelle eingebettet wird und an deren oberer Fläche 13 einen
Kopf 14 starr haltert. Jeder Kopf hat eine Kappe 15, die oberhalb einer größeren
Plattform 16 angeordnet ist, welche mit einer Innenfläche 17 versehen ist, die bei
dem anschließenden Anbringen eines Schienenflanschrandes 4 die Gleisbreite festlegt.
In einem Bereich außerhalb der Kappe 15 endigt die Plattform 16 in einer Außenfläche
19.
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Die Ankerteilköpfe 14 sind, wie bereits erwähnt, mit einer oder mehreren
Querbefestigungsvorrichtungen in Form einer Rille oder Öffnung 3 zum lösbaren Festhalten
der Federklammer A in ihrer Gebrauchslage versehen und das Ankerteil 1 von Fig.
2 weist zwei Querrillen 3-3 auf, die durch einen Steg 20 getrennt sind. Das an dieser
Stelle zu beachtende Merkmal ist die Tatsache, daß der innere Umfang des Steges
20 und der Kappe 15 in dem oberen Bereich des Sitzes der Rille 3 mit einer gekrümmten
Lagerfläche 3a versehen ist, die zu dem gekrümmten Umfang des die Befestigungsschenkel
5-5 der Federklammer A bildenden Stangenmaterials kongruent ist, wodurch ein Paßsitz
und eine formschlüssige Halterung auf ungefähr 900 des Umfanges der Befestigungsschenkel
vorhanden ist, wenn sie in die Rillen 3-3 durch eine geeignete Vorrichtung, beispielsweise
durch
eine Ramme, axial eingeführt worden sind. Außerdem stehen
die Endteile 18 der Kappe 15, die die Rillen 3-3 begrenzen, nach unten vor,um die
äußeren Teile der Rillen auf eine Höhe zu begrenzen, die kleiner ist als der Durchmesser
des Stangenmaterials, um die Halterung der Befestigungsschenkel 5 sicherzustellen,
wenn sie vollständig in ihre Lage an der Lagerfläche 3a gebracht worden sind.
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Wenn die Federklammer festsitzt, wie in Fig. 2 gezeigt, wird der innere
Schienenlagerteil 9 gegen eine große Federkraft nach oben ausgelenkt, die durch
den Querarm 8 übertragen wird, mit dem Ergebnis, daß über die gesamte Länge der
Unterfläche des Schienenlagerteils 9 eine beträchtliche Abwärtsbelastung auf die
obere Fläche 21 des Schienenfußflansches F ausgeübt wird, wobei die obere Fläche
22 des äußeren Teils der Plattform 16 als ein Widerlager für den äußeren Schwellenankerteil
10 der Federklammer dient und die Abwärtsverschiebung des äußeren Teils 10 begrenzt,
wenn beide Befestigungsschenkel 5-5 innerhalb der Ankerteilhalterillen 3-3 festsitzen.
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Die abgewandelte Ausführungsform des Ankerteils la, die in Fig. 3
dargestellt ist, weist eine einzige, langgestreckte Queröffnung 3' in der Kappe
15 auf. Die Öffnung 3' ist oval und hat eine Hauptachse, die gleich nicht weniger
dem Doppelten des Durchmessers von einem der Befestigungsschenkel 4 ist, und eine
Nebenachse, die
gleich nicht weniger als der Durchmesser eines
der Befestigungsschenkel 5 ist, so daß, wenn die beiden Schenkel gleichzeitig in
die Befestigungsöffnung 3' gedrückt sind, wie in Fig. 3 gezeigt, kein freies Spiel
vorhanden ist. Da die Verwendung des Ankerteils Ja bedeutet, daß die beiden Schenkel
5-5 zusammengezogen und der äußerste Befestigungsschenkel über die L;ingsachse des
inneren Befestigungschenkels 5 angehoben wird, folgt daraus, daß der äußere Schwellenankerteil
10 der Federklammer A in einer höheren Lage festgehalten werden muß als der in der
Ausführungsform von Fig. 2, damit die gleiche maximale Kraft oder Vorbelastungswirkung
zwischen der Unterfläche des inneren Schienenlagerteils 9 und der oberen Fläche
21 des Schienenfußflansches F erzielt wird. Deshalb ist in der Ausführungsform von
Fig. 3 die obere Fläche 22a der Plattform 16 in derselben Höhe angeordnet wie der
unterste Teil der Queröffnung 3'.
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Bei Verwendung der Federklammern nach der Erfindung in Verbindung
mit einer Holschwelle 2a, wie in Fig. 4 gezeigt, kann die Ankervorrichtung zum Befestigen
und Haltern der Klammer in ihrer Gebrauchslage am einfachsten mit Hilfe einer Grundplatte
lb geschaffen werden, die aus einer Stahlplatte besteht, welche vollständig unter
den Schienenfußflanschen F liegt und beträchtlich über die beiden Ränder 4-4 des
Schienenfußes vorsteht, um die Plattformteile 16' zu schaffen. Die Grundplatte lb
ist mit einer Rippe 23 unmittelbar neben jedem Schienenfußflanschrand
4
und zwischen diesem Rand und der Grundplattenplattform 16' versehen. Die Rippe 23
ist eine nach oben gekrümmte Verformung in der Grundplatte, die die Querbefestigungsrille
oder -öffnung 24 ergibt, die zwischen ihrer Unterfläche und der oberen Fläche 25
der Schwelle gebildet ist. Daraus folgt, daß diese Befestigungsvorrichtung 24 in
ähnlicher Weise wie die Rillen 3-3 des Ankerteils 1 und die Öffnung 3' des Ankerteils
la arbeitet und die beiden Befestigungsschenkel 5-5 der Federklammer A nebeneinander
aufnimmt, wie in Fig. 4 gezeigt. Die Abmessungen des die Federklammer A bildenden
Stangenmaterials werden vorzugsweise so gewählt, daß der in Fig. 4 gezeigte Punktkontakt
sichergestellt ist, der eine starre Befestigung der Befestigungsschenkel nach deren
axialem Einführen in die Öffnung 24 gewährleistet.
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Fig. 5 zeigt eine modifizierte Federklammer B, die insgesamt die Form
der Federklammer A hat, mit der Ausnahme, daß sie aus im Querschnitt rechteckigem
oder quadratischem Stangenmaterial und nicht wie die Federklammer A aus dem zylindrischen
Stangenmaterial hergestellt ist. Deshalb hat die Federklammer B die gleichen Merkmale
wie die Federklammer A, einschließlich des Paares benachbarter, paralleler Befestigungsschenkel
5'-5', deren vordere Teile 6' in derselben Richtung vorstehen und durch den Schleifenteil
7' umschlossen sind, der wiederum dæ gekrümmten Querarm 8', den parallelen inneren
Schienenlagerteil 9' und den äußeren
Schwellenankerteil 10' aufweist,
die ihrerseits mit dem einen bzw. mit dem anderen Befestigungsschenkel über die
Endverbindungsteile 11' verbunden sind. Wie in dem Fall der oben beschriebenen Federklammer
A sind die Befestigungsschenkel und die Verbindungsteile sowie die inneren und äußeren
Teile der Federklammer B normalerweise in einer gemeinsamen Horizontalebene angeordnet,
wenn diese sich vor dem Anbringen an einem geeigneten Ankerteil in einer Gleisanlage
in der in Fig. 5 gezeigten Ruhelage befindet, und ebenso erstreckt sich die einfache
Krümmung des Querarms 8' aufwärts und senkrecht zu dem übrigen Teil der Federklammer.
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Die Federklammer B kann ebenso wie die Federklammer A in Verbindung
entweder mit einer Betonschwelle oder einer Kunststoffschwelle sowie in Verbindung
mit einer Elolzschwelle benutzt werden. In dem Fall einer Holzschwelle 2a wird die
Federklammer B unter Verwendung der gleichen Grundplatte lb wie in Fig. 4 installiert,
während, wenn sie in Verbindung mit einer Kunststoff- oder Betonschwelle installiert
wird, das Gußankerteil lc von Fig. 6 oder ld von Fig. 7 benutzt wird. Das Schwellenankerteil
lc gleicht im wesentlichen dem Ankerteil 1 von Fig. 2, ausgenommen, daß die Kappe
15a und der zentrale Steg 20a mit geraden Wandteilen versehen sind, um die Befestigungsrillen
oder -öffnungen 26-26 zu bilden, die einen Polygonquerschnitt haben und einen festen
Paßsitz mit dem im Querschnitt rechteckigen Stangenmaterial, aus dem die Federklammer
B besteht, schaffen. Ebenso wird in der Ausführungsform
von Fig.
7 die Queröffnung 27 des Ankerteils ld rechteckförmig ausgebildet, damit diese die
beiden Befestigungsschenkel 5'-5' der Federklammer B mit festem Paßsitz aufnehmen
kann.
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In bekannter Weise kann eine isolierte Anlage geschaffen werden, indem
ein geeignetes Schwellenpolster 28 zwischen der Unterfläche des Schienenfußes und
der oberen Fläche der Schwelle vorgesehen wird, und dieses Schwellenpolster kann
mit einer geeigneten isolierten Klammer 29 kombiniert werden, die zwischen dem Federklammerteil
9 und der oberen Fläche 21 des Schienenfußflansches angeordnet ist und nach unten
führt, um den Schienenrand 4 von dem Ankerteil zu trennen, wie in Fig. 7 gezeigt.
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Die in den Fig. 8 und 9 dargestellte Federklammer C stellt eine weitere
Abwandlung dar, ist vorzugsweise aus Stangenmaterial hergestellt und enthält die
gleiche Anordnung eines Paares benachbarter und paralleler Befestigungsschenkel
5"-5", von denen jeder vordere Teile 6" hat, die in derselben Richtung vorstehen
und durch den Schleifenteil 7" verbunden sind, der wiederum den inneren Schienenlagerteil
9" und den äußeren Schwellenankerteil 10" aufweist, welch letztere mit den Be festigungsschenkeln
durch die Endverbindungsteile 11" verbunden sind. Der Schleifenteil 7" hat einen
Querarm, ebenso wie die anderen beschriebenen Ausführungsformen, und, obwohl nicht
ausführlich in Fig. 8 angegeben, ist
klar, daß dieser Querarm den
zentralsten Teil des Schleifenteils 7" in dem Bereich nahe den Schenkelenden 6"-6"
bildet und sich, wie bei den anderen Ausführungsformen, in einer zu der Schienenlängsrichtung
senkrechten Richtung erstreckt. In dieser Anordnung ist der gesamte Schleifenteil
7" vorzugsweise in einer einzigen Ebene angeordnet, wenn er im Ruhezustand ist,
wobei die beiden Befestigungsschenkel 5" gekrümmt und etwas versetzt angeordnet
sind, wie am besten aus Fig. 9 ersichtlich, wodurch das anfängliche Eintühren der
vorderen Schenkelteile 6" in die Befestigungsrillen oder -öffnungen des ausgewählten
Ankerteils erleichtert wird. In Verbindung mit der Federklammer C können die Ankerteile
1, la oder lb benutzt werden, um ein Schienenbefestigungselement zu schaffen.
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Die in den Fig. 10 und 11 dargestellte Federklammer C kann ebenso
entweder mit dem Ankerteil mit der Schwellenplattform oder mit dem in die Schwelle
eingegossenen Ankerteil verwendet werden und ist insgesamt in der gleichen Reise
wie die Federklammern A und B ausgebildet.
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Die Befestigungsschenkel 52-52 sind vorzugsweise von den Endverbindungsteilen
11 aus etwas nach oben geneigt und die vorderen Teile 6 derselben erstrecken sich
wesentlich über die Vertikalebene des Querarms 8 hinaus. Zur Erleichterung des Einführens
der Schenkel 52 in die Öffnungen 26a auf jeder Seite des zentralen Steges 20b des
Ankerteils le ist jeder vordere Teil 6a mit einer Abschrägung 27 versehen, wie in
Fig. 10 gezeigt.
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Zur Herstellung einer vollständig isolierten Schienenbefestigungselementanordnung
kann irgendeines der eingebetteten Ankerteile mit irgendeinem geeigneten Isoliermaterial,
wie Keramik, Epoxidharz oder Urethan, vor dem Eingießen in die Schwelle überzogen
werden.
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Eine solche Anordnung ist in Fig. 12 gezeigt, in der der Schaft 12
und die Plattform 16 des Ankerteils le auf diese Weise eingekapselt sind, wie an
der Stelle P.
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